Le biomimétisme consiste à s’inspirer des solutions trouvées dans la nature pour résoudre des problématiques humaines. Certains exemples sont célèbres comme la forme aérodynamique du train japonais Shinkansen inspiré du bec du martin pêcheur ou bien le Velcro inspiré par les crochets des graines de bardane s’accrochant aux vêtements lors d’une promenade en forêt. Mais qu’en est-il du biomimétisme dans les secteurs de l’énergie et du transport en France ?
EDF : Des barrages plus efficaces inspiré des baleines et à l’énergie du vivant
En 2017, Yvan Bercovitz, ingénieur au Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement d’EDF, découvre les recherches du biologiste Franck Fish. Ce dernier a travaillé sur des pales d’éoliennes dont la forme imite les nageoires des baleines et a observé que les tubercules présents sur les nageoires des baleines à bosse leur permettaient de réaliser des virages serrés malgré leur taille imposante. Inspiré par cette observation, Yvan envisage d’appliquer cette forme naturelle aux évacuateurs de crue des barrages pour améliorer l’écoulement de l’eau en cas de crue.
Après des expérimentations initiales prometteuses, il réalise que la simplification excessive de la forme diminue son efficacité. Deux ans plus tard, l’ingénieure chercheure Fatna Oukaili reprend le projet. Elle développe des algorithmes d’optimisation de la forme, aboutissant à l’invention de l’évacuateur à profil variable brevetée par l’institut des brevets.
Ce projet, mené sur cinq ans et achevé en 2022, vise à adapter les infrastructures hydrauliques aux défis posés par le changement climatique. Bien qu’aucun site spécifique n’ait encore été identifié pour l’installation de cet évacuateur, l’innovation suscite un intérêt croissant. Ce projet s’inscrit pleinement dans une logique de biomimétisme au service de l’énergie durable.
RTE : exploitation du réseau électrique inspiré de la forêt pour une énergie plus résiliente
Dans la nature, certains systèmes fonctionnent de manière étonnamment proche des réseaux électriques. Par exemple, dans une forêt, des arbres de la même espèce peuvent fusionner par leurs racines, partageant nutriments et signaux de défense – mais aussi les maladies. Cette interaction ressemble aux connexions en courant alternatif entre réseaux électriques similaires. Quand les arbres sont d’espèces différentes ou éloignés, ce sont les champignons qui assurent la liaison. Une cellule de l’arbre se transforme alors pour réguler les échanges avec le champignon, évitant tout déséquilibre. Ce rôle de médiateur s’apparente à celui du courant continu, utilisé pour connecter des réseaux aux caractéristiques différentes, avec un contrôle précis des flux.
Autre parallèle : le système nerveux humain. Certains réflexes sont traités localement pour agir vite (comme retirer la main d’une source de chaleur), à l’image des protections locales sur le réseau électrique. À l’inverse, les décisions globales passent par le cerveau, comme les ordres du dispatching qui pilotent l’ensemble du réseau.
L’approche biomimétique de RTE permet de rendre la gestion de l’énergie plus intelligente et résiliente face aux aléas climatiques.
Transport : Des caméras de véhicules inspirées des chameaux pour économiser l’énergie
Dans les années à venir, les véhicules autonomes, équipés de caméras capables de détecter et analyser leur environnement grâce à l’IA, seront de plus en plus fréquents sur nos routes. Cependant, il est difficile de maintenir ces caméras propres et protégées des salissures, ce qui peut nuire à la précision de l’IA. Les solutions existantes sont loin d’être idéales, notamment en raison de la consommation d’eau excessive (jusqu’à 100L/h).
Les biologistes de Bioxegy, Bureau d’études et d’ingénierie Français pionnier dans le biomimétisme, ont observé un système biologique très efficace : la membrane nictitante des camélidés (la famille des chameaux, dromadaire etc.). Cette troisième paupière aussi présente chez les félins permet d’évacuer et de protéger les yeux du sable et des salissures. En s’inspirant de ce mécanisme naturel, les ingénieurs de Bioxegy ont développé un dispositif mécatronique pour protéger et nettoyer les caméras des véhicules autonomes, tout en réduisant la consommation d’eau par un facteur de dix par rapport aux méthodes traditionnelles.
