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Filet capteur de brouillarddéployé dans le massifde Teno, île de Tenerife,dans l’archipel espagnoldes Canaries. - © Phil Crean A/Alamy Banqued’images

Les menaces qui pèsent sur de nombreuses ressources (eau, énergie), demême que la gestion des déchets produits par nos sociétés, sont des défis denotre temps et motivent la recherche de solutions plus durables. Là encore, lanature, et particulièrement les milieux extrêmes, sont une source inépuisabled’inspiration.

S’inspirer de la nature pour attraper le brouillard…
Sur Arrakis, planète désertique recouverte de dunes, l’eau est uneressource rare et précieuse. Pour survivre dans cet environnement hostile, lepeuple humanoïde de cette planète, les Fremens, récupère l’humidité atmosphériquegrâce à des pièges à vent. En 1965, lorsque Frank Herbert décrit cemonde dans son roman Dune, le dispositif de récupération d’eau n’est que leproduit de son imagination. Trente ans plus tard, la réalité rejoint la fiction !En 1992, des filets déployés au sommet de la montagne El Tofo, au Chili,condensent l’humidité du brouillard et alimentent en eau potable le villagecôtier de Chungungo. Une centaine de filets en propylène, de 4 mètres dehaut sur 12 mètres de large, collectent quotidiennement 15 000 litres d’eau,ensuite acheminés par un pipeline jusqu’au village en contrebas. Ce système, opérationnel pendant 10 ans, a été abandonné suite à l’expansion importantede la population du village. Depuis 2000, les acteurs de ce projet pionnierpoursuivent le développement de ces collecteurs de brouillard au sein del’ONG canadienne FogQuest. D’autres filets ont été installés dans plusieursrégions au climat chaud et humide du Guatemala, du Maroc, de l’Espagne, duNépal… Le principe de ces pièges est similaire à celui utilisé par les ténébrionsbuveurs de brouillard : une surface hydrophobe, placée sur un sommet plongédans le brouillard, est orientée perpendiculairement au vent.

En 2001, une étude du zoologiste Andrew Parker et du spécialiste desmatériaux Chris Lawrence, publiée dans la revue Nature, rapporte la capacitéexceptionnelle de Stenocara, scarabée du désert, à capturer le brouillardgrâce à sa carapace hérissée de bosses hydrophiles réparties sur une surfacehydrophobe. Selon les deux auteurs, l’eau se condenserait sur les bosses, puisruissellerait sur la surface de l’aile. L’industrie se lance alors dans la fabricationde surfaces qui imitent ces propriétés exceptionnelles, et leurdéveloppement fait l’objet de travaux d’une équipe du Massachusetts Instituteof Technology (MIT) en 2006, suivis de nombreux autres. Depuis, le cas deStenocara a été repris à l’envi dans les ouvrages et dans les médias comme unexemple de bioinspiration ; en 2019, la BBC l’a même choisi pour être la stard’un épisode de son podcast « 30 Animals That Made Us smarter » (« 30animaux qui nous ont appris quelque chose »). Et pourtant, Stenocara n’estpas un buveur de brouillard, et on ne sait pas actuellement quelle est sasource d’eau ! En 2020, dans une revue sur les ténébrions du désert, deschercheurs d’Afrique du Sud et de Namibie ont en effet signalé une erreurd’identification de l’espèce et de description de la carapace dans l’étudeinitiale, qui a créé cette confusion. Une confusion qui a finalement mené àl’invention de surfaces collectrices de brouillard très efficaces !

