l’avenir du biomimétisme dans la construction

Nous souhaitons tous rendre nos bâtiments plus efficaces et plus fiables. Les solutions artificielles abondent, mais l’évolution détient également les réponses à bon nombre de nos problèmes.

Certains animaux et plantes adaptent ingénieusement leur corps aux conditions environnementales comme la lumière, la température et la qualité de l’air en changeant de couleur ou en filtrant les gaz nocifs. Une branche de la recherche scientifique, connue sous le nom de biomimétisme, copie et adapte ces solutions naturelles et les applique à la conception et à l’ingénierie.

Cette approche a déjà donné lieu à de nombreuses réussites, du Japon Train à grande vitesse Shinkansenaux maillots de bain inspirés de peau de requin et des robots modelés sur des insectespour n’en citer que quelques-uns. Il a également une large gamme d’applications dans architecture, services du bâtimentet même capteurs de qualité de l’air à l’échelle de la ville.

La recherche en biomimétisme nécessite plus que de simples connaissances en biologie. Les chercheurs doivent visualiser des solutions créatives aux problèmes quotidiens, tout en appliquant une méthodologie scientifique rigoureuse pour garantir qu’elles fonctionnent réellement. Voici quatre exemples prometteurs du potentiel du biomimétisme dans un avenir proche.

Sauterelles caméléons

Comme de nombreux invertébrés, la sauterelle caméléon (Kosciuscola triste) n’a aucun contrôle sur sa température corporelle, mais il a une particularité bien particulière : à 15°C son extérieur devient très sombre, presque noir, et lorsque sa température corporelle dépasse 25°C, il prend une teinte bleu turquoise. . Ce changement de couleur est automatique et se produit indépendamment d’autres facteurs comme le métabolisme. Cela se produit même pendant un certain temps chez les spécimens morts.

Il est également prouvé que lorsque différentes parties du corps ont des températures différentes, ils peuvent également changer de couleur indépendamment. En nous inspirant de cette sauterelle, nous pourrions concevoir des capteurs chromatiques qui rapportent la température et/ou le rayonnement absorbé par les surfaces. Nous pourrions également concevoir des revêtements – pour fenêtres et autres surfaces extérieures – à réflectivité variable pour un contrôle thermique passif.

Les cocons de vers à soie filtrent le CO₂

Cocons de vers à soie (Bombyx mori) permettent à certains gaz nocifs pour le développement de la larve, comme le CO₂, de quitter la structure du cocon de manière rapide et régulière. Cependant, d’autres gaz non dangereux, comme l’oxygène, peuvent passer dans les deux sens. Il a également été observé que la chenille maintient une température interne constante, même lorsqu’il est exposé à des changements environnementaux extrêmes.

De plus, des recherches ont montré qu’un courant électrique modulé par la température est généré lorsque le cocon absorbe l’humidité. En combinant ces propriétés, nous pourrions utiliser des matériaux organiques pour créer des capteurs de CO₂ très sensibles et auto-alimentés.

Les iguanes du désert pâlissent au soleil

L’iguane du désert (Dipsosaure dorsalis) vit dans le désert du Colorado et dans les régions du sud de la Californie (États-Unis) et de la Basse-Californie (Mexique). Il fait face à des températures extrêmes de plus de 48°C pendant la journée, avec des températures qui chutent souvent de 40°C la nuit.

Bien qu’il ait le sang froid, sa température corporelle idéale est 38,5°Cmais il peut vivre et remplir la plupart de ses fonctions vitales dans une plage de température de 5°C au-dessus ou en dessous de ce point. Pour réguler sa température, il le corps s’éclaircit à mesure que la température augmente.

Les iguanes du désert ont également des taches noires sur la peau. Bien que leur objectif ne soit pas tout à fait clair, on pense que ces peut aider à se protéger contre certains types de rayonnement solaire nocif. Le biomimétisme peut être utilisé pour développer des capteurs de couleurs, notamment des matériaux et/ou des façades qui changent de couleur en fonction de la température de l’environnement.

Plantes purificatrices d’air

Les plantes peuvent agir comme un système de filtration et d’épuration de l’air, absorbant le CO₂ et libérant de l’oxygène. Il est prouvé que la mise en œuvre de infrastructure vertetel que toits verts et murs vertsaméliore non seulement la qualité de l’air en milieu urbain, mais contribue également à la réduction des îlots de chaleur .

En plus de filtrer le CO₂, certaines plantes sont sensibles à d’autres types de polluants, comme l’ozone, qui peuvent apparaître sous forme de taches blanches ou claires sur le dessus des feuilles. La présence de soufre (SOx) et d’oxydes d’azote (NOx) dans l’air peut également provoquer un changement de couleur des feuilles en raison d’une perte de chlorophylle et de trous dans les feuilles. C’est un exemple clair de la manière dont les plantes ne sont pas seulement une source d’inspiration pour les capteurs de pollution atmosphérique : elles sont également des capteurs en elles-mêmes.

Concevoir l’avenir

Ces exemples n’offrent qu’un petit aperçu de ce que le biomimétisme peut offrir, mais ils montrent qu’il va bien au-delà d’une simple composante esthétique ou superficielle de conception. C’est une pratique qui nous encourage à repenser la façon dont nous pouvons aborder les problèmes de manière innovante, en nous inspirant de la nature.

Si nous nous sommes concentrés ici sur l’optimisation ou la reconfiguration des systèmes énergétiques des bâtiments, le biomimétisme peut être appliqué dans de nombreux autres domaines. En plus d’être un puissant outil intellectuel pour l’avenir, son existence même souligne l’importance de la collaboration interdisciplinaire dans la recherche scientifique.