Biomimétisme: comment s'inspirer de la nature pour innover?

En entreprise, nos choix dépendent notamment des situations que nous avons déjà connues. Nous avons été confrontés à des enjeux, nous avons parfois échoué, parfois réussi. Ces moments nous aident à grandir et améliorent la pertinence de nos actions futures. On s’appuie aussi sur le vécu de nos pairs, qu’il s’agisse de collègues, de confrères, de concurrents.
Mais si les expériences passées sont si enrichissantes, pourquoi ne regardons-nous pas plus largement autour de nous ? Pourquoi ne nous intéressons-nous pas aux êtres vivants qui nous entourent et qui évoluent, survivent et s’adaptent aux situations auxquelles ils sont confrontés depuis près de 4 milliards d’années ? Est-ce que les abeilles ou les hérissons peuvent nous souffler leurs stratégies pour des solutions plus durables ?
Mais au fait, c’est quoi le biomimétisme?
Les évolutions de l’information liées au développement des technologies numériques prennent de plus en plus de place dans les activités humaines, ce qui entraîne des risques de dépendance et de perte de lien avec notre environnement naturel. Pourtant, parmi les inventions techniques, celles qui sont à la pointe de l’innovation imitent la nature.
Les humains ne sont pas les premiers à construire. Nous ne sommes pas les premiers à transformer la cellulose, à fabriquer du papier, à optimiser les espaces de travail, à étanchéifié, chauffer ou refroidir des structures. La nature est un réservoir de solutions technologiques originales et donc une source d’inspiration inépuisable pour les humains. C’est ce qu’on appelle “Le biomimétisme”.
Le biomimétisme (littéralement : imitation du vivant) consiste à s’inspirer des solutions de sélection naturelle adoptées par l’évolution, pour en transposer les principes et les processus en matière d’ingénierie humaine. La démarche vise à privilégier des « choix » éprouvés par la nature, dans le cadre d’un développement durable en meilleure harmonie avec l’environnement et soutenable sur le long terme.
On regroupe sous le terme de biomimétisme, toutes les ingénieries inspirées du vivant. D’où également, la qualification de bio-inspiration. Il s’agit ainsi non pas de copier mais bien de s’inspirer des solutions inventées par la nature, et sélectionnées au cours de milliards d’années d’évolution, pour répondre à une problématique qui se pose à notre société humaine. Le tout avec des coûts environnementaux et énergétiques bien moindre que ceux proposés par d’autres types d’ingénieries.
Biomimétisme, une pratique aussi vieille que l’humanité.
Pour comprendre le biomimétisme, il faut d’abord prendre du recul sur l’état de la planète. Car avec près de 3,8 milliards d’années d’évolution et d’adaptation, la nature doit être considérée comme le meilleur laboratoire de recherche et développement qui existe. La planète héberge ainsi une source inépuisable de génie et d’inspiration.
Elle a su mettre en œuvre des procédés presque parfaits en matière de gestion et de production d’énergie, de fabrication de matériaux, de recyclage ou encore d’ergonomie. La nature est aussi une précieuse mine d’or en ce qui concerne l’optimisation d’écosystèmes et l’organisation de vie communautaire. Regardez les fourmis et les abeilles, par exemple.
Le biomimétisme est une pratique probablement aussi vieille que l’humanité. On sait que Léonard de Vinci s’inspirait des oiseaux pour concevoir les plans de ses machines volantes. Il a étudié le vol des chauves-souris, des cerfs-volants et des oiseaux pour tenter de réaliser ses prototypes d’ailes, avec du bois et de la soie fine. Il est plus que probable que les humains s’inspirent de la nature depuis déjà la préhistoire. Des historiens suggèrent que l’invention de la roue, il y a plus de 5 500 ans, a été possible grâce à l’observation des bousiers, ces petits insectes qui roulent une sphère de bouse dans laquelle ils pondent leurs œufs afin que les larves s’en nourrissent.
Cependant, le terme “biomimétisme” est apparu après la seconde guerre mondiale. Il a été définit par un scientifique Américain, Otto Schmitt. C’est le premier à décrire l’inspiration du vivant non pas comme une activité plaisir mais comme un réel processus scientifique.
Le terme est ensuite repris et popularisé à la fin des années 90 dans une bible écrite par la scientifique Janine Benyus. Elle décrit alors le biomimétisme comme une façon “d’aider les innovateurs à concevoir des produits et des processus durables qui créent des conditions propices à toutes les formes de vie”.
Biomimétisme : domaines d’application et perspectives.
La polyvalence technologique de la nature fait du biomimétisme un levier d’innovation profondément transversal. De l’aéronautique, à la medecine, en passant par la l’industrie, l’énergie, l’informatique, l’économie, l’architecture et l’urbanisme, l’agriculture, gestion et aménagement d’écosystèmes, … La liste n’est pas exhaustive car il s’agit avant tout d’une démarche, dont le principe peut s’appliquer directement à tous les domaines.
