Biomimétisme Comment le biomimétisme a y il révolutionner notre vie ?

« Biomimétisme Comment le biomimétisme a y il révolutionner notre vie ? Depuis 3,8 milliards d’années, la vie s’est diversifiée en d’innombrables espèces qui interagissent dans un équilibre dynamique avec la planète.

Aujourd’hui, on estime à plusieurs millions le nombre d’espèces vivantes.

Chacune a obtenu sa survie à long terme grâce à un processus d’adaptation naturelle, par Essais et erreurs, et représente donc une application concrète des principes de la durabilité. Biomimétisme – définition Le biomimétisme est une discipline révolutionnaire.

Le biomimétisme investit toujours de nouveaux champs d'application étonnants.

C'est quand la nature sert d'inspiration à l'homme pour concevoir de quoi améliorer son quotidien et faire avancer la science. Le biomimétisme est une approche scientifique révolutionnaire qui analyse les meilleures idées de la nature — depuis les filaments collants de la moule, les coques en « verre » de certaines algues unicellulaires, l'efficacité énergétique de la photosynthèse, la solidité du corail, la résistance des fils de soie de l'araignée — pour les adapter au service de l'homme. Le biomimétisme, défini par Janine Benyus en 1997, est une démarche d’innovation, qui fait appel au transfert et à l’adaptation des principes et stratégies élaborés par les organismes vivants et les écosystèmes, afin de produire des biens et des services de manière durable, et rendre les sociétés humaines compatibles avec la biosphère Si imiter la nature n’est pas une nouveauté, le biomimétisme apparaît comme une démarche structurée et reproductible, une pensée, présentant un certain nombre de principes, qui consiste à étudier les modèles de la nature et à reproduire les propriétés essentielles (formes, processus, symbioses, etc.). D'où vient le mot Biomimétisme Le terme de biomimétisme apparaît au début des années 80 mais il est popularisé par une biologiste naturaliste et écrivaine, Janine Benyus, au milieu des années 90.

À travers son ouvrage Innovation inspired by nature (1997), elle propose de montrer et de décrypter les secrets de la nature dont l’homme peut s’inspirer pour concevoir des objets, des processus s’inscrivant dans une démarche de durabilité. Cette démarche consiste alors à observer les plantes, les animaux, les micro-organismes, afin de trouver des solutions efficientes et en accord avec la planète, aux problèmes que nous rencontrons aujourd’hui. Histoire de la notion de Biomimétisme Les exemples bio-inspirés sont très anciens, mais la formulation d’une démarche rentrant en résonnance avec le développement durable, elle, est récente. Si le biomimétisme désigne le transfert et l’application de formes, de processus et de propriétés remarquables observées à différentes échelles du vivant afin de concevoir de manière durable, dans les activités humaines, c’est avant tout une approche scientifique émergente de la recherche qui s’appuie sur des concepts précédents, que sont la bio-inspiration, la bionique et la bio-assistance. De la bio-inspiration au biomimétisme De tout temps, l’Homme, de manière plus ou moins consciente, s’est inspiré de la nature dans sa façon de vivre, de construire ou de produire.

Qu’il s’agisse de chasser, pêcher ou encore de se chauffer les Hommes ont tiré des leçons de leur environnement pour reproduire ou transformer divers procédés naturels pouvant leur être utiles, afin de trouver des réponses à des problèmes simples et complexes.

Dès l’Antiquité, au début des démarches scientifiques, l’Homme Cherche, grâce à l’analyse des phénomènes, à établir des théories permettant l’amélioration des sciences. L’Homme fait des observations dans un milieu concret pour en tirer ensuite des conclusions. À la Renaissance, Léonard de Vinci s’inspire de la nature, l’interprète et cherche à l’imiter pour permettre aux humains de voler ou planer.

Les oiseaux et les chauves-souris lui inspirent diverses machines, toutes plus ingénieuses les unes que les autres.

Bien que ne passant jamais à la réalisation, il couche ses idées sur papier ouvrant ainsi la voie, par la bio-inspiration, au biomimétisme moderne. Les avancées scientifiques et techniques apparues dans les années 60 ouvrent de nouveaux champs d’application.

L’observation de la nature et de ses composés pousse les hommes à en interpréter les principes afin de les transposer aux créations humaines.

Les scientifiques recherchent alors chez les plantes et les animaux, des modèles en vue de réalisations techniques et pharmacologiques, sans toujours en comprendre les mécanismes de fonctionnement.

Source inépuisable de progrès et d’innovations, ces nouvelles approches scientifiques, telle que la bionique, se situent au carrefour des disciplines et se conçoivent comme un pont entre le monde vivant et le monde technologique.

