Où en est le biomimétisme français en 2016 ?

Pour sa grande conférence interprofessionnelle du mardi 15 novembre 2016, « Inscrire le biomimétisme dans les process R&D », Sup’Biotech avait réuni anciens, étudiants et professionnels pour découvrir les avis et expertises de différents acteurs liés à cette approche qui tend à réconcilier l’économie avec la nature et séduit grands groupes, universités, chercheurs et start-ups.

La journaliste Anne Pezet, animatrice de la conférence, et Vanessa Proux, directrice générale de Sup’Biotech

Alain Renaudin, responsable de la communication du Centre Européen d’Excellence en Biomimétisme (Ceebios), « un hub du biomimetisme » à l’origine du salon Biomim’expo et qui se destine à fédérer ses acteurs français (« soit 130 laboratoires et 70 entreprises ») est à l’origine du salon Biomim’expo. Son but ? Rappeler à l’auditoire la définition de cette approche qui, bien que de plus en plus « tendance », avec « une multiplication par sept des publications scientifiques sur les quinze dernières années », ne date pas d’hier. « Le biomimétisme consiste à étudier la nature, à tous les niveaux et toutes les échelles, pour s’inspirer des systèmes vivants et tenter de les répliquer, en totalité ou en partie, afin d’optimiser, voire révolutionner nos actuels systèmes de production, d’organisation et de consommation. Son existence est ancienne. Si bien qu’on peut penser qu’elle a commencé avec les chasseurs-cueilleurs, qui ont fait évoluer leurs pratiques en observant leur environnement. »

Alain Renaudin

De Léonard de Vinci à Airbus
Toutefois, pas besoin de remonter aussi loin pour obtenir un exemple connu de tous. « On peut aussi se souvenir de Léonard de Vinci et de ses dessins aéronautiques, bien souvent inspirés du vivant. Cette association continue encore aujourd’hui. Ainsi, depuis 20 ans, Airbus et Boeing s’inspirent des animaux pour développer leurs appareils. D’ailleurs, le site Internet d’Airbus propose une page dédiée expliquant comment les caractéristiques physiques, biologiques et comportementales de différentes espèces peuvent permettre de repenser les ailes, réduire les nuisances sonores ou encore créer de nouveaux matériaux. » Reste que, malgré l’intérêt grandissant des industriels pour cette approche, l’intégrer au process R&D n’est pas si simple. « Il faut sortir des silos, penser « out of the box », déformer les schémas de pensée, oser collaborer et remettre en cause des business models installés, amortis… On passe alors de l’approche anatomique – la description du comment – à une approche fonctionnelle – l’analyse du pourquoi. »

Le représentant du Ceebios insiste également sur l’humilité qu’implique le biomimétisme. « La nature, c’est 3,8 milliards de R&D, d’optimisation, d’adaptation. À côté d’elle, l’Homme n’est qu’une poussière sur le plan géologique : l’Homo sapiens n’a que 200 000 ans, le citoyen-consommateur de l’ère industrielle uniquement 150 ans. » À ce titre, Alain Renaudin estime que la bio-inspiration est synonyme d’espoir face à la crise écologique qui nous guette, faisant de ce besoin urgent de changer nos habitudes tout sauf une contrainte. « C’est une opportunité gigantesque d’optimisation. L’enjeu n’est pas de protéger la planète, qui survivra très bien, mais l’espèce humaine. C’est le passage de l’ère de l’holocène à l’anthropocène : on affirme que la nature et l’homme sont liés et possèdent un destin commun. » Cette question du respect du vivant est d’ailleurs présente dans de nombreuses recherches et ce depuis parfois plusieurs années. « Quand le chimiste Jacques Livage parle de chimie douce dans un article du journal Le Monde en 1977, il aborde sans le nommer le développement durable. Il ne faut bien sûr pas oublier l’influence de la chercheuse américaine Janine Benyus, créatrice du Biomimicry Institute et grande personnalité du biomimétisme. »

