Qu’y a-t-il de commun entre un avion et du « velcro » ? A première vue, pas grand-chose. Détrompez-vous : tous deux sont des exemples particulièrement réussis de biomimétisme. Gros plan sur ce courant scientifique qui pourrait révolutionner l’innovation technologique.
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Qu’est-ce que le biomimétisme ?
Qu’est-ce que le biomimétisme ?
A l’origine, il y a le travail de titan mené par Janine M. Benyus, une biologiste américaine diplômée en gestion des ressources naturelles qui a commencé, dès le début des années 1990, à rassembler les informations disponibles sur l’utilisation de la nature comme modèle dans le développement d’innovations technologiques. Ce travail de longue haleine a débouché sur la publication en 1997 de Biomimicry, Innovation Inspired by Nature dont la traduction française vient juste de sortir. Dans cet ouvrage fondateur, véritable somme sur le sujet, l’auteur expose son concept de fertilisation croisée entre la biologie et l’ingénierie, autrement dit comment les biologistes - qui par définition connaissent le fonctionnement des organismes vivants - peuvent aiguiller le travail des architectes, ingénieurs, designers ou des chimistes. Comme l’a expliqué Mme Benyus lors de son passage à Paris fin juin, cette approche scientifique n’avait pas de nom. Elle lui en a donné un : biomimicry qui a été traduit par biomimétisme en français.
La nature comme modèle
Issu du grec bios (vie) et mimesis (imitation), le biomimétisme se base sur l’analyse du génie de la nature pour l’adapter au service de l’homme. Il étudie les modèles de la nature puis imite ou s’inspire de ses idées et procédés pour résoudre des problèmes humains, offrant ainsi des solutions dans de nombreux domaines : agriculture, énergie, matériaux, santé, stockage de connaissances, ou encore dans notre manière de faire des affaires. Il utilise des critères écologiques pour déterminer si nos innovations sont bonnes. Bref, le biomimétisme ouvre une ère fondée non pas sur ce que nous pouvons extraire du monde naturel mais sur ce que nous pouvons en apprendre. Il ne s’agit donc plus seulement d’apprendre sur la nature mais d’apprendre de la nature…
« Dans un écosystème mature, les organismes utilisent les déchets comme ressources, ils se diversifient et coopèrent pour exploiter pleinement leur habitat, ils captent et utilisent l’énergie avec efficacité, ils optimisent plus qu’ils ne maximisent, ils ne souillent pas leur nid, ils n’épuisent pas leurs ressources, ils maintiennent un équilibre avec la biosphère, ils se nourrissent d’informations et se fournissent localement », explique Janine Benyus qui poursuit : « Si une entreprise ou une économie nationale quelle qu’elle soit parvenait à retenir ces dix principes (les « dix commandements du peuple des séquoias »), elle pourrait réussir ce qu’a réussi la première bactérie : créer les conditions propices à la vie ». Tout au long de son livre, l’auteur creuse ces principes et les applique à la sphère industrielle. Elle constate ainsi que la nature ne comporte pas de fonctions vacantes : chacun joue un rôle au sein d’un circuit fermé dans lequel aucune ressource ne se perd. Il serait donc vain d’espérer parvenir à une économie circulaire tant que tous les produits mis sur le marché mondial ne pourront pas retourner dans le système.
Parallèlement, tout ce dont l’industrie a besoin ne peut pas être recyclé. C’est le cas, notamment, de l’énergie. En observant les communautés biologiques, on constate que la quasi-totalité d’entre elles (végétaux verts, algues bleues, bactéries qui constituent la base de la chaîne du vivant) utilisent la photosynthèse : elles transforment l’énergie solaire en liaisons chimiques de sucres et d’hydrates de carbone. Mais elles l’emploient au mieux avec un rendement quantique de 95%. Nous, nous avons choisi d’utiliser la « lumière du passé » emprisonnée dans le corps des plantes et des animaux du Crétacé. Or brûler ces résidus fossiles sous forme de pétrole, de charbon ou de gaz consiste à achever le processus de décomposition d’un coup et à dégager dans l’atmosphère de grandes quantités de carbone stocké, ce qui viole la loi des écosystèmes qui bannit les « grands flux ». Nous devrions plutôt apprendre, comme les végétaux, à utiliser la lumière actuelle dont dépendent l’énergie solaire, éolienne et marémotrice ainsi que les agro-carburants et nous engager réellement dans des démarches d’efficacité énergétique et d’optimisation de nos process.
