• Le biomimétisme

    Pour aider la planète

    LE BIOMIMETISME

    « Vas prendre tes leçons dans la nature, c’est là qu’est notre futur »

    : cette magnifique citation de Léonard de Vinci semble utopiste… et pourtant, plus de 500 ans plus tard, l’idée de ce visionnaire semble (enfin) prendre corps dans notre quotidien et nos modes de pensée…

     En effet : imaginez un bâtiment dont la peinture qui recouvre ses murs a la capacité de capter l’énergie du soleil pour s’alimenter en énergie (tout comme les feuilles de la fougère), ou de changer la couleur des murs  sans pigments en fonction des rayons du soleil (grâce aux ailes du papillon), ou bien qui peut auto-nettoyer ses façades à la moindre pluie (en copiant le revêtement des feuilles du lotus). Et non, vous ne rêvez pas! la nature l’a fait ! et certains humains que nous sommes planchent depuis des années pour en faire devenir une réalité dans notre quotidien !  

    LE BIOMIMETISME

     Cette réalité est d’ailleurs tout bonnement en train de révolutionner notre manière d’appréhender notre façon de produire de l’énergie ou des biens de consommation, voire même notre manière de communiquer ou de nous déplacer.   

       

     Le biomimétisme Kezako ?  

     Ce nom peut paraître ésotérique, mais il vient tout simplement du grec « bios » qui veut dire « vie » et « mimesis » qui signifie « imiter ». Le biomimétisme, c’est donc une approche scientifique révolutionnaire qui consiste à imiter les réalisations les plus efficaces de la nature et s’en inspirer dans la production de solutions pour notre quotidien, par exemple : 

     •Le velcro qui équipe nos chaussures de sport a été créé sur le modèle du fruit de la bardane (dès 1950 !),  

     

    •Certains types d’éco-habitat reprennent les principes des termitières pour leur capacité de régulation des flux d’air et ainsi habilement remplacer les système de climatisation énergivores 

     •Le shinkanzen (TGV Japonais) est doté de motrices de forme oblongue qui imitent le bec du martin-pêcheur afin de limiter les pressions d’air et donc augmenter sa vitesse  

    •La structure métallique de la Tour Eiffel présente des analogies morphologiques avec celle du fémur, l’os le plus solide du corps humain…  

    •Les pales de certaines éoliennes imitent les ailerons des baleines et font gagner près de 32% de productivité électrique  

    •Etc… Depuis presque 20 ans, le biomimétisme est devenu une véritable passion pour Janine  Benyus, fondatrice du Biomimicry Institute et fervent soutien de cette approche selon laquelle les êtres humains devraient répliquer le génie de la nature dans leurs conceptions, et ainsi contribuer à offrir des produits et services 100% durables !

    « La nature fabrique des matériaux, elle produit et conserve de l’énergie, elle fournit de la nourriture, etc. Tout ce dont, au fond, nous avons besoin. Le tout sans polluer » indique-t-elle avec enthousiasme. Janine est une scientifique américaine, consultante en innovation et auteur de déjà 6 ouvrages dont son best seller sur le sujet « Biomimicry: Innovation Inspired by Nature », (dont il aura fallu 13 ans pour que cet ouvrage de référence soit enfin traduit en français…) Le 27 juin 2011, à l’occasion de son passage à Paris et Bruxelles, nous avons eu la joie de la rencontrer et de partager son enthousiasme communicatif sur le sujet.

    (source : ecoloinfo

      LE BIOMIMETISME

     

    Le biomimétisme est une démarche consistant à reproduire artificiellement des propriétés essentielles d'un ou plusieurs systèmes biologiques.

     L'objectif peut être : d'exploiter des mécanismes de la nature pour les appliquer dans différents domaines technologiques. Le terme est alors synonyme de bionique, plus couramment utilisé. de faciliter l'étude scientifique de la nature en reproduisant en laboratoire des comportements autrement noyés dans la complexité du réel.

