Ingénierie et Biomimétisme : quand la nature inspire la science

Ingénierie et biomimétisme ont de nombreux points de raccord. Comment l’un peut-il révolutionner l’autre ? Quelle démarche adopter pour en faire naître une innovation durable ? Tour d’horizon des projets inspirants, à la croisée des chemins de l’ingénierie et du biomimétisme.



Ingénierie et biomimétisme : le nouveau réflexe de demain ?


L’association entre ingénierie et biomimétisme reste encore peu connue. Pourtant, l’état d’esprit actuel des étudiants et nouveaux diplômés entend bien réconcilier innovation et environnement et démontre qu’il est urgent d’agir. Le manifeste étudiant Pour un Réveil Écologique, qui a recueilli plus de 32 500 signatures en 2020, témoigne de cette prise de conscience.


Au travers du biomimétisme, l’ingénierie peut justement trouver une voie vers des innovations à venir combinant sobriété et performance. En effet, sous nos yeux se trouvent des écosystèmes entiers où seuls le soleil, l’eau, le carbone et certains nutriments ont suffi à l’apparition et au développement de la vie sous ses formes les plus diverses. Tout semble y être organisé à la perfection. Dès lors, s’inspirer de ce savoir-faire pour notre industrie est une suite logique.


Désormais, la combinaison de l’ingénierie et du biomimétisme semble être en mesure d’accompagner le tissu industriel mondial dans sa transition écologique. Bonne nouvelle ! Cette combinaison se retrouve déjà sur de nombreux projets, et ce dans des domaines variés : énergie, mobilités, biens de consommation, santé, BTP, numérique... Cette méthode de Recherche & Développement (R&D) puisant son inspiration dans l’ingéniosité du vivant permet aux ingénieurs de reconnecter leur activité à la nature tout en rendant notre industrie plus soutenable. Elle ouvre également la possibilité aux ingénieurs et biologistes d’innover ensemble au service de la nature (dont l’homme fait partie). Un nouveau métier, celui de biomiméticien, a d’ailleurs émergé. Il qualifie ces métiers au croisement entre l’ingénierie et la biologie.



Ingénierie et biomimétisme : “le discours de la méthode”.


Le biomimétisme, par sa raison d’être, possède des fondements qu’il tient de l’observation du vivant et de la Nature. Ainsi, pour coller le plus à son modèle, l’ingénierie biomimétique se doit d’essayer de reproduire certaines règles fondamentales qui régissent le fonctionnement du vivant. Janine Benyus, figure leader du biomimétisme, en a par exemple établie 10. Elle les a extrapolées des 16 principes de la biologie énoncés par le biochimiste Mahlon Hoagland(lien en anglais) dans Exploring the Way Life Works: The Science of Biology.

  1. Utiliser ce qui est à portée de main ;

  2. Utiliser la chimie douce : réactions à température et pression ambiantes utilisant l’eau comme seul solvant ;

  3. Recycler et utiliser les ressources de façon circulaire ;

  4. L’importance des informations : capter et émettre avec précision pour optimiser son action ;

  5. La collaboration est récompensée ;

  6. Connaître son milieu dans lequel on évolue ;

  7. Utiliser le principe de diversité comme levier de résilience aux aléas ;

  8. Donner des formes pour répondre aux fonctions et non pas l’inverse ;

  9. Optimiser ;

  10. Avoir une approche systémique du problème : auto-suffisance d’un même écosystème.

Ainsi, il est important de noter que le biomimétisme se distingue de la seule bio-inspiration par l’intégration de la notion d’éco-conception à cette dernière. L’ingénieur biomiméticien se doit donc de concevoir un système dont le résultat aura un effet neutre ou positif sur l’environnement. Il est toutefois encore difficile aujourd’hui d’atteindre le plus haut degré de biomimétisme. Cela est en partie dû au modèle qui a été choisi par l’homme pour l’industrie depuis la Révolution Industrielle : maximisation du profit sur un élément particulier au détriment des autres, ce qui contribue à la dégradation de l’environnement dans son ensemble. L’impact de ces dommages environnementaux sur nos activités se fait quant à lui ressentir sur le long terme montrant le manque de résilience de ce modèle au fur et à mesure que le temps s’écoule. A l’opposé, la Nature vise à optimiser plutôt qu’à maximiser. Cela se fait alors par une recherche d’équilibre entre les différents facteurs d’influence qui au final sera vertueux sur le long terme et attribuera une plus grande résilience industrielle.


Il est donc nécessaire de se donner les moyens pour réinventer notre façon de produire. Le biomimétisme, en tant que méthode d’innovation pour l’ingénierie, en est un. Pour la mettre en place et imaginer et concevoir des technologies biomimétiques, l’ingénieur peut adopter la démarche biomimétique (source en anglais) suivante :


Crédits : Laboratoire de Conception Produit et et Innovation (traduit de l’anglais), tiré de Fayemi et al. 2017, p.158



Ingénierie et biomimétisme : tour d’horizon de quelques projets inspirants


Dans l’ingénierie, le biomimétisme n’a plus à faire ces preuves. En voici quelques exemples dans bien des domaines !


Biomimétisme et aérodynamisme

Le biomimétisme a acquis ses lettres de noblesse en tant que méthode d’innovation révolutionnaire en mécanique des fluides et aérodynamisme. Les formes aéronautiques ont historiquement été immédiatement tirées de celles des oiseaux. Ce n’est pas pour rien que Clément Ader, dont la machine volante s’inspira de la chauve-souris, réussit le premier vol motorisé de l’histoire !

Pour découvrir d'autres innovations biomimétiques améliorant les propriétés aérodynamiques, cliquez ci-dessous :


Biomimétisme et ingénierie des matériaux et structures

D’autres exemples inspirants ont vu le jour dans le domaine des matériaux où la question de la résistance des matériaux et du lightweight design (conception alliant légèreté et résistance) est très importante. Très utile pour les animaux volants afin de rendre le vol plus aisé, l’invention de la fabrication additive a permis de reproduire cette technique et de révolutionner le secteur des matériaux. Découvrez comment en suivant l'image ci-dessous :


Biomimétisme et contrôle des vibrations

La limitation et l’absorption des vibrations est un impératif commun dans le monde vivant, puisqu’il permet d’assurer l’intégrité physique d’espèces soumises à des secousses et autres contraintes extérieures. C’est aussi un élément de furtivité acoustique. Pour les prédateurs par exemple, c’est un moyen de maximiser l’effet de surprise, ainsi que de maintenir un contrôle des plus précis sur les mouvements de chasse. Des technologies bio-inspirées de cette ingéniosité ont naturellement vu le jour et sont à découvrir en cliquant sur la photo juste en-dessous !


Cet article le montre bien, ingénierie et biomimétisme font bon ménage et peuvent être à l’origine d’innovations plus ingénieuses les unes que les autres. En suivant la bonne méthode et les bons principes, ils garantissent aussi un impact réduit sur l’environnement. Il n'y a plus de temps à perdre, utilisons le biomimétisme pour imaginer le monde de demain, plus sobre et plus performant!