C’est ainsi que« dans le monde de demain, « gagner » signifiera être plus compétitif, plus efficace que son concurrent et faire mieux que lui avec moins », d’après J. Benyus pour qui « les entreprises n’auront pas besoin d’être aussi grandes ; en fait, il sera peut-être plus rentable d’être une petite entreprise proposant des produits et des services de qualité supérieure ». Faire mieux avec moins passe également par l’allongement du cycle de vie des produits ou sur leur remplacement par des services. Mais cela va à l’encontre du système actuel qui vise à produire plus et le plus vite possible… L’écologie industrielle, la production « juste à temps » ou encore la décentralisation sont autant de moyens de ne pas « souiller son nid », autrement dit de ne pas impacter l’environnement (air, eau, sols).
Concernant les ressources, s’il apparaît clair à Janine Benyus que passer à une économie fondée sur les matériaux non renouvelables a été l’une de nos plus grosses erreurs, il ne suffira pas de revenir aux renouvelables pour corriger le tir. Il sera également - et avant tout - indispensable de maîtriser nos consommations… Aujourd’hui, nous sommes loin d’atteindre un équilibre entre notre écosystème industriel et la biosphère car même si les « éléments nutritifs » que nous utilisons sont transformés en déchets, ceux-ci ne sont pas encore recyclés, du moins à des taux suffisants.
Pour fonctionner correctement, tout système utilise différents canaux de communication. Il tombe en panne s’il persiste à ignorer les rétroactions fournies par la nature. Et aujourd’hui, ces feedbacks sont nombreux : troubles reproductifs, dérèglements climatiques, extinction d’espèces, etc. Notons toutefois que, depuis la publication de l’ouvrage en 1997, des progrès ont été réalisés, du moins en Europe, notamment dans le domaine de l’information environnementale (étiquetage, par exemple), de la labellisation et de la certification. Concernant le dixième principe (« se fournir localement »), même si beaucoup en parlent et le dénoncent, peu de choses concrètes sont faites pour l’instant et un jean continue toujours à passer dans plus de dix pays avant de parvenir chez le consommateur final (cf. culture du coton, transformation, teinte, coutures, boutonnage, etc.). De même, un steak a probablement fait plusieurs centaines de kilomètres avant d’atterrir dans notre assiette.
La conception, « levier le plus puissant pour orienter l’économie »
« Quand on y pense, la conception est peut-être le levier le plus puissant dont nous disposons pour orienter l’économie et la culture vers un avenir plus durable. Les concepteurs d’un produit lui donnent non seulement sa fonction mais aussi sa personnalité ». (…) « Avec les spécialistes du marketing, les designers peuvent contribuer à imposer l’écologie, d’abord en lui donnant une image plus attractive ». C’est dire tout l’intérêt de l’éco-conception. Là encore, le domaine a fait des avancées significatives ces dernières années et n’est plus l’apanage d’un petit groupe de militants.