L’Homme utilise, voire détourne, certaines aptitudes des organismes vivants pour produire des molécules biologiques qu’il n’arrive pas à synthétiser. À la fin des années 70, il utilise ses capacités « naturelles » sans apporter de modification significative, donnant ainsi naissance à la bio-assistance. C’est dans les années 90 que Janine Benyus, scientifique américaine, met en exergue le fait que « la nature a 3,8 milliards d’années de Recherche & Développement d’avance sur nous ».

En prenant conscience de l’importance et de l’ingéniosité de la nature, elle fournit de nouvelles pistes d’innovation et de succès non pas à exploiter, mais à imiter par une approche transversale, et ce de façon durable.

L’idée centrale est que dans la nature, l’évolution a déjà résolu, par nécessité, plusieurs des problèmes avec lesquels nous sommes aux prises : l’énergie, la production alimentaire, le contrôle climatique, la chimie non-toxique, le transport et les matériaux.

Cette manière de penser se base sur une vision où l’invention et la relation avec la nature occupent une place prépondérante.

Le biomimétisme serait alors un tremplin vers une nouvelle révolution industrielle, où l’organisation humaine serait en équilibre durable avec la Terre, avec pour objectif le « zéro-déchet, zéro-pollution ». 1) avancée technologique a) gecko Au 4ème siècle avant J-C, Aristote était déjà intéressé par le phénomène des geckos se déplaçant sur des troncs d’arbres dans toutes les directions possibles.

La question de l’adhérence du gecko resta alors un mystère, cumulant les échecs de scientifiques cherchant à expliquer le phénomène. Ce n’est que récemment que les scientifiques ont pu expliquer le mécanisme responsable de l’adhérence de ces lézards. La plupart des espèces de gecko, et pas toutes, sont capables de se déplacer librement sur des surfaces verticales et horizontales, même la tête en bas, et ce, sans difficulté quel que soit la nature des dites surfaces, lisses ou rugueuses.

Cet animal est capable non seulement de se coller aux parois les plus lisses, mais aussi de se décoller! Le pouvoir adhésif du Gecko Cette étrange propriété est due aux micro-poils que le gecko possède sous ses pattes. Ces poils se comptent en millions, ils sont formés de kératine, et ne font que quelques dizaines de microns de diamètre.

A leurs extrémités, ces poils se coupent eux-mêmes en poils encore plus fins (quelques centaines de nanomètres de diamètre), qui se terminent en spatulae.

Les seta du gecko sont flexibles (105 pascals) alors que les spatulaes, fibres de βkératine situées à l’extrémité des setae, sont rigides (109 pascals).

En effet, dans le modèle de Young ( constante qui relie la contrainte de traction ou de compression et le début de la déformation d’un matériau élastique isotrope.) plus la valeur en pascal est élevée, plus l’objet est rigide. La rigidité des fibres de β-kératine est surprenante car il n’est pas naturel de penser que les spatulaes puissent permettre au gecko d’adhérer alors qu’elles sont non adhésives selon le modèle de Young.

C’est au contraire un avantage pour le gecko, car la flexibilité des seta, nous verrons, va permettre une maximisation du contact entre la patte du gecko et la surface. (*La β-kératine est une protéine riche en soufre constituée de trois chaînes torsadées de polypeptides (assemblage de dix acides aminés), eux-mêmes enroulés en hélice.) Sur la première image la patte du gecko est représenté ainsi que ses cinq doigts formés de fines lamelles aussi appelés lamellae. Ensuite les setaes c’est-à-dire les minuscules poils des geckos sont observés de plus près et pour finir ce sont les spatulaes qui sont représentés. C’est à ce niveau qu’entrent en jeu les forces de Van der Waals qui sont des forces de faible intensité, mais grâce au nombre de poils que le gecko possède, elles sont assez importantes pour soutenir largement le poids de l’animal. Il faut aussi savoir que la taille des poils permet à ces derniers d’être très proches des molécules support, et donc, d’améliorer l’action des forces de Van der Waals.

Sur les surfaces humides, des forces de succions collent les poils à la surface. Il faut une forte pression pour provoquer l’adhérence puis une forte traction pour la faire cesser.

Or, on sait que le gecko peut courir en posant ses pieds plus de vingt fois par seconde, et si ce mécanisme nécessiterait beaucoup d’énergie, l’animal serait vite épuisé, ce qui n’est pas le cas.

En effet, les forces de Van der Waals, ne fonctionnent que dans un sens, et du fait de leur faible intensité le gecko n’a aucun mal à déplacer ses pattes : les poils se tordent, les liaisons se rompent, et l’adhérence disparaît. Le gecko possède des doigts en forme de raquette qui sont recouverts de fines lamelles (voir l'image "mesostructure" du document 1).

En observant.... »