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Biomimétisme : un atout pour la transition écologique

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Le biomimétisme est une source d’inspiration pour soutenir des recherches visant à faire évoluer les technologies, les organisations, l’économie et la société vers plus de sobriété (énergie et matière), d’efficience et de durabilité.


Le projet S3 (demonstration en mer d’un système innovant à base de polymères electro-actifs), financé dans le cadre du PIA, a débuté en 2016. Il s’agit d’un ambitieux projet de 15 M€, porté par la société SBM Offhore avec Centrale Nantes et IFP Énergies nouvelles. Il vise à déployer un prototype houlomoteur, constitué d’un tube souple ondulant ancré en mer, qui convertit l’énergie des vagues en électricité via le matériau constitutif du système : un polymère électroactif. Ce polymère constitue une innovation bio-inspirée : il est constitué d’un matériau élastique déformable sans aucune pièce mécanique et permet la conversion des ondulations et pressions subies par le polymère en énergie. Le principe est le suivant : le tube est rempli d’eau de mer et est légèrement pressurisé. Il est placé juste sous la surface libre.  Sous l’action de la houle incidente, le tube se déforme et des ondes progressives sont générées à la surface et dans le fluide à l’intérieur du tube. Ces ondes ont leurs propres caractéristiques physiques et il en résulte une différence de pression entre l’écoulement extérieur et intérieur. Le travail fourni par cette différence de pression et les déformations de la paroi correspond à l’énergie des vagues qui est absorbée par le système. Le démonstrateur de 1 mètre de diamètre et 60 mètres de longueur sera déployé au large de Monaco et permettra également de mieux étudier les interactions entre le système et l’environnement marin, et de confirmer l’impact environnemental réduit.

Les hydroliennes ondulées comme des poissons

Le projet porté par Blue Mimetic a pour objet de développer une hydrolienne marine de petite puissance, avec un système d’ancrage innovant, pour alimenter notamment les fermes aquacoles en électricité. Le mouvement mécanique ondulatoire des poissons est reproduit afin de convertir une énergie mécanique en une énergie électrique. L’énergie des courants est prédictible, quantifiable, localisée et régulière.  Ce système viendrait en substitution des groupes électrogènes nuisibles pour la faune marine (pas de pollution sonore ni d’agression de la faune). Des essais en mer sont prévus cette année à l’aide d’un démonstrateur afin de finaliser sa conception. Les bienfaits pour l’environnement sont multiples : pas de déchets ni d’émission de CO2 en fonctionnement, pas d’impact paysager. Ce projet fait l’objet d’un cofinancement ADEME, Conseil Régional des Hauts-de-France dans le cadre du fonds Fratri (Fonds régional pour la troisième révolution industrielle).

L’agrivoltaïsme dynamique

Dans un autre domaine, le PIA a permis de financer une innovation de rupture, portée par Sun Agri. Biomimétique car inspirée de l’agroforesterie, le projet permet de concilier, sur une même parcelle, production agricole et production énergétique, sans conflit d’usages. L’agrivoltaïsme est une discipline de recherche développée depuis 2009 par Sun’R en collaboration avec l’Inrae. Les panneaux photovoltaïques sont pilotables en temps réel et s’orientent prioritairement selon le besoin d’ombre ou d’ensoleillement de la plante. Les objectifs du programme Sun’Agri 3 sont de démontrer les bénéfices de l’agrivoltaïsme dynamique en situation réelle, sur cultures viticoles, arboricoles et sous serres. Ce programme permet en effet de réduire jusqu’à 20 % la consommation en eau des plantes. Ensuite, le projet améliore le développement de produits complémentaires tels que les panneaux bifaciaux, des systèmes de protection antigrêle et des serres fermées.