… et pour se refroidir ou se chauffer sans dépenser d’énergie

La ville de Hong Kong, au sud-est de la Chine, est très peuplée et hérisséede gratte-ciel. Pendant l’été, 60 % de la consommation énergétique de la villesert à distribuer de l’air conditionné dans les bâtiments. Des mesures s’imposentpour éviter le gaspillage d’énergie ! Le refroidissement passif, sansconsommation d’énergie électrique, est une stratégie susceptible d’offrird’énormes économies. En 2018, une équipe scientifique de l’université dessciences et technologies de Hong Kong a développé des prototypes de matériauxinspirés des soies de la fourmi argentée. Ces surfaces, constituées desilicones et de silice, imitent la structure géométrique des soies afin de combinerleurs deux caractéristiques : une réflexion forte des rayonnementssolaires et une capacité à évacuer la chaleur. Installés sur les parois desimmeubles, ces matériaux permettraient à la fois de limiter l’apport de chaleur solaire, mais aussi de dissiper efficacement la chaleur pour refroidir l’intérieurdes bâtiments sans dépense d’énergie. Mais attention, il ne s’agit pas là deparer les immeubles d’une fourrure argentée, car ces matériaux ambitionnentd’imiter les propriétés des soies de la fourmi et non leur allure ! Les équipesde l’université travaillent également sur des vêtements rafraîchissants inspirésdes soies. De l’autre côté du Pacifique, l’équipe du professeur Yu del’université de Columbia, à l’origine des travaux sur les soies de la fourmiargentée du désert, développe des matériaux qui réfléchissent efficacementles rayonnements solaires (plus efficacement que la peinture blanche sur lestoits, par exemple). Leur objectif est de fabriquer des composants optiques,utilisés dans le domaine de la télécommunication et des radars, ayant despropriétés de radiation similaires à celles des soies de la fourmi.

Toiture végétaliséeconstituée principalementde sedums, des plantes dela famille des crassulacéesadaptées à la sécheresse. - © Simon Turner/Alamy Banqued’images

Dans le même domaine de l’isolation, mais pour rester au chaud cettefois-ci, les poils de l’ours polaire (décrits précédemment) servent de modèlepour développer des matériaux isolants. Un lapin, enveloppé dans unecouverture composée de poils creux inspirés de ceux de l’ours, s’est ainsirévélé invisible à la caméra thermique, car tous les rayonnements infrarougesproduits par son corps sont restés piégés sous l’enveloppe. Ce type de matériauisolant pourrait, par exemple, trouver des applications pour le revêtementde véhicules spatiaux.

Les espèces qui colonisent les milieux extrêmes ne sont pas seulementsource d’inspiration pour le développement de nouveaux matériaux. Toujoursdans le domaine de l’isolation, ces espèces peuvent également intervenirdirectement ! C’est le cas dans les toitures végétalisées. Les toitures traditionnelles scandinaves et irlandaises recouvertes de tourbe ou de gazonexistent sans doute depuis la préhistoire ; la terre et la végétation sont eneffet d’excellents isolants naturels. Sous nos latitudes, l’émergence de modesde construction plus respectueux de l’environnement et la nécessaire prise encompte de l’impact du changement climatique poussent de plus en plus deconstructeurs à recourir à des toitures végétalisées. La végétation interceptele rayonnement solaire, et limite ainsi le flux de chaleur qui entre à travers letoit. Autre avantage de cette toiture : l’évapotranspiration des végétauxréduit également la chaleur sur le toit. Lorsqu’il fait froid, les toits végétalisésréduisent les pertes de chaleur, car la terre et les plantes emprisonnent del’air, qui est un très bon isolant. À l’échelle de la ville, le remplacement desrevêtements sombres ou accumulateurs de chaleurs par des surfaces végétaliséesréduirait le réchauffement urbain. Mais quelles plantes choisir pour cessurfaces ? C’est là que nous retrouvons nos championnes des milieuxextrêmes ! Le plus souvent, on plante des espèces adaptées aux milieux arideset fortement exposés aux rayonnements UV, comme les membres de genreSedum qui mettent en oeuvre le métabolisme acide crassulacéen, ou encoredes mousses. Ces espèces limitent l’entretien nécessaire au maintien de lacouverture végétale : elles sont peu exigeantes côté arrosage, et les jardiniersn’ont plus à remplacer des plantes desséchées ou brûlées par le soleil…

Cet extrait est issu de l'ouvrage :

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