Le bâtiment biomimétique, la nature au service de l'ingénierie

La France se prépare à accueillir en région parisienne le bâtiment biomimétique le plus important en Europe. Les solutions technologiques inspirées de la nature sont encore des initiatives rares, mais elles pourraient se démocratiser rapidement ces prochaines années. Qu'est-ce que le biomimétisme et comment est-il en train de modifier le secteur de la construction ?

Une notion théorisée dans les années 1990

Si les technologies se sont toujours plus ou moins inspirées de la nature, la notion de biomimétisme est apparue récemment. Otto Schmitt, un inventeur américain crée le mot pour désigner les processus passés de la biologie à l'ingénierie. Janine Beynus le conceptualise et le fait connaître au grand public vers la fin des années 1990.

Le biomimétisme consiste à s'inspirer de propriétés observées sur des organismes vivants pour les appliquer au design, à l'architecture ou à la conception de matériaux. Il vise à reproduire des mécanismes à l'œuvre dans la nature pour résoudre des problématiques techniques ou environnementales afin de créer des conceptions plus durables.

Le biomimétisme peut intervenir à 3 niveaux :

• Les projets de design ou d'architecture peuvent utiliser des formes efficaces inspirées d'organismes vivants.
• Parfois, ce sont les processus naturels qui sont étudiés et traduits dans la conception d'une technologie. Les chercheurs se basent alors sur un problème et observent comment cette problématique est résolue dans la nature.
• Les bâtiments biomimétiques peuvent aussi reproduire des écosystèmes : le biomimétisme passe alors par l'étude des relations de coopération, d'équilibre ou d'échange entre plusieurs éléments naturels pour concevoir par exemple des écoquartiers.

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En France, la notion de biomimétisme est à l'étude depuis 2011. L'AFNOR lance alors un programme de définition de normes techniques inspirées de ce mode de conception. Selon l'AFNOR, le biomimétisme consiste à s'inspirer du vivant pour créer des systèmes artificiels durables car plus compatibles avec leur environnement. En raison de sa résonnance avec les enjeux de la transition énergétique, les pouvoirs publics s'y intéressent également et des expérimentations sont mises en place pour faciliter la recherche dans ce domaine. Le Ceebios, réseau national de compétence en biomimétisme, association implantée en France à Senlis depuis 2015 est à l'initiative du salon Biomim', le premier salon international dans ce domaine.

Écotone est un projet de bâtiment biomimétique lauréat du concours "Inventons la Métropole du Grand Paris". Prévue pour être la plus grande construction en bois d'Europe, cette cité accueillera des bureaux et des logements dans un espace de 82 000 m2. Elle sera dotée de façades végétales qui la protégeront en été et laisseront passer la lumière du jour en hiver. Autonome à plus de 95 % en énergie, grâce à l'implantation de panneaux photovoltaïques, le projet s'inspire à la fois des ailes des libellules, de la ventilation naturelle présente dans les termitières, des ruches et des nids d'oiseaux.

Des matériaux de construction innovants

Les recherches dans le domaine du biomimétisme ont déjà donné lieu à l'apparition de nouveaux matériaux de construction, dont certains sont déjà commercialisés et d'autres encore à l'état de prototypes :

• Des biofaçades autorégénératives faites de micro-algues, qui consomment le CO2 et la chaleur, sont déjà en place sur certains projets d'architecture récents.
• La peinture auto-chauffante, faite de matériaux polymères semi-conducteurs du projet Panijoule permet de chauffer une surface restreinte de manière efficace.
• Avec le projet Biolumarchi, Tangram Lab, cherche à concevoir des matériaux de construction intégrant la bioluminescence, la capacité de certains êtres vivants à produire de la lumière naturellement, sans recours à des solutions carbone.
• Le béton photovoltaïque DysCrete reproduit le processus de la photosynthèse à partir de pigments synthétiques apposés sur du béton pour transformer l'énergie solaire en courant électrique.

Le biomimétisme est particulièrement utilisé pour améliorer l'efficacité des équipements producteurs d'énergies renouvelables :

• L'hydrolienne à membrane ondulante d'Eel energy reproduit les mouvements d'ondulation des poissons pour générer de l'électricité à partir des vagues.
• L'arbre à vent de New World Wind est une éolienne bioinspirée en forme d'arbre, destinée à produire de l'énergie électrique verte en milieu urbain.
• Pour améliorer l'efficacité énergétique des panneaux solaires, des chercheurs s'inspirent de l'orientation et des écailles des ailes de papillons, de l'implantation des feuilles des arbres avec eTree ou des mouvements du tournesol, avec la fleur photovoltaïque SmartfFlower, qui suit la course du soleil, une initiative autrichienne commercialisée par EDF.

Les bâtiments biomimétiques restent encore des initiatives expérimentales, pour l'instant réservées aux grands projets architecturaux. Mais ces expérimentations donnent lieu à des innovations concrètes et le biomimétisme devient progressivement accessible à travers des matériaux de construction et des solutions bio-inspirées qui pourraient intégrer les projets de maisons passives, de logements BBC ou de bâtiments à énergie positive.

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