Quand les solutions durables s’inspirent de la nature

Des avions dont le vol s’inspire de celui des oiseaux, des aiguilles chirurgicales qui imitent les piqûres de moustiques... le monde naturel a souvent été une source d’inspiration majeure pour le secteur de l’innovation technologique. Aujourd'hui, chercheurs et scientifiques se tournent de plus en plus vers la nature pour trouver des solutions à la crise climatique et forger un avenir plus durable. Le biomimétisme — ce concept qui associe conception et production en prenant pour exemple des êtres vivants et des processus biologiques — trouve en effet des applications dans de nombreux domaines comme le stockage d'énergie, l’optimisation de durée de batteries ou encore l'isolation des logements.

Le battement d’ailes qui fait s’envoler le photovoltaïque

La manière dont les ailes de papillons récoltent la lumière naturelle intéresse particulièrement le monde de la capture photovoltaïque et des technologies appliquées aux panneaux solaires. Les ailes des lépidoptères, aux motifs anti-reflets uniques, sont capables de piéger la lumière naturelle de manière optimale, allant même jusqu’à servir de méthode de dégivrage.

● En Finlande, les scientifiques de l'unité de recherche sur les systèmes nanométriques et moléculaires (NANOMO) de l'Université d'Oulu ont soigneusement examiné les nanostructures d'écailles noires de différents papillons ; ils ont ainsi évalué leurs capacités de capture de la lumière en les reproduisant sur des panneaux solaires à base de silicone. 

● A ce jeu, c’est le papillon Ornithoptera priamus qui a démontré les meilleures capacités anti-reflets, avec une réflexion de la lumière diminuée de plus de 35%.

● En partant de simulations informatiques, les chercheurs espèrent améliorer les capacités de la technologie photovoltaïque, en parvenant à diminuer la rétrodiffusion de surface.

● NANOMO est un leader mondial du biomimétisme, qui se penche sur les façons dont le monde naturel peut informer un grand nombre de domaines — qu’il s’agisse de concepts de physique fondamentale ou de problématiques de photonique appliquée. 

Des batteries plus durables grâce... aux crevettes

Les batteries Redox Flow proposent une alternative supérieure et plus durable aux batteries lithium traditionnelles. C’est aux États Unis que les chercheurs de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) ont développé un nouveau composant d'électrode à l’oeuvre dans ces dispositifs de stockage, inspiré d'une source inattendue : les coquilles de crevettes.

● Ces batteries dites « à flux circulants » sont en mesure stocker d’importants volumes d'énergie — en particulier à partir de sources solaires et éoliennes — pour un coût comparativement moindre. 

● Contrairement à leurs équivalents lithium, ces batteries stockent l'énergie dans un matériau d'électrode qui permet un modèle de stockage plus flexible. Un processus qui trouve une utilité particulière dans le cadre des sources d'énergie renouvelables, qui exigent souvent un stockage sur de plus longues périodes.

● Le secret de ces batteries : l’incorporation de chitine, un polysaccharide semblable à la cellulose et présent entre autres dans les coquilles de crevettes. Nombreux sont les projets à avoir fait appel aux propriétés de la chitine : des gilets pare-balles aux produits pharmaceutiques en passant par des emballages alimentaires compostables. La chitine et la cellulose sont les biopolymères les plus courants au monde ; on les retrouve dans la composition de nombreuses plantes et coquilles de crustacés.

S’isoler à la manière des reptiles

Les poils hydrophiles qui caractérisent certains lézards et plantes leur permettent de déplacer l'eau autour d’eux. Le lézard à cornes du Texas, par le truchement de cette action capillaire, parvient même à convoyer de l’eau jusqu’à sa bouche, via un système d’ouvertures étroites et de larges canaux. 

● Dans le cadre du troisième défi annuel de design pour les jeunes du Biomimicry Institute, les étudiants de l’école d’art Orange Cube, en Californie, ont mis au point une « Brique Humide», inspiré de ces poils hydrophiles.

● Durant la nuit, grâce au phénomène de condensation de l'eau, la « Brique Humide » permet de baisser naturellement la température d’un bâtiment par le biais de son système de refroidissement par évaporation.

● Dans un contexte de températures de surface à la hausse et d’étés de plus en plus chauds, cette innovation pourrait nous permettre de limiter nos besoins en climatisation, particulièrement énergivore. Les étudiants espèrent faire de ce matériau de construction, conçu dans une logique à la fois écologique et abordable, une solution accessible au plus grand nombre.