Le concept s’appuie sur une idée maîtresse : la nature fonctionne toujours sur un principe d’économie et d’efficacité optimale, et elle ne génère aucun déchet (« rien ne se perd, tout se transforme »). Quel qu’en soit le domaine d’application, la philosophie biomimétique s’inscrit donc explicitement dans une stratégie globale de développement responsable, soucieuse d’instaurer un équilibre viable entre les ressources offertes par la planète et leur exploitation. La protection de l’environnement et la lutte contre le réchauffement climatique en sont les corollaires naturels.
Quelques exemples réussis de biomimétisme.
Les abeilles avec leur organisation parfaite ont souvent inspiré le management pour créer la cohésion et les Fables de la Fontaine regorgent d’anecdotes prises dans la nature et chez les animaux. De plus en plus d’entreprises cherchent à tirer parti du biomimétisme à des fins d’innovations. Ce procédé consiste à observer le vivant, qui a bénéficié de millions d’années d’évolution pour se perfectionner, afin de s’en inspirer pour mettre au point des technologies nouvelles. La faune comme la flore sont à ce jour deux sources inépuisables d’idées pour les départements de Recherche & Développement.
Voici quelques exemples de solutions inspirées par la nature.
  • Velcro-Geckskin & Bardane-Gecko: créée en 1941 par l’ingénieur suisse George de Mestral, la bande Velcro imite une plante, la bardane. En effet, le fruit de la bardane peut se fixer à différentes surfaces grâce à de nombreux crochets. C’est en reproduisant cette technique sur une bande de coton que le Velcro est né. Soixante-dix ans plus tard, en 2011, des chercheurs américains ont mis au point un nouveau type d’adhésif sec, très puissant et incolore. Pour cela, ils ont imité la peau du gecko. En effet, le gecko est un lézard pouvant se déplacer sur un plafond grâce à l’adhérence de ses doigts. Un seul de ses doigts lui permet notamment de supporter le poids de son corps. En imitant la peau du gecko, les ingénieurs ont créé le geckskin. D’après ses concepteurs, une bande de geckskin de la taille d’une fiche bristol peut porter aisément un écran plat de 40 pouces.
  • Le programme Curvace : à Lausanne, le programme européen Curvace cherche à copier l’œil simplifié de la mouche pour créer un œil artificiel innovant. Pesant moins de deux grammes, ce minuscule appareil pourrait constituer à l’avenir un outil majeur pour venir en aide aux personnes aveugles.
  • Le verre anti-reflets : les chercheurs allemands de la Karlsruhe Institut für Technologie travaillent depuis plusieurs années sur un matériau transparent ne reflétant pas la lumière. Leurs études s’inspirent des ailes du papillon Greta Oto qui possède cette particularité.
  • La Fastskin : la société Speedo propose depuis 2004 des combinaisons de natation ultra-rapides dont la surface est calquée sur la peau des requins. Cette révolution technologique a permis de battre nombre de records mondiaux en compétitions internationales en facilitant la glisse et la pénétration dans l’eau.
  • Le Shinkansen et le martin-pêcheur : Au Japon, le train à grande vitesse s’inspire du nez des martins pêcheurs. En effet, le Shinkansen traverse de nombreux tunnels à plus de 300km/h, ce qui lui impose des niveaux de pression différents. Au même titre que le martin-pêcheur, qui passe de l’air à l’eau sans rencontrer de résistance ni même provoquer d’éclaboussures. Les ingénieurs japonais ont donc copié la tête et le bec du martin-pêcheur pour que leur train puisse résister à ces changements de pression.
  • L’Eastgate building et la termitière : l’Eastgate building est un des meilleurs exemples de biomimétisme. Ce supermarché construit en 1996 à Harare au Zimbabwe s’inspire directement d’une termitière. Le cabinet d’architectes qui l’a créé a copié la structure des termitières afin d’y maintenir une chaleur uniforme. De nombreuses ouvertures permettent en effet à l’air d’entrer par le bas du bâtiment, tandis que de grandes cheminées permettent d’évacuer l’air chaud qui remonte par convection. Cette installation crée un courant d’air naturel qui est accéléré plusieurs fois dans la journée en activant des ventilateurs. La nuit, quand l’air est plus froid que le bâtiment, les murs diffusent peu à peu la chaleur qu’ils ont emmagasiné pendant la journée. L’immeuble consomme ainsi 90% d’énergie de moins que la moyenne.
  • Les éoliennes dernière génération: au Canada, la société WhalePower commercialise actuellement des éoliennes d’un nouveau type. Celles-ci permettent de réaliser des économies d’énergie importantes, en reproduisant les cannelures se trouvant sur les nageoires des baleines à bosse. Cette application originale constitue d’ores et déjà un progrès de taille pour l’industrie éolienne.
Les ressources documentaires.
Pour vous aider dans l’identification des modèles biologiques, on vous conseille de consulter le site de AskNature.org. Ce portail a été créé par l’Institut de Biomimétisme – The Biomimicry Institute – de Janine Benyus. Il propose des ressources intéressantes à travers une base de données en ligne.
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