Biomimétisme : quand l'architecture s'inspire de la nature

Renée Zachariou
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lecture 5 min
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màj en octobre 2022
Augustine Dabout Agreenculture carbo

Si l'on vous dit « habitation », vous imaginez quatre murs, un toit et des fenêtres. Mais un nid d'oiseaux, ou une fourmilière ne sont-ils pas d'autres formes de logements dont l'humain pourrait s'inspirer ? 

Quand architecture rime avec nature

Le terme « biomimétisme », inventé par le bio-physicien américain Otto Schmitt dans les années 1950, définit une branche de la science qui s’inspire de la nature pour résoudre des problèmes d’ingénierie. Avec un constat fort : si les organismes vivants ont évolué pendant des millions d’années, leur forme actuelle est sans doute supérieure à tout ce qu’un cerveau humain pourrait imaginer seul dans un laboratoire.

Les domaines d’application du biomimétisme sont nombreux, et touchent tous les secteurs : du simple velcro (inspiré des crochets minuscules qui permettent aux fruits de bardane de s'accrocher au pelage des animaux pour étendre la dissémination de ses semances), aux combinaisons de natation inspirées de la peau des requins

German Pavilion, Expo '67, Frei Otto and Rolf Gutbrod

Frei Otto, pionnier du biomimétisme

S’il n’utilise pas explicitement le terme biomimétisme, l’architecte allemand Frei Otto est considéré comme l’un des pionniers de l’architecture inspirée par la nature. Après avoir conçu des constructions légères – poussé par le contexte de pénuries de matériaux de la Seconde Guerre mondiale pendant laquelle il est fait prisonnier dans un camp français –  il étudie la bio-ingénierie dans les années 1960, et se passionne pour la question des toits et des tentures. Pour ses « œuvres biomorphes » – qui vont du stade au pavillon – il s’inspire notamment de la structure des bulles de savon et de la canopée des arbres. 

Il est également le fondateur d’un département de référence sur le sujet à l’université de Stuttgart, où il  poursuit sa quête d'une architecture alliant légèreté visuelle et solidité structurelle, le tout après observation du vivant. En 2019, l’université présente ainsi un pavillon dont le design repose sur les plaques des oursins (pour que les éléments de la structure s’emboîtent avec le moins de matériaux possibles) et les ailes des scarabées.  

De la nature à la démesure

Beijing Birds Nest, Herzog & de Meuron

Mais biomimétisme ne rime pas toujours avec simplicité, comme le démontre le bien nommé « nid d’oiseau », le stade qui a accueilli les Jeux olympiques de Pékin en 2008. Conçu par l’agence suisse Herzog & de Meuron, il s’inspire de la structure évidée et pourtant résistante d’un nid. 

Le travail de Zaha Hadid et son studio, récipiendaire en 2004 du Pritzker Prize, le « Nobel » des architectes, louche également vers le spectaculaire. Sa devise pourrait être « inspiré par la nature, assisté par la technologie ». Visuellement, le studio s’inspire d’étoiles de mer (pour le design du nouveau terminal de l’aéroport de Pékin) ou « la dynamique des fluides et les écosystèmes sous-marins » (pour un super-yacht).

© Unique Circle Yachts, Zaha Hadid Architects for Bloom+Voss Shipyards
Beijing Daxing International Airport, inspiré de la forme de l'étoile de mer, par Zaha Hadid Architects

Pour concevoir de si grandes structures biomimétiques, le recours à des technologies algorithmiques s'impose souvent. Grâce au « design computationnel », une part non négligeable de la création est déléguée à l’ordinateur - dans la lignée de Frei Otto, qui était aussi un pionnier du design assisté par ordinateur. 

Sans opposer schématiquement nature et technologie, on peut se demander : la conception par ordinateur d'un stade, d'un aéroport et de yacht n'a plus grand chose à voir avec une démarche frugale. Le biomimétisme ne serait-il ici qu’un techno-solutionnisme de… façade ? 

