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Le biomimétisme, à l'origine des technologies de demain ?

L'imitation de procédés et de systèmes vivants pour les produits et systèmes constitue un véritable potentiel économique et environnemental, à condition que les pouvoirs publics appuient les projets de R&D, note le CGDD.

Dev. Durable  |    |  Actu-Environnement.com

Quel est le point commun entre une cellule solaire Sun Catalytix, une tablette numérique Qualcomm et un pot de peinture pour bateaux ? Tous sont inspirés du vivant. Leurs concepteurs ont en effet pratiqué le biomimétisme, qui consiste à imiter des propriétés remarquables présentes dans la nature.

La cellule solaire imite le principe de la photosynthèse végétale. La tablette, grâce à une encre électronique inspirée de la formation des couleurs sur les ailes de papillon, consomme trois fois moins d'énergie qu'un écran traditionnel. Enfin, la peinture hydrodynamique inspirée de la microstructure de la peau des requins permet aux bateaux d'économiser 25% de carburant.

Le biomimétisme pourrait représenter une voie d'innovation importante et donc un fort potentiel économique, c'est pourquoi le Commissariat général au développement durable (CGDD) a dressé un état des lieux de cette pratique en France.

Quel potentiel environnemental ?

"D'un point de vue industriel, de nombreuses innovations biomimétiques voient le jour à l'heure actuelle, en particulier aux Etats-Unis et en Allemagne, mais il est nécessaire d'être vigilant quant à leur effective durabilité, estime le CGDD. Certains produits et technologies peuvent par exemple présenter des avantages en termes de consommation d'énergie à l'utilisation mais être néanmoins produits industriellement dans les conditions habituelles. Inversement, certaines pistes encore discrètes méritent d'être creusées".

Globalement, note le CGDD, il est difficile de mesurer la réelle durabilité des applications biomimétiques. Soient parce qu'elles sont encore au stade de R&D et qu'il est trop tôt pour juger de leur plus-value verte, soit, lorsqu'elles sont commercialisées, parce qu'il est difficile d'obtenir leur analyse de cycle de vie.

Trois types d'applications peuvent être distinguées. Les premières, qui s'inspirent souvent de la forme du vivant, présentent une amélioration d'une des étapes de leur cycle de vie, mais une amélioration du cycle de vie complet reste encore à prouver, note le CGDD. Par exemple la peinture imitant la peau de requin, la tablette s'inspirant du papillon ou encore le TGV aérodynamique imitant le bec du martin-pêcheur. Aujourd'hui, la majorité des applications industrielles du biomimétisme entrent dans cette catégorie.

Pourtant, selon le CGDD, ce sont les deux autres catégories qui présentent une réelle plus-value environnementale. Tout d'abord, les applications représentant des changements profonds des systèmes de production, s'inspirant de procédés, comme les hydroliennes inspirées de la forme d'algues sous-marines ou imitant le mouvement de la queue d'un thon.

Enfin, les applications représentant un bouleversement des modes de production par leur approche circulaire, en boucle fermée, sont celles qui sont susceptibles d'apporter une durabilité maximale. Parmi celles remarquées par le CGDD : les emballages issus de matériaux et énergies renouvelables, recyclables et biodégradables ou une centrale individuelle de traitement des eaux usées (écosystème composé de vers, d'insectes et de bactéries).

Des pistes prometteuses

Le CGDD s'est ensuite penché sur les projets de recherches actuels. Plusieurs planchent actuellement sur le développement de la photosynthèse artificielle dans des cellules solaires. Aujourd'hui, plusieurs pistes sont étudiées : la conversion directe de l'énergie solaire en électricité grâce à des pigments artificiels intégrés dans des cellules photo-électrochimiques, la production de biohydrogène grâce à l'énergie solaire ou encore la transformation photosynthétique du dioxyde de carbone atmosphérique en combustibles comme le méthanol ou le méthane.

Ces recherches pourraient permettre de développer des panneaux moins polluants, sans terres rares, de produire du dihydrogène facilement, à moindre coût et de façon respectueuse de l'environnement, de fabriquer des piles à combustible sans platine ou de produire du méthane ou des combustibles organiques à partir du CO2 atmosphérique dans des conditions douces, analyse le CGDD. "A l'heure actuelle, les différents dispositifs biomimétiques élaborés par les chercheurs pour imiter la photosynthèse ne sont pas encore commercialisables, mais la création de start-ups à l'étranger pour accélérer leur développement devrait motiver la France et l'Europe à soutenir la recherche et à encourager des partenariats avec le secteur privé".

Les biotechnologies blanches consistent à utiliser des micro-organismes (et leur appareil enzymatique) pour produire des molécules d'intérêt, en réacteur fermé, à utiliser des enzymes ou autres biocatalyseurs extraits de micro-organismes pour catalyser des réactions chimiques in vitro ou encore à produire et utiliser des catalyseurs artificiels bio-inspirés pour effectuer des réactions choisies. Ces technologies peuvent être utilisées dans de nombreux domaines, note le CGDD : chimie verte, agroalimentaire, produits chimiques intermédiaires, extraction minière, traitement des fibres… "Au sein des biotechnologies, certains procédés faisant intervenir des enzymes, des micro-organismes entiers ou des catalyseurs bio-inspirés participent à l'élaboration d'une chimie douce, c'est-à-dire réalisée dans des conditions de soutenabilité forte. Ces procédés doivent continuer à être identifiés et encouragés".

Autre piste jugée intéressante, la recherche sur les matériaux biomimétiques qui pourrait "donner lieu à des applications déterminantes dans le contexte de l'économie verte si elle permettait de mettre au point des voies industrielles de synthèse de matériaux biomimétiques dans des conditions douces, telles les conditions naturelles de biominéralisation".

Préconisations

Si la France compte de nombreuses équipes de recherche travaillant sur le biomimétisme, en revanche, seules quelques entreprises pionnières ont mis sur le marché des produits à la fois biomimétiques et durables (phytoépuration, recyclage du marc de café par micro-fermes urbaines). Selon le CGDD, les projets de recherche prometteurs devraient être appuyés par une augmentation des financements de ces projets et une plus grande interaction entre chercheurs et industriels. Dans d'autres pays, des espaces d'échange et de réflexion ont été créés (Réseau Biomimicry aux Etats-Unis ou Biokon en Allemagne).

Enfin, "la normalisation prochaine du biomimétisme à l'échelle internationale devrait (en théorie) permettre de mieux définir le concept en tant que méthode d'innovation et d'améliorer la communication entre ses différents acteurs" et la lisibilité de certains projets.

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