Cette innovation biomimétique contribue indirectement à économiser de l’énergie tout en augmentant l’efficacité des systèmes embarqués.
RATP : optimiser la gestion des flux voyageurs et améliorer la qualité de l’air
Bioxegy a également été sollicitée par la RATP pour améliorer l’expérience des usagers en rendant leurs déplacements plus fluides. L’équipe a mené une analyse approfondie des mécanismes naturels d’optimisation des déplacements, en s’appuyant notamment sur les modes de recherche de nourriture d’animaux, les procédés d’intelligence collective et les systèmes de signalétique naturelle (le “nudge” dans le vivant).
Cette étude a permis de faire émerger 6 concepts innovants, capables d’avoir un impact significatif sur la fluidité des flux en station et d’écrire une documentation complète des meilleures stratégies observées dans la nature. Le biomimétisme appliqué ici montre comment les principes naturels peuvent améliorer les infrastructures humaines de façon efficiente.
L’entreprise a aussi accompagné la RATP dans la recherche de solution pour améliorer la qualité de l’air en espace souterrain en explorant les modèles biologiques capables de filtrer ou capter des polluants. Là encore, l’entreprise a proposé un concept simple et ingénieux pour améliorer significativement l’efficacité des systèmes de ventilation.
EEL Energy : hydrolienne biomimétique inspirée du mouvement des poissons pour produire de l’énergie
L’hydrolienne biomimétique développée par la start-up française EEL Energy s’inspire du mouvement ondulatoire des poissons pour produire de l’électricité. Ce dispositif innovant utilise une membrane flexible qui ondule sous l’effet des courants marins ou fluviaux, transformant cette énergie mécanique en électricité via un système électromécanique breveté.
Contrairement aux hydroliennes traditionnelles nécessitant des courants rapides (4 à 5 m/s), cette hydrolienne biomimétique fonctionne dès 1 m/s, avec une efficacité optimale à partir de 2,5 m/s. Cela permet une production d’énergie dans des zones où les turbines classiques seraient inefficaces, comme les rivières ou les zones côtières à faible profondeur.
Les essais réalisés, notamment dans le bassin de l’Ifremer à Boulogne-sur-Mer, ont montré des résultats prometteurs, atteignant jusqu’à 4 kW de puissance. Cette hydrolienne biomimétique offre de nombreux avantages : encombrement réduit, orientation automatique selon le courant et l’absence de nuisance sonore ou de pollution pour les animaux aquatique. L’hydrolienne biomimétique pourrait ainsi jouer un rôle clé dans la transition énergétique locale. Grâce à son principe de fonctionnement, chaque hydrolienne biomimétique peut s’adapter à différents types de sites. Le développement de cette hydrolienne biomimétique représente un bel exemple de biomimétisme appliqué aux technologies de l’énergie marine.
Un avenir durable grâce au biomimétisme et à l’énergie du vivant
Le biomimétisme offre une approche innovante en s’inspirant de millions d’années d’évolution. De l’énergie aux transports, en passant par la gestion des réseaux ou les matériaux, il permet de concevoir des technologies plus efficaces, durables et respectueuses de l’environnement. Grâce à des initiatives comme les hydroliennes biomimétiques, la France explore un avenir énergétique inspiré du vivant.r des technologies plus efficaces, durables et respectueuses de l’environnement.
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Sources :
- Qu’est-ce que le biomimétisme ? Définition, exemples et enjeux
- Quand la baleine à bosse inspire nos chercheurs… – 04/10/2024 | EDF FR
- Nos Projets | Nos Références | Bioxegy
- Cette hydrolienne « biomimétique » produit de l’électricité en imitant le mouvement des poissons – NeozOne
- Biomimétisme : ce que la nature peut nous apprendre sur l’exploitation du réseau électrique | RTE
Rédacteur : Clarisse Francese – Cellule Veille et prospective Yélé Consulting