Bientôt des maisons bio-inspirées
Olivier Allard, le deuxième intervenant, connaît bien le travail de Janine Benuys. Et pour cause, cet enseignant à l’ESIEE-Paris confie s’être passionné pour le biomimétisme après la lecture d’un ouvrage de la chercheuse, en 2010. « Je crois que cela apporte une autre manière de penser, de produire. Une manière qui fait sens. Quand on observe la nature, on se rend compte à quel point elle est élégante, à quel point ses designs sont raffinés, sophistiqués. La Terre est un formidable labo de R&D qui fourmille d’inventions que la nature se charge ensuite de trier. Notre challenge consiste simplement à reconcevoir la présence de l’homme sur cette planète. » Adepte de la célèbre maxime de Benuys, « we need to do more than just learn form nature : we need to design as nature » (« Nous devons aussi concevoir comme la nature, pas juste s’en inspirer »), Olivier Allard ne manque pas l’occasion de repérer les projets innovants cherchant plus à apprendre du monde naturel qu’à en extraire des éléments. « Les exemples sont nombreux, dans tous les secteurs. Dans le domaine des matériaux, l’entreprise Calera s’inspire du corail pour fabriquer du ciment en capturant du CO2. Dans le domaine de l’énergie, une équipe a généré un réseau d’éoliennes verticales, permettant d’obtenir 10 fois plus de puissance au mètre carré, fonctionnant selon n’importe quelle direction du vent et nécessitant moins de matière pour sa construction. L’entreprise EEL Energy propose une hydrolienne s’inspirant de la nage des poissons. Les habitations sont aussi concernées : XTU, l’un des rares cabinets d’architectes faisant de la R&D, était ainsi présent lors de l’exposition universelle de Milan pour présenter SymBio2, qui propose de cultiver des micro-algues en façade de bâtiment. »

L’abondance de projets prouve bien que le meilleur reste à venir, à condition que les barrières tombent. « Il faut décloisonner la biologie, que les biologistes la rendent accessible, pour que des architectes, ingénieurs ou encore des entrepreneurs vivent eux-aussi cette révélation. Il faut une pierre de Rosette, pour faire le lien entre la biologie et l’innovateur, une sorte de Google de la bio inspiration. On a donc besoin d’outils, de base de supports, de systèmes d’information sur la bio-inspiration, pour passer du hasard heureux à une méthodologie efficace et structurée. »

Olivier Allard

Quand la recherche fait mouche
Des collaborations prometteuses entre différents profils existent déjà, y compris dans la recherche. C’est le cas du Projet CurvACE, un œil souple inspiré de celui de la mouche, composé de 42 colonnes, dotées chacune de 15 petits yeux, pour un champ visuel de 180 degrés (60 degrés en vertical). Ce projet réunit des roboticiens, des ingénieurs, des biologiques ou encore des électroniciens de différents pays européens. Parmi eux se trouve Stéphane Viollet de l’Institut des sciences du mouvement (CNRS / Aix-Marseille Université). Un chercheur modeste qui, n’ayant pas « la prétention de répondre à la question « Qu’est-ce que la vie ? » », préfère se demander ce que le vivant peut apporter. « Notre approche est biorobotique. On s’inspire des réflexes sensori-moteurs de la mouche et de ses traitements neuronaux pour créer des robots autonomes et des capteurs visuels, repenser la navigation, etc. Mais nous ne sommes pas les seuls à avoir été inspirés par la mouche ! Ce petit insecte est régulièrement à l’origine de technologies majeurs. »

Stéphane Viollet

Les lentilles GRIN présentes aujourd’hui dans les lecteurs DVD et Blu-Ray ainsi que les endoscopes ? Pensés grâce à l’œil de la mouche et celui papillon de nuit, capable de concentrer les rayons lumineux. Les gyromètres actuels, présents dans tous les smartphones ? Inspirés de l’évolution des ailes de la mouche (devenue diptère, elle a perdu une paire en conservant un petit bout d’aile lui servant de gyromètre, via un système vibrant). L’insecte artificiel du Groupe Robert Wood à Harvard ? Il provient du décollage par mouvement horizontal (comme un rameur) de la mouche une nouvelle fois et sa façon de voler via trois axes de rotation.