     De telles études sont en général liées à la biophysique  d'accéder à de nouvelles structures et interfaces moléculaires capables de reproduire certaines fonctions de l’organisme pour le soigner, le commander, développer des nanosondes ou nanovecteurs intelligents, améliorer l'imagerie moléculaire, produire des matériaux biocompatibles, développer de nouvelles interfaces homme-environnement (NBIC), pour une réalité augmentée, etc) de s'inspirer de l'organisation des écosystèmes ou plus généralement du fonctionnement des êtres vivants pour mieux y intégrer l'organisation et les technologies humaines Modèles biomimétiques en biophysique moléculaire;

     Il s'agit en général de reconstitutions d'un système biologique microscopique à partir de ses composantes élémentaires, en vue de reproduire tout ou partie du comportement réel. Les composantes couramment utilisées sont : 

     Des protides, nucléotides, glucides et lipides auparavant isolés et purifiés  Des solutions salines caractéristiques du milieu étudié (intérieur d'une cellule par exemple)  

    Des éléments permettant l'observation (marqueurs fluorescents par exemple) 

     Des surfaces éventuellement traitées 

     Des composantes inorganiques utilisées pour leurs propriétés géométriques ou mécaniques (billes de latex par exemple)  

    Construire un modèle biomimétique peut permettre de valider des hypothèses sur le fonctionnement du système. Cependant, étant donnée l'extrême complexité des systèmes en biologie cellulaire ou moléculaire, leur utilisation doit se limiter à des cas très particuliers, et ils restent toujours assujettis à des expériences menées sur les systèmes réels. En biophysique moléculaire, on désigne souvent les expériences de biomimétique par le terme in vitro

    . Cela s'entend par opposition aux expériences menées dans des cellules vivantes (in vivo). Cependant, toutes les expériences sur cellules uniques sont, au sens strict, menées in vitro.  

     Voici quelques exemples d'expériences relevant de la biomimétique : 

     La reconstitution du comportement de moteurs moléculaires, comme la kinésine. On peut observer une unique protéine de kinésine se déplaçant sur un microtubule, et mesurer par exemple la constante de dissociation, la force qu'elle est capable d'exercer le long du microtubule, ou encore la vitesse moyenne de déplacement.  

    L'étude des mécanismes de polymérisation de l'actine ou de la tubuline. On a pu par exemple comprendre le mécanisme de propulsion des bactéries Listeria, en les remplaçant in vitro par des billes de latex sur lesquelles on peut faire polymériser des filaments d'actine de façon contrôlée. 

     L'étude des propriétés de transport des membranes à travers leurs canaux ioniques. On peut reconstruire une bicouche lipidique sur un support artificiel (à la façon d'une bulle de savon) et ainsi contrôler très précisément les concentrations ioniques de chaque côté. Biomimétique des écosystèmes  

      Il s'agit d'une nouvelle approche dans la façon de voir et d'estimer la valeur de la nature. Il est axé non sur l'utilisation des ressources naturelles mais sur ce que l'on peut apprendre du fonctionnement de la biosphère.  

    LE BIOMIMETISME

     C'est Janine Benyus qui, au début des années 1990, a permis l'émergence de cette nouvelle approche avec son ouvrage Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. D'après la biologiste, les leçons que nous donne la Nature sont principalement les suivantes :  

    Elle utilise une source d'énergie principale : l'énergie solaire.  

    Elle n'utilise que la quantité d'énergie dont elle a besoin. 

     Elle adapte la forme à la fonction. 

     Elle recycle tout.  

    Elle parie sur la biodiversité. 

     Elle travaille à partir des expertises locales. 

     Elle limite les excès de l'intérieur.  

    Elle utilise les contraintes comme source de créativité. 