« En nous présentant des exemples bien vivants de systèmes durables et en nous incitant à les imiter, les biomiméticiens se sont transformés, à un moment crucial, en autant de lumières éclairant la piste sur laquelle il faudra bien se poser », constate Janine Benyus avant de conclure sur les quatre étapes nécessaires à un avenir biomimétique : se taire (s’immerger dans la nature) ; écouter (interroger la flore et la faune de notre planète) ; encourager les biologistes et les ingénieurs à collaborer et enfin gérer (préserver la diversité et le génie de la vie). Tout projet d’innovation devrait ainsi être passé au crible d’un ensemble de questions dont : Cette innovation conviendra-t-elle ? Durera-t-elle ? Existe-t-il un précédent en la matière dans la nature ? Le cas échéant, il faudra alors obtenir une réponse résolument affirmative aux dix questions suivantes, en lien direct avec les « dix commandements du peuple des séquoias » : l’innovation fonctionne-t-elle à l’énergie solaire ? N’utilise-t-elle que l’énergie dont elle a besoin ? Adapte-t-elle la forme à la fonction ? Recycle-t-elle tout ce qu’elle emploie ? Récompense-t-elle la coopération ? Parie-t-elle sur la diversité ? Valorise-t-elle l’expertise locale ? Limite-t-elle les excès de l’intérieur ? Transforme-t-elle les limites en opportunités ? Et enfin, est-elle belle ?
« Notre professeur a 3,8 milliards d’années… »
Aujourd’hui à la tête d’un cabinet de consultants en innovation (Biomimicry 3.8), Janine Benyus est sollicitée par de grands groupes comme GE, Hewlett Packard, Nike. Mais considérant que chacun devrait avoir accès au savoir scientifique, elle a créé, avec l’appui d’Autodesk, un site web sur lequel sont référencées près de 1400 stratégies inspirées de la nature (www.asknature.org). Lieu de rencontres et d’échanges entre les biologistes et les spécialistes des innovations, architectes, designers, etc., ce site s’adresse également à toute personne intéressée par le sujet. Car, « après 3,8 milliards d’années, la nature a déjà trouvé les solutions aux défis auxquels l’homme est confronté en matière de durabilité ». Il n’y a donc « pas besoin de réinventer la roue : en imitant les stratégies de la nature, nous pouvons créer un monde plus durable ».
Quelques exemples de biomimétisme appliqué
Il est impossible ici de citer les 1400 références recensées mais en voici quelques unes : une fibre sans aucun pigment mais capturant la lumière et la couleur inspirée de la structuration des ailes d’un papillon d’Amérique du Sud, un matériau digne d’un ruban adhésif mais sans colles inspiré des pattes de gecko (avec 29 000 poils microscopiques par cm), des tissus ou peintures présentant des propriétés hydrofuges, imperméables ou autonettoyantes à l’image des nano-formes observées à la surface des feuilles de lotus ou encore des pales d’éoliennes inspirées de nageoires de baleines,… Rappelons également que la forme de l’avion reproduit un oiseau en vol et que le Velcro (abréviation de velours et crochets) est directement inspiré des systèmes d’accroches associant les crochets et les boucles présents dans les fleurs de bardane particulièrement difficiles à retirer d’un vêtement ou des poils de son chien, comme l’a directement expérimenté son inventeur suisse, Georges de Mestral. Ces applications se situent pour la plupart au niveau de la forme et des matériaux mais elles pourraient également concerner les écosystèmes.
La recherche avance dans le domaine du biomimétisme. Par exemple, le dessalement d’eau de mer dont chacun sait qu’il n’est pas à la portée de tous du fait d’une consommation importante d’électricité pourrait voir de nouvelles applications issues de l’imitation du fonctionnement d’une glande du pingouin qui enlève le sel de l’eau de mer. Qui plus est, des filières se structurent. C’est le ca, par exemple, à l’université d’Arizona qui déjà explore un grand nombre d’applications tant dans les EnR, les nouveaux matériaux que dans le bio-engineering. Bref, le développement d’innovations à partir de modèles offerts par la nature a de beaux jours devant lui…
En savoir plus
• Biomimétisme - Quand la nature inspire des innovations durables, de Janine M. Benyus, traduit de l’américain par Céline Sefraoui, 407 p., Editions Rue de l’Echiquier, Coll. Initiales DD, 23 euros
•Biomimicry Institute : www.biomimicryinstitue.org et www.asknature.org
• www.biomimicryeuropa.org (Biomimicry Europa : correspondant en Europe du Biomimicry Institue)