L’industrie pétrochimique pas en reste
Fondateur d’Elbe Petro, Laurent Bédel a lui trouvé l’inspiration en observant non pas un insecte mais un marais. Fin connaisseur de l’industrie pétrolière par ses activités passées, l’entrepreneur avait d’abord identifié un problème redondant : la perte de fluides induite par l’évaporation. « Le vent, la température et la tension de vapeur sont des paramètres impossibles à contrôler, étant donné que l’on ne peut pas changer la thermodynamique ni la nature des liquides. La solution conventionnelle à cette évaporation par les industriels induisait jusqu’ici l’utilisation d’un IRF (écran flottant interne), soit une cuve de stockage. Une solution certes efficace, mais pas à 100 %, d’autant qu’elle comporte énormément de contraintes. Pour sa mise en place, l’industriel doit par exemple faire appel à un soudeur qualifié pour 200 h de soudure effective – une durée et un coût important, sachant qu’un soudeur qualifié est cher et qu’un temps de soudure ne peut dépasser une heure par jour selon la réglementation en vigueur… Nous nous sommes alors demandé comment la nature pouvait éviter l’évaporation quand elle avait besoin de le faire. D’où l’idée de s’inspirer du marais. »

Laurent Bédel

En couvrant la surface d’un marais, les lentilles d’eau évitent la mise à sec en saison chaude de ce dernier. Leurs caractéristiques leur permettent également de s’adapter à tous les formats de marais et de retourner seules à leur position initiale juste après le passage d’une barque. Voici comme la Gamme Eris d’Elbe Petro est née. « Nos lentilles « bodybuildées/ hypertrophiées » font 220 mm de diamètres et composent un écran de flotteurs indépendants. Ces flotteurs collaboratifs optimisent le taux de couverture, avec un système auto-positionnable. Pour l’industriel, cela ne nécessite pas d’assemblage donc de soudeur, ni de maintenance. » Un concept qui a valu à l’entreprise le 1^er prix de l’innovation des industries pétrolières et qui se décline aujourd’hui en trois branches : « petro » (carburants, aromatiques, solvants) / « chem » (acides, bases) et « food » (liquides alimentaires, comme l’alcool).

Une table-ronde 100 % innovante
En seconde partie de conférence, une table-ronde était proposée au public. Étaient présents Jasmine Rivolier et Sylvie Sesé du cabinet de conseil aux entreprises Hopynity, Pierre-Emmanuel Fayemi, consultant au sein du cabinet Active Innovation Management, le designer Guillian Graves et Thierry Fradetal, Project Manager et associé de GreenEver. Chacun d’entre eux conçoit le biomimétisme comme une réelle plus-value dans les process R&D et même au-delà.

De gauche à droite : Sylvie Sesé, Pierre-Emmanuel Fayemi, Guillian Graves, Thierry Fradetal, Jasmine Rivolier et Anne Pezet

Spécialisé sur la question du développement durable, le cabinet Hopynity est ainsi persuadé que l’innovation positive est un virage que les entreprises ne doivent pas manquer, un peu à la manière de celui de la transformation numérique. « Cette nouvelle façon de concevoir l’innovation est déjà en route et peut avoir des impacts positifs environnementaux et sociaux, explique Jasmine Rivolier. Elle pose de nouveaux défis aux équipes de R&D, liés à plus de collaborations, à l’expérimentation de nouveaux outils et à l’intégration des nouveaux enjeux en amont. » Pour accompagner leurs clients dans ce changement, Hopynity mise avant tout sur la participation proactive. « Nous proposons notamment des séances de créativité, pour générer des idées, avec des ateliers permettant de jouer avec les principes du vivant par exemple, détaille Sylvie Sesé. On a l’habitude de travailler sur des transpositions analogiques. Faire cela dans la nature, c’est une évidence. »