      Exemples d'utilisation : Des chercheurs tentent de développer des systèmes de production d'hydrogène ou d'électricité imitant le processus de photosynthèse. Un filtre à eau ultra-pure pourrait être constitué de membranes et portes protéiques imitant les systèmes à l'œuvre dans la nature  

      

      Le velcro a été créé sur le modèle du fruit de la bardane, La soie d'araignée est un polymère dont la configuration moléculaire peut varier et rapidement s'adapter à la température et l'humidité. Elle est notamment capable de « Supercontraction » (de 10 à 140 MPa de tension) quand elle s'humidifie (en plusieurs minutes quand l'hygrométrie dépasse 70 %), et plus rapidement quand elle est subitement mouillée.   

     Les turboréacteurs créés sur le modèle du nautile,  Les parois de douche, les fenêtres auto-nettoyantes et certains revêtements de l'industrie aéronautique ont été créées grâce à la découverte de "l'effet Lotus". Certains types d'éco-habitat reprennent les principes des termitières, En créant des pantographes en formes d'ailes reproduisant la structure de celles du hibou, le bruit du Shinkansen est diminué, pour le confort des passagers.

    plus, le profil des motrices de ce train est analogue au bec des martins-pêcheurs  des micro-robots peuvent marcher sur l'eau comme le font les gerris en exploitant la tension superficielle de l'eau. Des chercheurs du CNRS ont mis au point des micro-nageurs artificiels se déplaçant par biomimétisme, cette découverte laisse entrevoir de possibles innovations dans le domaine de la médecine car ces micro-nageurs peuvent transporter de petites quantités de médicaments à travers les vaisseaux sanguins. La structure métallique de la tour Eiffel présente des analogies avec celle du fémur La combinaison de natation Fastskin s'inspire de l’épiderme du requin mako. La carapace du scarabée Stenocara est à l'origine de récupérateur d'eau.

     (source : wikipedia.org/)

    LE BIOMIMETISME

    INTRODUCTION

    Imaginez que vous veniez d'acheter un modèle très complexe de maquette d'avion. Comment allez-vous procéder pour assembler tous ces petits éléments ? Tout d'abord vous allez certainement étudier les illustrations représentées sur la boîte. Puis, vous allez suivre les instructions données afin de réaliser cette maquette de la meilleure façon possible et en évitant toute erreur.

     Même sans instructions, vous pouvez vous en sortir si vous possédez déjà une maquette d'avion similaire. La conception de votre premier avion peut être utile pour assembler tout autre modèle par la suite. De la même façon, utiliser un modèle naturel parfait permet de concevoir plus rapidement un équipement technologique ayant les mêmes fonctionnalités et ce, de la meilleure manière. Conscients de fait, la plupart des scientifiques et des chercheurs en développement étudient les exemples des créatures vivantes avant de se lancer dans toute conception nouvelle et imitent les systèmes et structures de la nature. En d'autres termes, ils examinent les créations d’Allah à travers la nature et ainsi inspirés, ils continuent à développer de nouvelles technologies.

    Cette approche a donné naissance à un nouveau pôle scientifique : le biomimétisme, c'est-à-dire la science qui imite les organismes vivants présents dans la nature. Cette nouvelle branche est de plus en plus abordée au sein des groupes d'experts et ouvre de nouveaux et importants horizons pour l'humanité.

     Tandis que le biomimétisme émerge en imitant la structure des systèmes vivants, il représente en même temps un échec considérable pour les scientifiques qui soutiennent la théorie de l'évolution. Selon les partisans de cette théorie, il est absolument inconcevable que l’homme - considéré comme le dernier chaînon sur l’échelle de l’évolution – puisse s’inspirer (et encore moins imiter) d’autres créatures vivantes qui selon eux, sont bien plus primitives que l’homme.

     Si des créatures vivantes plus évoluées prennent modèle à partir de créatures "primitives", cela signifie que nous allons construire nos technologies futures à partir de "sous-organismes", ce qui constitue une violation fondamentale de la théorie de l'évolution dont la logique soutient que les créatures vivantes trop primitives pour s'adapter à l'environnement s'éteignent rapidement, tandis que les créatures plus évoluées survivent et se développent.

