Le rôle du biomimétisme dans la formation d'un environnement bâti durable

May 22, 2023

L'humanité a de gros problèmes de durabilité avec l'environnement bâti. La nature a de nombreuses solutions.

Par Desiree Izecksohn & Sreeja Raghunathan

12 mai 2023

Le projet Mobius se consacre à révolutionner l'industrie de la production alimentaire en prenant ce dont nous avons le moins besoin, les déchets, et en le transformant en ce dont nous avons besoin de beaucoup plus, des aliments nutritifs cultivés localement et à faible teneur en carbone. Visualisation : Filippo Previtali

[GreenBiz publie une série de perspectives sur la transition vers une économie propre. Les opinions exprimées dans cet article ne reflètent pas nécessairement la position de GreenBiz.]

La nature a eu 3,8 milliards d'années d'avance sur les humains pour apprendre à résoudre des défis complexes. Les humains imitent le monde naturel pour résoudre les complexités et les défis de l'environnement bâti depuis des millénaires - de l'ancienne architecture indienne taillée dans la roche en 6000 avant notre ère aux cathédrales gothiques.

Avec la prise de conscience croissante de l'impact de l'urbanisation, de l'industrialisation et de la croissance économique sans entraves sur notre monde, nous devons nous tourner vers la nature pour trouver des solutions durables.

Les techniques de construction modernes sont gourmandes en matériaux et polluantes – elles sont responsables d'environ un quart des changements du système terrestre et de 40 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Et avec une surface de la taille de Paris qui se construit chaque semaine, nous devons faire mieux.

Le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a émis un autre avertissement terrible et a souligné le rôle crucial de l'environnement bâti dans l'atténuation du changement climatique. L'industrie de la construction a le pouvoir de façonner une économie plus résiliente et favorable à la nature, et la nature peut nous montrer comment : du niveau de la ville au niveau de la conception des bâtiments en passant par le niveau des matériaux et des composants, il existe une multitude d'exemples à partir desquels apprendre.

La serre à l'allure futuriste du projet Mobius présente exactement ce dont les villes ont besoin aujourd'hui : un moyen de gérer le système d'infrastructure d'une ville - du traitement des déchets au système d'eau, par exemple - grâce à une approche d'économie circulaire en boucle fermée.

Iguana Architects, le créateur du projet, l'a modelé d'après le chêne, l'un des exemples brillants de la nature qui a le potentiel de réutiliser ses ressources de sortie telles que les matériaux, l'énergie et l'eau, agissant ainsi comme un système en boucle fermée et préservant les ressources. En imitant un écosystème naturel, Mobius repense le traitement de l'eau, la production d'énergie et la gestion des déchets. Les déchets biologiques, par exemple, sont transformés en aliments cultivés localement, réduisant les kilomètres alimentaires - ou ils sont transformés en méthane pour produire de l'électricité pour la serre.

De nombreuses villes ont du mal à planter leur propre nourriture, en particulier celles des régions plus sèches. Le Sahara Forest Project tente de créer la vie dans l'un des environnements les plus inhospitaliers de la planète, en apprenant des innovations de la nature pour la vie dans le désert. Les chercheurs ont étudié comment le coléoptère pèlerin namibien survit dans un environnement aussi aride, découvrant qu'il attire et collecte les gouttelettes d'eau du brouillard et du vent pour boire. La carapace hydrophile du coléoptère lui permet de survivre dans un climat qui ne reçoit qu'1 centimètre d'eau par an. Sur la base de cette découverte, l'idée de la serre refroidie à l'eau de mer est née.

Ce n'est pas tout - des panneaux solaires ont également été disposés pour recevoir la lumière réfléchie par un miroir afin de récolter la puissance du soleil à un rythme exponentiel. Exploration, le cabinet d'architecture à l'origine de ce projet, a créé un projet pilote de 2,4 acres - un tel succès qu'ils affirment qu'« une installation avec [148 acres] de serres pourrait fournir tous les concombres, tomates, poivrons et aubergines actuellement importés au Qatar. " Le projet a été étendu et mis en œuvre avec succès en Jordanie et en Tunisie.

