Comment la nature influence-t-elle notre conception?

Il y a 30 ans, le train à grande vitesse japonais avait un problème. Lorsque le train à grande vitesse traversait des tunnels, le train produisait un fort bruit de perche, qui concernait non seulement les passagers et les personnes vivant à proximité, mais aussi dérangeait la faune. Ce boom a été créé par une accumulation de pression devant le train. Lorsque le train est entré dans le tunnel, l’air comprimé a créé une onde sonore qui sortait du tunnel comme un coup de feu! La moitié de toute la ligne Sanyo Shinkansen (d’Osaka à Hakata) est composé de sections de tunnel, il fallait donc faire quelque chose. Les ingénieurs ont pensé – y a-t-il quelque chose de vivant qui gère les changements soudains de la résistance de l’air dans le cadre de la vie quotidienne? Oui, le martin-pêcheur. Pour attraper sa proie, un martin-pêcheur plonge de l’air, qui a une faible résistance, dans de l’eau à haute résistance, et le fait d’ailleurs sans éclabousser – pour ne pas déranger sa proie. Les ingénieurs ont entrepris de repenser l’extrémité avant du train pour imiter la forme distincte du bec du martin-pêcheur. Les résultats ont été remarquables. «Cette forme a permis à la série 500 de réduire la pression atmosphérique de 30% et la consommation d’électricité de 15%, même si les vitesses ont augmenté de 10% par rapport à l’ancienne série», explique l’ingénieur en chef et chercheur M.Kobayashi.

2. TECHNOLOGIE DE PEAU DE REQUIN

Ils sont peut-être la redoutable bête de l’océan, mais les requins ont bien plus à offrir que leurs nombreuses dents et leurs morsures puissantes. Ces créatures élégantes se propulsent facilement dans l’eau et cela est dû en partie à leur texture de peau unique. De loin, ils peuvent sembler lisses et lisses mais – si jamais vous avez le plaisir douteux de vous approcher d’un requin, vous verrez que sa peau est rugueuse, comme du papier de verre, et composée de milliers de miniatures imbriquées les dents. Ces dents – ou écailles dermiques comme on les appelle – poussent l’eau dans le corps du requin, minimisant la traînée et les aidant à être le chasseur rapide et efficace que nous connaissons. L’entreprise de pneumatiques – Uniroyal– a repris ce concept et l’a appliqué à ses pneumatiques. En ajoutant des rainures cutanées semblables à du calcaire sur ses pneus, l’entreprise a pu fabriquer des pneus qui empêchent la turbulence des liquides et expulsent rapidement l’eau en dessous. Cela permet aux conducteurs de traverser les flaques d’eau sans perdre le contact avec la route, ce qui réduit l’aquaplaning et rend la conduite plus sûre et plus efficace.

3. BLOCS DE TOURS DE TERMITES

Édifice Council House 2 à Melbourne, Australie [crédit: Jonathan Lin ]

Lorsque vous imaginez un immeuble de bureaux de grande hauteur, vous imaginez probablement une boîte en acier entourée de verre. Eh bien, ce n’est pas le cas en ce qui concerne l’ Eastgate Buildingà Harare, Zimbabwe et le Council House 2(CH2) Building à Melbourne, Australie. Ces deux bâtiments ont été conçus par Mick Pearce et il s’est inspiré du travail d’un petit architecte – le termite. Pearce a pris la forme, l’orientation et la conception de la ventilation de ces bâtiments à partir de la structure ingénieuse créée par les terminaisons australienne et africaine. Les termites australiens produisent des monticules orientés nord-sud en forme de bateau qui protègent la plus grande surface de la lumière directe du soleil. Alors que le termite africain utilise un système complexe de trous au bas et au sommet de leurs monticules pour créer un flux d’air et maintenir la température interne du monticule à une température constante de 30 degrés C – même lorsque les températures externes fluctuent entre 40 et 50 degrés. En utilisant ces concepts, Pearce a créé des bâtiments qui absorbent la chaleur de l’environnement et l’activité humaine pendant la journée dans de grands sous-sols rocheux, qui sont ensuite ventilés et refroidis la nuit, créant un cycle de convection d’air.

4. WHALE POWER – LAMES TUBERCLE TECHNOLOGY

Les baleines à bosse sont des créatures exceptionnelles. Bien qu’elles pèsent 40 tonnes et mesurent jusqu’à 18 mètres de long, ces baleines tournent en rond serré tout en expirant de l’air pour créer des filets à bulles d’un diamètre de 1,5 mètre pour piéger leurs proies crevettes. Pour atteindre ces cercles de virage incroyablement serrés, ces géants ont une caractéristique unique sur leurs nageoires appelée tubercules. Ces tubercules – de grosses bosses irrégulières sur le bord d’attaque des nageoires de la baleine – aident à briser l’eau lorsqu’elle passe sur la surface du nageoire. En interrompant le débit d’eau, les bosses arrêtent la formation de petits tourbillons autour du nageoire, ce qui autrement ralentirait la créature et la ferait caler. Le même concept a été utilisé pour créer des pales d’éoliennes plus aérodynamiques. Le test du concept dans une soufflerie – sur des pales avec et sans tubercules de pointe – a démontré les améliorations de la dynamique des fluides apportées par les tubercules. Les résultats sont une réduction stupéfiante de 32% de la traînée, une amélioration de 8% de la portance et une augmentation de 40% de l’angle d’attaque. Une entreprise appelée WhalePower applique ces leçons à la conception d’éoliennes et de ventilateurs de toutes sortes – ventilateurs de plafond industriels et autres systèmes de CVC, ventilateurs d’ordinateur, etc. – pour améliorer leur efficacité, leur sécurité et leur rentabilité.

5. ÉCONOMIE CIRCULAIRE

Contrairement à l’économie linéaire, la base d’une économie circulaire est un système zéro déchet où tout ce qui est produit et consommé est rendu en sécurité à la nature ou à la société. En fin de compte, c’est la nature qui influence la façon dont nous concevons tout. L’environnement naturel est lui-même un écosystème circulaire. Tout repose sur d’autres processus et les sous-produits de ces processus. Les organismes morts sont décomposés et utilisés pour produire de nouveaux êtres vivants. De cette façon, rien n’est perdu. Le concept d’économie circulaire reprend cette idée et l’applique à la façon dont nous concevons, construisons, consommons, utilisons et déconstruisons. Mais utiliser toute la chaîne de valeur nécessite un changement d’attitude et une étroite collaboration. Un mouvement soutenant la collaboration entre les chercheurs, les principaux acteurs de l’industrie et les spécialistes de l’environnement est le défi climatique de la construction, une initiative hébergée par Volvo Construction Equipment. Ici, différents groupes se réunissent pour partager les connaissances, les coûts, les risques – et, finalement, les avantages – de travailler en collaboration pour développer de nouvelles façons innovantes de créer la circularité au sein de la chaîne de valeur dans l’industrie de la construction et des achats. La présentation de leur expérience démontrant l’efficacité et les économies de coûts associées permet de faire progresser de nouvelles façons de travailler dans l’industrie de la construction.

Il y a un long chemin à parcourir, mais une chose est claire, les méthodes et processus de conception conventionnels avec les matériaux existants ont beaucoup de possibilités d’amélioration – et la nature a beaucoup d’indices à tirer de nos enseignements. En utilisant Mère Nature comme source d’inspiration, nous pouvons repenser les produits, les infrastructures et les politiques de manière intégrée si nous voulons bâtir un avenir meilleur. Fondamentalement, nous devons commencer à considérer les déchets comme un défaut de conception.

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