    La notion de biomimétisme qui place les partisans de la théorie de l'évolution au centre d'un cercle vicieux, commence à se répandre et à dominer la pensée scientifique. Ainsi, une autre branche a également vu le jour : la biomimétique ou la science qui consiste à imiter le comportement des créatures vivantes.

    Ce livre aborde les progressions réalisées par le biomimétisme et la biomimétique qui prennent modèle sur la nature. Il examine les systèmes parfaits, bien que peu remarqués jusqu'à présent et qui ont existé depuis que la première cellule vivante est apparue sur terre. Ce livre décrit également la manière dont les divers mécanismes naturels et performants qui déconcertent les partisans de la théorie de l'évolution résultent tous de la création unique de notre Seigneur.

    Qu'est-ce que le biomimétisme ? 

    Janine M. Benyus et son livre Biomimicry  

    Le biomimétisme et la biomimétique visent à résoudre les problèmes en examinant puis en imitant ou en s'inspirant des modèles présents dans la nature.

     Le biomimétisme est le terme utilisé pour décrire les substances, équipements, mécanismes et systèmes au moyen desquels les humains imitent les systèmes naturels et les créations, en particulier dans les domaines de la défense1, de la nanotechnologie, de la robotique et de l'intelligence artificielle (également connue sous le sigle IA).

     Le concept de biomimétisme, utilisé pour la première fois par l'écrivain et scientifique du Montana, Janine M. Benyus, fut ensuite repris par d’auteurs et scientifiques. L'un d’eux raconte son travail ainsi que le développement de la biomimétique :

    Naturaliste et auteur de plusieurs guides sur la nature sauvage, elle a visité les laboratoires de nombreux chercheurs scientifiques qui prennent modestement les mesures nécessaires afin de révéler les secrets de la nature. L’idée essentielle de la "biomimétique" est que nous avons beaucoup à apprendre du monde naturel en tant que modèle et guide. Ce que ces chercheurs ont en commun : le respect pour les créations réalisées par la nature et l'utilisation de ces créations pour résoudre les problèmes de l'humanité.

     David Oakey est un spécialiste en stratégie des produits pour Interface Inc., l’une des entreprises qui fait appel à la nature pour améliorer la qualité et la productivité. Voici son point de vue concernant le biomimétisme :

    "La nature est mon mentor dans le domaine des affaires et de la création, un modèle dans ma façon de vivre. Le système naturel fonctionne depuis des millions d’années… Le biomimétisme est une façon d'apprendre de la nature."

     Ce concept qui se répand à grande vitesse a séduit les scientifiques qui ont réussi à accélérer leurs propres recherches en s'inspirant d’uniques et parfaits modèles présents dans la nature. Les chercheurs scientifiques qui travaillent sur les systèmes économiques et les matériaux bruts - dans le domaine industriel en particulier – ont concentré leurs efforts afin de déterminer le meilleur moyen d'imiter la nature.

    Les créations réalisées par la nature garantissent la meilleure productivité en fournissant un moindre effort et en utilisant un minimum de matériel. Elles sont capables de se réparer, sont compatibles avec leur environnement et sont totalement recyclables. Elles agissent en silence, sont d’apparence agréable et esthétique et sont source de longévité. Toutes ces qualités sont présentes dans les modèles à imiter. Le journal High Country News mentionne : "En se servant des systèmes naturels comme modèles, nous pouvons créer des technologies bien plus durables que celles utilisées aujourd'hui."

     Janine M. Benyus, auteur du livre Biomimicry : Innovation Inspired by Nature a pensé qu’il existait un besoin fondamental d'imiter la nature en tenant compte de ses perfections.