Le design également concerné
Du côté de Guillian Graves, le biomimétisme s’inscrit dans la logique de sa vocation professionnelle. « Le métier de designer consiste à résoudre les problèmes en mettant l’humain au cœur de la démarche. Je travaille aujourd’hui auprès de start-ups, grands groupes et centres de recherche sur les projets de bio-inspirations pour intégrer des espèces ou s’en inspirer, voire associer des inspirations d’espèces différentes. Pour cela, je travaille conjointement avec un bio-ingénieur ; cela transforme l’apprentissage du design, de l’ingénierie, de notre façon de communiquer. »

Chez GreenEver, une société d’ingénierie en optimisation énergétique installée au Ceebios, cette approche représente avant tout un socle sur lequel grandir. « Nous souhaitons développer une solution de production d’hydrogène en couplant algues et bactéries dans des bioréacteurs, précise Thierry Fradetal. Le projet est actuellement en phase de recherche. Le but ? Concurrencer les électrolyseurs alcalins actuels. » Quant à Pierre-Emmanuel Fayemi, il a carrément fait du biomimétisme sa réflexion depuis plusieurs années. « J’ai un cursus particulier, puisque j’ai commencé à étudier dans la biologie moléculaire avant de me tourner vers une école d’ingénieurs en management de l’innovation. Cela m’a amené à développer une thèse portant justement sur la mise en œuvre de la bio-inspiration dans les process R&D. En pratique, j’aborde également cette approche idéologique en tant que consultant et touche à énormément de domaines/secteurs différents. »

Tous unis pour le changement ?
Questionnés sur ce qui manque à la France pour accélérer encore davantage l’intérêt croissant du biomimétisme, les invités se rejoignent souvent sur de nombreux points, notamment le décloisonnement. « Il faut accentuer l’interdisciplinarité », analyse Pierre-Emnnauel Fayemi. « Un biologiste ne peut pas développer tout, tout seul », ajoute Thierry Fradetal. Guillian Graves acquiesce et pointe du doigt l’importance des lieux de rencontre, encore trop peu présents pour permettre un véritable essor. « Un designer travaille dans un studio, le physicien dans son labo, le biologiste dans un autre labo… Il faut concevoir le laboratoire de demain, un lieu commun pouvant accueillir ces cultures différentes. Heureusement, les centres de recherche commencent tout de même à essayer des choses en la matière. » Cela permettra aussi d’améliorer les outils disponibles. « La question de l’outil est importante car il s’agit d’un véritable manquement méthodologique, note Pierre-Emmanuel Fayeti. Aujourd’hui, on dénombre près de 50 outils pouvant être impliqués dans un projet biomimétique : ils sont soit existants à la base, soit créés spécifiquement pour tel ou tel projet. Le problème, c’est qu’ils sont souvent loin d’être homogènes ni créés conjointement par des gens issus de différents domaines. »

Si l’ouverture d’esprit des professionnels, via la création d’outils et de lieux d’échanges spécifiques, peut changer la donne, cela ne suffit pas cependant : il faut également s’attaquer à d’autres chantiers. « Il est nécessaire de parler du biomimétisme, juge Jasmine Rovlier. Plus les médias l’aborderont, à travers des succès notables par exemple, plus de personnes seront attirées et se montreront volontaires pour renouveler les process. » Autre problématique : celle du réseau. Si l’on veut que le nombre de représentants de cette approche augmente, il faut d’abord réunir les acteurs actuels, comme souhaite le faire le Ceebios. « L’Allemagne est, à ce titre, un bon exemple à suivre : le pays a très tôt pensé à se structurer, créer un réseau et établir une feuille de route », affirme Pierre-Emmanuel Fayemi. Vient ensuite la délicate question du dialecte. « Il faut évidemment une harmonisation du langage pour une meilleure compréhension, signale Guillian Graves. Avec mon collègue bio-ingénieur, nous avons d’ailleurs créé un véritable lexique commun pour comprendre ce que tel mot signifie pour l’autre. » Mais il n’y a pas que les champs lexicaux à confronter : il y a aussi les délais de travail. « Les laps de temps et les rythmes sont aussi différents, juge Sylvie Sesé. Il faut essayer de concilier les deux. »