De la forme à la fonction

Les exemples précités appartiennent à ce que l’on pourrait appeler du biomimétisme « formel » : on s’inspire de l’apparence de la nature pour un résultat avant tout esthétique. Or il existe également une approche « fonctionnelle » qui vise plutôt une amélioration des conditions d’habitation. 

Eastgate Centre, Mick Pearce

À Harare, au Zimbabwe, le Eastgate Centre s'inspire ainsi de l'architecture des nids de termites. Ces dernières sont des insectes grégaires, dont certaines espèces africaines vivent dans d’immenses structures construites par la colonie. Ces termitières sont des sortes de « fermes » à champignons, qui doivent rester à température constante alors que la température extérieure varie du simple au triple entre le jour et la nuit. Comment atteindre cet objectif sans chauffage ni climatisation ? Par un système ingénieux d’ouvertures et de fermetures qui permet à l’air de circuler.

Le Eastgate Centre a été conçu par mimétisme de cette technologie naturelle. Dans ce grand ensemble en béton, l’air extérieur est rafraîchi ou réchauffé quand il circule dans le bâtiment, grâce à un système de trappes et de différences de pression. L’air est « aspiré » par des ventilateurs et circule dans une cheminée, chassant l’air vicié. Résultat : le Eastgate Centre consomme moins de 10 % de l’énergie d’un bâtiment conventionnel de cette taille. Conçu par l’architecte zimbabwéen Mick Pearce et inauguré en 1996, il est pleinement fonctionnel et accueille bureaux et commerces. 

L’aération était également une problématique importante pour la construction de l’école primaire de Gando, la première création de l’architecte burkinabo-allemand Francis Kéré (lauréat en 2022 du Pritzker Price). Pour y répondre, il ne s’est pas tourné vers la faune locale, mais sur un matériau « modeste », amplement disponible à proximité : l’argile. Il a combiné techniques de constructions traditionnelles et ingénierie moderne (par exemple en surélevant le toit pour laisser circuler l’air). Le tout en reliant l’art de l’architecte à des problématiques plus vastes : « Ce n’est pas parce que vous êtes riche que vous devez gâcher des matériaux. Ce n’est pas parce que vous êtes pauvre que vous n’avez pas droit à la qualité. [...] Nous sommes interconnectés et les problèmes climatiques, démocratiques et de rareté nous concernent tous ». 

École primaire de Gando, Francis Kéré

S’adapter pour mieux habiter 

Plutôt que contempler les étoiles (de mer), l’architecture frugale se concentre sur l’utilisation de ressources locales et durables. Un impératif quand on sait que le secteur du bâtiment est un des principaux émetteur de gaz à effet de serre dans le monde. C’est face à ce constat qu’a été lancé par Dominique Gauzin-Müller (architecte-chercheur), Alain Bornarel (ingénieur) et Philippe Madec (architecte et urbaniste) le « Manifeste pour une frugalité heureuse & créative », qui s’adresse spécifiquement à l’architecture et l’urbanisme et qui a été signé par 15 000 professionnels. 

On se retrouve ici face à une opposition devenue classique : s'en sortir par la technologie ou par la sobriété ? La première nous promet que des technologies (dont la plupart n’existent pas encore) nous permettront de continuer comme avant. En architecture, on peut citer les nouveaux types de bétons « bas carbone » développés par les géants du secteur en réponse à la nouvelle réglementation environnementale des bâtiments neufs (la RE2020), qui devrait limiter son usage d’ici 2028 en France. La seconde nous propose de trouver de la joie dans la simplicité. Il s’agit de faire mieux avec moins, non dans une logique exclusivement économique, mais pour respecter les limites des ressources terrestres. Et donc de la nature où nous « habitons ». 

C’était déjà une recommandation de Frei Otto : « Pourquoi construire d’immenses espaces quand cela n’est pas nécessaire ? De quoi a vraiment besoin la société ? Je crois que le secret du futur réside dans le fait de ne pas trop faire. Tous les architectes ont tendance à vouloir trop faire ».

Renée Zachariou
Renée est autrice et plume freelance. Elle écrit sur la technologie, les esprits et la nature.
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