quand la science imite la nature

Le biomimétisme ou quand nous imitons la nature

Le biomimétisme puise son 'inspiration dans le grand laboratoire de la vie L'observation du vivant et son imitation permet à des scientifiques et des entrepreneurs d'inventer des nouvelles technologies qui nous servirons au quotidien en associant la notion de progrès et le respect de l'environnement. Voici quelques exemples.

Cette démarche baptisée biomimétisme par la scientifique américaine Janine Benyus en 1997 ,dans son livre (.Biomimicry: Innovation Inspired by Nature... ) démontre que Mère nature est capable de créer des multitudes de cycles de production sans consommer d'énergies fossiles, ni produire de déchets. Cet inventeur génial puise sa créativité dans les contraintes et s'adapte toujours à son environnement. Cette démarche qui consiste à reproduire artificiellement des propriétés essentielles d'un ou plusieurs systèmes biologiques est une source d'inspiration pour de nombreux inventeurs. Léonard de Vinci en observant les oiseaux a l'idée que l’homme peut voler il dessine et fait les maquettes des premieres machines volante! En 1941,l’ingénieur suisse Georges de Mestral se penche sur les propriétés de la bardane une plante qui se colle à ses basques quand il rentre de promenade. En l’étudiant au microscope, il découvre les minuscules crochets qui permet à la bardane d'adhérer au tissu. Ce qui lui permettra dix ans plus tard , de déposer le brevet d'une bande auto-agrippante qui peut s'attacher et se détacher à loisir qu'il baptise :Velcro. Dans les années soixante, les
biologistes découvrent que les yeux des papillons de nuit sont composés de micro- bosses qui atténuent leurs reflets ce qui leur permet d'échapper plus facilement à leur prédateurs. Aujourd'hui, les chercheurs ont appliqué cette technique aux panneaux photovoltaïques car ces derniers à base de silicium perdaient une partie de leur efficacité en reflétant la lumière. Grâce à ce procédé, les panneaux réfléchissent peu de lumière, contre environ 40 % avec les panneaux de silicium traditionnels. Pour remplacer des produits chimiques polluants pour l'homme et l'environnement , la nature offre un panel de solutions .Ainsi, peut -être verrons nous bientôt sur le marché une colle fabriqué à partir de la bave d'escargot fabriqué en douceur et sans solvant. Des chercheurs ont isolé la protéine au facteur collant de la bave. L’utilisation de cette colle naturelle réduirait l'accès au colles industrielles source de pollution. De même, la libellule « déprimée » couleur bleu pâle pourrait nous libérer du plastique pour les produits de consommation courantes. En effet, une équipe de chercheurs américain de l'Institut de Wyss (( université de Harward) ont étudié son squelette. Celui-ci est composé de chitine, une matière qui lui apporte couleur, rigidité , résistance à l'oxydation. En l'associant avec une protéine dérivée de la soie :ils ont obtenu une matière mince transparent et flexible : le Shrilk. peu cher à produire, biodégradable et biocompatible avec la nourriture.

Transport : du TGV japonnais à Airbus

Dans le domaine du transport la nature est également source d'inspiration. Le Shinkansen, c'est le nom du TGV japonnais , renommé pour sa performance de grande vitesse à plus de 300k/h mais dénigré car il avait l’inconvénient d’être extrêmement bruyant notamment lors de ses passages en zones urbaines et dans les tunnels particulièrement étroits où il provoquait d’énormes explosions sonores. Eiji Nakatsu, un ingénieur ferroviaire a trouvé la solution pour résoudre ce dilemme. Ce passionné de biologie fit le rapprochement entre le train avec son emprise sur l'air et la faculté du martin-pêcheur qui plonge sans aucune éclaboussure et donc sans alerter ses proies. Car les deux phénomènes sont comparables : le train comme l’oiseau rencontrent brusquement une forte résistance. Eiji Nakatsu a donc repensé le « nez » du TGV en s’inspirant du long bec de cet oiseau. Du coup, l’aérodynamisme amélioré a permis de résoudre un problème de détonations sonores dues aux différences de pressions lors du passage du train dans les tunnels, mais également une baisse de consommation de 15% et un gain de vitesse de 10%. du

Ce sont également les migrateurs notamment avec le vol en V qui ont inspiré le biomimétisme de l’aéronautique. Les turbulences que chacun crée avec son battement d'ailes permettent au suivant d 'avoir une meilleur portance d' économiser l'énergie et d optimiser la course La meneuse en tête se voit relayée pour profiter aussi d'un peu de repos en plein vol au long cours. L'armée de l'air s'en est inspiré pour les formations en escadrille qui permet selon elle de réduire de 15% la consommation de carburant. Au fil de l’évolution les oiseaux ont développé un mécanisme de contrôle actif local de l’écoulement d’air sur l’aile. Ce même principe est appliqué sur la voilure des avions Airbus à travers l’extension de « spoilers » (des volets) sur la voilure qui permet le  contrôle de la portance lors de la rencontre de rafales de vents. Le déploiement et la rétraction des systèmes d’hypersustentations (volets, becs) en basse vitesse permettent de contrôler simultanément le freinage (traînée aérodynamique) et l’élévation chez certains oiseaux de mer, ce dispositif est couplé à une fonction de  détection des rafales par le bec de l’animal. De la même façon, des senseurs localisés sur la pointe avant de  l’A350 XWB permettent d’anticiper l’activation des surfaces de contrôle pour une meilleure efficacité. Les ailettes quasi verticales (ou winglets) en extrémité de voilure améliorent également l’efficacité du vol pour une envergure donnée sont directement inspirées de la forme des ailes de l’aigle des steppes.. De la même manière l’A320 sera prochainement équipé de grandes ailettes (« sharklets ») qui augmenteront encore son efficacité aérodynamique ce qui conduira à une réduction de la consommation et des émissions. Ainsi au cours des 40 dernières années les innovations liées au biomimétisme ont permis de réduire de 70% la consommation de carburant des avions et leurs émissions, et de 75%, le bruit des appareils.

La nature nous offre des solutions d'avenir extrêmement précieuse en terme d'efficacité et d’économie d' énergie à l'heure où les ressources naturelles risquent de ce faire de plus en rare et que la biodiversité est menacée un peu partout sur la planète C'est pourquoi sa préservation est un enjeu majeur pour tous les êtres vivants.

Myriam Goldminc