L’espoir de la jeunesse
Dernier chapitre délicat, celui de la formation des générations futures. Si certaines écoles comme Sup’Biotech permettent aux étudiants de s’y plonger, l’enseignement « biomimétisme compatible » n’est pas encore totalement intégré dans le système éducatif français. « C’est en train de changer : de nombreuses coopérations interviennent dans le cursus des étudiants et des diplômes se créent même sur ces thématiques », assure Guillian Graves. Ce dernier est bie
n placé pour le savoir puisqu’il enseigne « le biomimétisme dans l’approche de l’écoconception ainsi que la découverte de nouveaux matériaux/nouvelles matières » et supporte « l’iGEM » à l’ENSCI – Les Ateliers.

Après cette table-ronde venait le moment de la conclusion de l’événement, confié à Jacky Vandeputte, coordinateur projets R&D et chef de projets biomolécules – chimie du végétal au sein du Pôle Industries & Agro-Ressources (IAR). « Je constate une belle dynamique d’innovation, mais il manque encore une feuille de route de la part de l’État français. Il faut promouvoir la démarche et établir un annuaire permettant de référencer les outils, les compétences, les chercheurs, les MOOC, les Fab-Lab, etc. Mais au-delà de ça, je crois vraiment que nous pourrons réussir à impulser le biomimétisme auprès des entreprises et industriels à travers la jeunesse. C’est déjà le cas, comme avec l’exemple du concours Boost my Op’ (voir encadré), mais cela doit encore se poursuivre. De toute façon, le changement intervient toujours ainsi. Par exemple, je me souviens des débuts de la gestion de la qualité qui, au départ, ne parlait pas du tout aux directions d’entreprises. Aujourd’hui, si ce domaine est devenu incontournable, c’est grâce aux nouveaux arrivants, aux nouvelles générations, qui lui ont permis de s’intégrer, de prendre forme. » L’occasion d’adresser un dernier message aux étudiants présents dans la salle : « C’est à vous de créer l’avenir ! »

Jacky Vandeputte

 

 

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Les étudiants de Sup’Biotech sont également bio-inspirés !
Lors de cette conférence, trois équipes étudiantes ont dévoilé les projets de biomimétisme qu’elles ont imaginés à l’occasion du challenge Boost my Op’ lancé par Air Liquide et Total, dont le but est d’imaginer l’opérateur du futur. Ces projets, orientés sur la thématique « Sécurité » (les deux autres thématiques proposées étaient « Performance » « Efficacité industrielle »), se voulaient particulièrement imaginatifs. Au programme : un tissu à la fois inspiré du tardigrade et des orchidées permettant d’absorber l’eau présente dans l’air pour analyser sa composition ; un casque de chantier rétractable et pliable comme un tatou, mais aussi mieux pensé quant à son acoustique (via des matériaux inspirés de la structure interne des coquillages) ; des gants intelligents se basant sur le mode de communication des lucioles, avec des signaux distincts pouvant être envoyés via les extrémités de chaque doigt de la main. Prometteurs et amenés à se développer les prochains mois, ces projets n’ont pourtant pas été retenus pour la seconde phase du challenge, contrairement à ceux de deux autres équipes de Sup’Biotech qui n’ont pas pu les présenter pour des raisons de confidentialité. Une belle performance car elles ont réussi à se frayer un chemin parmi les quelques 140 projets déposés !

Olivier Girinsky, chargé de Projets & Innovation au sein de Sup’Biotech

Les étudiants du challenge Boost my Op’