Biomimétisme: l’Innovation inspirée par la Nature

En avril 2013, Surf Prévention interroge François Sieber, Responsable de la recherche pour les Laboratoires de Biarritz, sur son intervention à la Conférence Mer & Santé (4 et 5 octobre 2013, à Biarritz) sur le thème de la richesse moléculaire des algues marines. À cette occasion, ce dernier évoque la méthode du biomimétisme qu’il emploie dans la conduite de son travail de recherche sur les molécules actives de l’algue rouge du Pays basque. Mais qu’est-ce que le biomimétisme ? Décryptage.

Néologisme inventé dans les années 50 par Otto Herbert Schmitt (1913-1998), chercheur et professeur américain, le biomimétisme (du grec « bios », vie, et « mimesis », imiter), est une discipline de conception qui cherche des solutions durables en imitant des modèles et des stratégies de la nature éprouvés par le temps (définition du site Ask Nature).

Depuis plusieurs années, et plus particulièrement depuis les années 80, les laboratoires de recherche du monde entier utilisent cette ingénierie inspirée du Vivant. Beaucoup d’avancées scientifiques en médecine, robotique ou chimie trouvent leur fondement dans l’application de cette démarche. Un livre en 1997, Biomimicry, rédigé par la naturaliste américaine Janine Benyus, formalise la démarche biomimétique et avance la théorie selon laquelle les secteurs économiques et sociétaux devraient s’inspirer de la nature pour répondre aux problématiques actuelles. Le Vivant ayant déjà résolu toutes les difficultés auxquelles est en prise la planète – énergie, production alimentaire, climat, transport, etc.- l’homme devrait le copier pour l’adapter aux domaines technologiques. Elle estime qu’en « émulant 3,8 millions d’années de technologie adaptive (…) des produits et des processus durables peuvent être créés par les ingénieurs ». Une alternative à la Recherche et au Développement industriel s’ouvre alors, et amène, notamment depuis 2005, de nombreuses entreprises à inscrire leur R&D dans cette nouvelle approche scientifique.

Innovations industrielles

La nature peut être imitée à différentes échelles, mais deux voies se dégagent principalement dans la pratique du biomimétisme. La première est celle de la sérendipité qui découle d’une opportunité fortuite. Elle va de l’observation de la nature vers l’innovation sur le marché. L’étude du vol des oiseaux par Léonard de Vinci pour construire sa machine à voler est certainement l’exemple le plus évocateur. Un autre, plus récent, peut également être cité : la mise au point du velcro. Ce textile de deux bandes de tissus différentes qui s’accrochent l’une à l’autre a été inventé en 1941 par George de Mestral, un ingénieur suisse. Alors qu’il se promenait sur un chemin de campagne avec son chien, ce dernier s’aperçut que les fleurs de bardane (plante dont les fleurs sont munies de petits crochets) accrochées dans les poils de son animal étaient particulièrement difficiles à ôter. Il en déduisit alors qu’il était possible de faire adhérer deux matériaux de façon simple et réversible. La bande auto-agrippante était née.

La seconde résulte de la prise de conscience d’un besoin et dépasse l’imitation purement formelle pour se concentrer sur la fabrication. Cette fois la démarche s’appuie sur le procédé inverse, c’est à dire du besoin vers la nature. Cette stratégie du vivant contribue pour l’essentiel au dynamisme innovant qui se développe depuis quelques années dans le secteur industriel. Plusieurs exemples d’applications concrètes du biomimétisme ont déjà leur place dans la société.

C’est le cas du Shinkansen : le TGV japonais pour lequel les ingénieurs japonais se sont directement inspirés du martin-pêcheur pour en dessiner la forme. Un train lorsqu’il pénètre dans un tunnel déclenche une onde de choc du fait du changement de pression de l’air provoqué par son entrée et sa sortie. L’oiseau possède la particularité de pouvoir passer de l’air à l’eau sans générer de turbulence, annulant ainsi toute compression d’air. En profilant l’avant de leur train comme son bec, les spécialistes du réseau ferré ont non seulement supprimé les ondes à l’entrée des tunnels, mais ils ont également diminué sa consommation électrique de 15% et augmenté sa vitesse de 10%.

C’est aussi le cas de l’éolienne mise au point par la société canadienne WhalePower dont les cannelures sont directement inspirées de celles des nageoires des baleines à bosses (photo). À la clé de cette innovation, une diminution du bruit et un accroissement du gain énergétique allant jusqu’à 20%.

Ou encore celui du principe actif naturel Alga-gorria contenu dans les produits solaires développés par les Laboratoires de Biarritz. En observant la constitution des algues, il a mis en évidence la richesse des propriétés protectrices du gelidium sesquipedale ou algue rouge du Pays basque. Ne pouvant s’abriter du soleil, à la fois bénéfique pour réaliser leur photosynthèse mais néfaste puisque les rayons UV* ont des conséquences sur leur métabolisme cellulaire, l’espèce a développé au cours de son évolution des molécules puissantes pour se protéger de ces différents rayonnements. Elle a ainsi été intégrée dans la formulation de l’Alga-gorria conçu par les Laboratoires de Biarritz.

L’avenir du biomimétisme

Des transports à l’industrie chimique, en passant par l’entreposage, la gestion des déchets, l’architecture ou encore l’ingénierie, tous les domaines peuvent ainsi être repensés selon la démarche biomimétique. Une globalité d’approche qui représente un intérêt capital pour les entreprises. De plus en plus d’initiatives et de structures d’échanges se mettent d’ailleurs en place afin de traiter ce nouveau sujet. Un comité (TC 266) en charge de définir les normes et standards de la biomimétique a été créé par l’organisme international de standardisation ISO. Fin 2012, le Commissariat général du développement durable (CGDD) a publié une « Étude sur la contribution du biomimétisme à la transition vers une économie verte en France », dans laquelle il présente les applications industrielles et plusieurs exemples d’approche biomimétique en agriculture. La ville de Senlis, dans l’Oise, œuvre à l’ouverture du premier centre de compétences européen sur le biomimétisme, centre qui devrait rassembler industriels et universitaires dès 2014.
Outre-Atlantique, un consortium, particulièrement actif sur le biomimétisme, le Biomimicry Bridge, a lancé, en 2011, le Da Vinci Index, un indice destiné à mesurer l’impact économique du biomimétisme aux États-Unis, s’attardant sur : l’évolution de sa notoriété, ses points d’inflexion et sa réactivité économique. D’après ce même institut, la démarche biomimétique devrait représenter un marché mondial de 1 000 milliards d’euros d’ici à 2025.

© Aquæ

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1. UVA : Ils créent un bronzage rapide mais qui ne dure pas. Ils pénètrent dans les couches profondes de la peau, provoquent un vieillissement prématuré de la peau et pourraient favoriser l’apparition des cancers cutanés.
2. UVB : Ils causent un bronzage de longue durée et sont responsables du brunissement et de l’épaississement des couches superficielles de la peau. Ils peuvent provoquer les coups de soleil et donc augmentent la possibilité de développer un cancer.
Source : Organisation Mondiale de la Santé

A propos de l'auteur : Mer et Sante

Première Conférence scientifique sur la Mer et la Santé à Biarritz les 4 et 5 Octobre 2013.

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