Alors que les créatures isolées ont beaucoup à nous apprendre, des écosystèmes entiers aussi. Inspirés par le concept de succession écologique, dans lequel la structure d'une communauté biologique évolue au fil du temps, Jan Kudlicka et son équipe ont élaboré un plan pour régénérer la favela da Rocinha, une colonie à faible revenu de Rio. Son plan : organiser la région en niveaux verticaux, avec le rez-de-chaussée pour les magasins, les cabinets médicaux et autres services, la couche intermédiaire pour la vie et les toits destinés aux terrains de jeux, au cinéma en plein air et aux jardins. Cela optimise l'utilisation de l'espace dans une zone surpeuplée qui ne peut pas grandir mais doit grandir ", car l'espace est limité par les montagnes au-dessus et la ville en dessous. Le projet vise également à régénérer la structure des bâtiments existants au lieu de les démolir pour en construire de nouveaux, économisant ainsi sur les matériaux et minimisant la pollution.

Le projet Eden, une serre géante inspirée du jardin d'Eden biblique, a été conçu pour ressembler à des bulles de savon. Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Unsplash

Des architectes de renom - d'Antonio Gaudi à Buckminster Fuller en passant par Frei Otto - se sont inspirés de la nature pour concevoir leurs bâtiments. Même la tour Eiffel aurait été basée sur la structure du fémur humain. Alors que le biomimétisme était dans l'esprit des architectes depuis un certain temps, il est maintenant exploré à un nouveau niveau.

Récemment, l'inspiration a été recueillie de quelque chose qui semble fragile à première vue. Le projet Eden, une serre géante inspirée du jardin d'Eden biblique, a été conçu pour ressembler à des bulles de savon - positionné de manière optimale au soleil pour permettre un auto-échauffement complet. Les ailes de libellule ont servi d'inspiration pour la meilleure façon d'assembler des pièces d'acier, permettant une structure légère nécessitant moins d'émissions de carbone pour être transportée d'un endroit à l'autre.

L'allègement est une préoccupation majeure dans la conception de l'environnement bâti : faire plus avec moins. Bien que le chanvre et le bambou soient des options remarquables, nous pouvons également nous inspirer de la coquille d'ormeau. Chimiquement, sa composition est similaire à celle de la craie pour tableau noir, bien qu'il existe une différence structurelle clé entre les deux - la manière dont les disques de carbonate de calcium de la coquille sont superposés rend la formation 3 000 fois plus résistante. En imitant les disques, nous pouvons créer des structures solides avec la moitié du volume de matériaux, réduisant ainsi le besoin de matériaux vierges dans la construction. Inspirés par ces disques d'ormeaux, les scientifiques travaillent au développement d'un béton pliable qui peut prolonger la durée de vie de l'infrastructure tout en réduisant les coûts.

Image via Shutterstock/Cloudpost

Nous pouvons nous limiter à un niveau microscopique pour savoir quels autres tours la nature a dans sa manche. La feuille de lotus, par exemple, possède de minuscules poils recouverts d'un revêtement cireux qui lui permet de rester au sec. La structure de la feuille de lotus a inspiré un revêtement protecteur pour les zones extérieures qui est hydrofuge et anti-salissures, réduisant ainsi le besoin d'entretien des bâtiments. Lorsqu'il pleut, les gouttelettes roulent et ramassent la saleté en descendant. Cela réduit le besoin de finitions protectrices, qui sont généralement toxiques et peuvent être nocives pour l'environnement.

Les bactéries productrices de calcaire ont également servi d'inspiration pour réduire les coûts de maintenance de millions d'euros tout en prolongeant la durée de vie des bâtiments. Hendrick Jonkers, chercheur à la TU Delft, était fasciné par la façon dont les os se régénèrent après avoir été brisés et voulait traduire cela en régénération dans l'environnement bâti. Il a découvert que certaines bactéries peuvent produire du calcaire, comblant les lacunes et les fissures qui affectent les structures en béton au fil du temps.

La nature peut être utilisée pour guider l'urbanisme pour des villes durables, façonner des bâtiments individuels et même servir de muse pour l'innovation matérielle. Nous disposons déjà d'une vaste bibliothèque de solutions - il nous suffit de les déployer à grande échelle.

Compte tenu de l'impact de l'environnement bâti, il est temps de prendre au sérieux la construction d'une manière qui s'harmonise avec la nature plutôt que de la nuire. Bien que la conception biomimétique ne soit certainement pas le Saint Graal pour parvenir à un environnement bâti régénérateur, elle pourrait devenir une source d'inspiration. Nous aimons nous considérer comme l'espèce la plus intelligente - mais la Terre Mère a de nombreuses années d'expérience et elle est heureuse de partager sa propriété intellectuelle gratuite.

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