Le biomimétisme pour l’écoconception

Issu de l’appel à projets PERFECTO 2019, le projet Greenportech a consisté à développer une plateforme flottante habitable à coût optimisé, écoconçue, inspirée par le biomimétisme. Face à l’urbanisation croissante des villes, cette solution permet d’imaginer une alternative à la construction autour de structures flottantes écoconçues, modulaires et démontables. Cette nouvelle plateforme, le Greenportech, doit améliorer la structure existante Triportech. Elle doit être encore plus modulaire pour s’adapter à tous les marchés visés (bureaux, restaurants, commerces, hôtels, etc.), et écoconçue pour diminuer l’impact environnemental tout au long du cycle de vie du produit, et être partiellement ou totalement autonome en eau et en énergie. Ceebios a apporté son expertise pour identifier ce qui, dans la nature, pouvait apporter une solution supplémentaire d’écoconception en matière de gestion de l’eau, thermorégulation, camouflage et stabilisation. La flottabilité et la portabilité ont par exemple été inspirées du nénuphar géant d’Amazonie. En partant d’une approche produit, la démarche d’écoconception a intégré une réflexion sur le cycle de vie du produit avec une vision multicritère où le biomimétisme a pu être utilisé pour déterminer la solution la plus adéquate dans le design du produit.

Les recherches sur le développement de biocontrôles

Depuis l’origine de la bio-inspiration posant les principes du vivant comme modèle de conception, de production et d’organisation, les applications peuvent prendre différentes formes de transferts et d’applications : jusqu’à la capacité à mimer le vivant à travers des solutions techniques ou modèles d’organisation en passant par les autres ramifications issues du vivant comme modèle, comme par exemple le biosourcing, le biocontrôle ou la famille des solutions fondées sur la nature. Le biocontrôle consiste à utiliser des organismes vivants ou substances naturelles pour prévenir ou réduire les dommages causés par des organismes nuisibles (ravageurs, plantes adventices et pathogènes). On s’inspire ainsi des mécanismes à l’œuvre dans la nature comme par exemple l’introduction de l’ennemi naturel du ravageur pour l’éradiquer.

Le projet Fourmanioc a permis la mise au point d’un produit de biocontrôle efficace contre l’espèce de fourmi « manioc » présente en Guadeloupe. Constitué de substances 100 % naturelles, le produit se présente sous forme de granulés, placés sur le trajet des fourmis. Transportés par les fourmis à l’intérieur de leur nid, ces granules sont dispersés sur le champignon, qui devient toxique pour les larves et la reine. À la différence des pesticides conventionnels, ce produit n’agit pas directement sur la fourmi en tant qu’individu mais sur le champignon qui nourrit la colonie. En Guadeloupe, les fourmis coupeuses de feuille, aussi appelées « fourmis manioc », contribuent substantiellement à la baisse des rendements agricoles. Une enquête épidémiologique1 a permis d’évaluer les pertes économiques pour le secteur agricole guadeloupéen à environ 9 M€ par an, soit 12 à 15 % du produit brut agricole de l’archipel. Le projet Fourmanioc répond donc à un enjeu important d’autant qu’en France, il n’existe plus de traitement autorisé contre ce ravageur, les produits phytosanitaires précédemment utilisés ayant été interdits en raison de leur nocivité.

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Biomimétisme : vers la co-conception d’un avenir en co-bénéfice mutuel entre l’homme et la nature – Crédit Alain Renaudin / NewCorp Conseil

Les bâtiments bio-inspirés pour la transition écologique

L’ADEME publie en octobre, à l’occasion de la Biomim’Expo, dans la collection « Ils l’ont fait », un guide intitulé « S’inspirer du vivant pour la transition écologique du bâtiment – Comment mettre en œuvre le biomimétisme dans vos projets », conçu et réalisé par Ceebios, le Centre d’études et d’expertises en biomimétisme. La démarche du biomimétisme facilite une intégration du vivant comme un modèle pour guider les choix architecturaux, énergétiques et techniques, dans un objectif de transition écologique et de régénération des écosystèmes. Ce guide illustre par des constructions bio-inspirées une sélection de problématiques techniques, écologiques et énergétiques du bâtiment, résolues par la démarche du biomimétisme : réduire la consommation d’énergie primaire, gérer le confort d’été, rénover l’existant, optimiser les consommations d’eau, alléger les structures, préserver les écosystèmes.

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