     Ci-dessous figurent des exemples qu'elle utilise pour défendre cette idée :

    La capacité qu’ont les colibris de traverser le Golf du Mexique avec moins de 3 grammes de carburant, Comment les libellules sont plus manœuvrables que n’importe quel hélicoptère,

    Les systèmes de chauffage et de climatisation des nids de termites sont supérieurs à ceux inventés par l'homme en termes de consommation d’énergie et d'équipement,

    Le système de transmission à hautes fréquences des chauves-souris bien plus efficace que n’importe quel radar conçu par l’homme,

    Comment l'algue fluorescente combine différentes substances chimiques afin de produire de la lumière sans chaleur,

    Comment les poissons de l’océan Arctique et les grenouilles des zones tempérées reviennent à la vie après avoir été gelés sans que leurs organes subissent de dommages,

    Comment les lézards et les caméléons changent de couleurs – et comment les pieuvres et les seiches changent à la fois de couleur et de forme en un instant - afin de se confondre avec leur environnement,

     La capacité qu'ont les abeilles, les tortues et les oiseaux de se diriger sans carte,

    Comment les baleines et les pingouins plongent pendant de très longues périodes sans équipement spécifique,

     Comment la double hélice d’ADN stocke l’information de tous les êtres humains,

    Comment, grâce à la photosynthèse, les feuilles produisent 300 milliards de tonnes de sucre chaque année par réaction chimique,

    LE BIOMIMETISME

    Voilà juste quelques exemples des mécanismes naturels et des créations si fascinantes qui peuvent enrichir de nombreux domaines technologiques. Alors que nous accumulons l’information et que les possibilités technologiques augmentent, le potentiel de ces mécanismes et créations devient de plus en plus évident.

     Au 19ème siècle, par exemple, la nature était imitée uniquement pour ses qualités esthétiques. Les peintres et architectes de l’époque, influencés par les beautés du monde naturel, recopiaient l'apparence externe de leur structure, mais plus ils observaient avec attention les détails, plus l’ordre immaculé de la nature devenait fascinant. Grâce aux extraordinaires créations réalisées par la nature et à leurs imitations, source de tant de bénéfices pour l'humanité, les scientifiques commencèrent à étudier les mécanismes plus en détail jusqu’à l'échelle moléculaire.

    Les nouveaux matériaux, structures et machines développés grâce au biomimétisme peuvent être utilisés dans les nouvelles cellules solaires, les derniers robots et les futurs engins spatiaux. De ce point de vue, les créations réalisées par la nature ouvrent de nouveaux horizons.

    LE BIOMIMETISME

    Comment le biomimétisme va changer nos vies ?

     Allah nous a offert les créations de la nature en cadeau. Les imiter, les prendre pour modèle mènera l'humanité vers ce qui est vrai et juste. Pour certaines raisons, la communauté scientifique vient de réaliser que les créations conçues par la nature sont une ressource extraordinaire dont on doit se servir dans notre vie quotidienne.

     De nombreuses publications scientifiques de référence admettent l'idée que les structures naturelles représentent une ressource considérable pour montrer le chemin vers la création supérieure à l'homme. Le magazine Nature l'exprime de la façon suivante :

    Cependant les recherches fondamentales sur le caractère des mécanismes naturels, depuis l'éléphant jusqu'à la protéine, enrichissent le panel à partir duquel les créateurs et ingénieurs puisent leurs idées. Les possibilités d'étendre ce panel sont immenses.

     L'utilisation correcte de cette ressource mènera certainement à un développement rapide des procédés technologiques. L'experte en biomimétisme Janine M. Benyus a déclaré qu'imiter la nature nous permettra de progresser dans de nombreux domaines tels que l'alimentation, la production énergétique, le stockage de l'information et la santé. Elle cite comme exemples les mécanismes inspirés par les feuilles qui fonctionnent à l'énergie solaire, la création des ordinateurs qui transmettent des signaux de la même façon que les cellules et les céramiques faites pour résister à de fortes pressions en s'inspirant de la nacre.

     Ainsi, il est évident que la révolution biomimétique va profondément influencer l'humanité et nous permettre de vivre de manière encore plus confortable et aisée.

    Aujourd'hui, les technologies découvrent les miracles de la création et le biomimétisme est seulement un des domaines qui met les extraordinaires créations des organismes vivants au service de l'humanité.

    (source : harunyahya

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