L'innovation inspirée par la nature pour une énergie durable

Dans cet article, Alessandro Bianciardi, expert de Solar Impulse et cofondateur de Planet S.A.S, explique comment nous pouvons apprendre de la nature pour faciliter la transition vers une société durable. Cet article a été republié avec l'autorisation d'Alessandro et du magazine EU-China Energy. Vous pouvez trouver la version originaleici.

Les défis liés à l'énergie sont nombreux : accès, sécurité, efficacité et énergie propre. Ils sont également interconnectés, pour les personnes et les écosystèmes. Vous ne pouvez pas relever un défi sans tenir compte des autres secteurs énergétiques ou sans avoir un impact sur d'autres défis mondiaux tels que la santé publique, la pénurie d'eau, la dégradation des sols, la biodiversité, l'inclusion sociale, le changement climatique, etc. Tel est le défi global du développement durable : il s'agit d'un concept dynamique qui a évolué au fil des ans et la société n'est pas encore équipée pour naviguer en toute confiance dans sa complexité.

Les leçons de la nature peuvent aider à tracer la voie vers la durabilité. Premièrement, les écosystèmes naturels sont le seul exemple convaincant de durabilité sur Terre. Deuxièmement, les écosystèmes, qui comprennent des myriades d'espèces d'organismes, ont déjà résolu des problèmes complexes similaires à ceux auxquels nous sommes confrontés aujourd'hui.

En tant que société, nous nous alignons intuitivement et progressivement sur les principes des écosystèmes. Le défi consiste maintenant à adopter consciemment ce processus afin de l'accélérer et de le rendre plus efficace. Tel est l'objectif du biomimétisme et des solutions fondées sur la nature. Ces deux disciplines promettent d'apporter des solutions viables et durables aux défis complexes auxquels notre planète est confrontée.

Alors que les solutions fondées sur la nature utilisent la nature pour atteindre des objectifs définis (par exemple, utiliser des arbres pour capter le CO2 ou réduire l'érosion des sols), le biomimétisme vise à imiter la nature pour inspirer des innovations plus durables (par exemple, développer la photosynthèse artificielle). Ces approches peuvent être décrites comme l'innovation inspirée par la nature (NII).

La recherche sur l'innovation inspirée par la nature a connu une croissance exponentielle dans le monde entier au cours des 15 dernières années. Cependant, les solutions bio-inspirées matures sur le marché sont encore rares. Dans les cinq prochaines années, des solutions NII commercialisables devraient apparaître dans des secteurs tels que la biomédecine, l'industrie automobile, l'aviation, les matériaux de construction et d'architecture, l'électronique, l'énergie, l'optique et les textiles.

Toutefois, il reste nécessaire que les universités, l'industrie et le secteur public fassent un effort coordonné pour tirer parti du potentiel encore largement inexploité des NII, en visant à mieux faire connaître les méthodes de conception bioinspirées à tous les niveaux du système éducatif ainsi que dans la société civile :

• Améliorer la communication des solutions bio-inspirées du monde universitaire à l'industrie, et des jeunes entreprises innovantes bio-inspirées aux industries traditionnelles.
• Stimuler les investissements publics et privés dans la recherche appliquée bio-inspirée qui présente un fort potentiel de durabilité.
• Encourager l'industrie à investir dans le développement de l'innovation radicale (que la nature peut inspirer) et de l'innovation progressive.
• promouvoir des systèmes d'innovation ouverts pour la recherche bio-inspirée, afin de partager les coûts et les résultats entre partenaires industriels.

Dans l'UE, les NII gagnent du terrain. Plusieurs universités de l'UE organisent déjà des cours consacrés aux méthodes de conception bioinspirées, afin d'améliorer les compétences des futurs professionnels de l'industrie et des entrepreneurs.

La recherche sur les concepts bio-inspirés passe désormais de la sphère universitaire au secteur privé par le biais de spin-offs, de start-ups et de transferts de technologie vers la grande industrie (notamment dans des secteurs tels que l'automatisation, les dispositifs médicaux, les matériaux et la gestion de l'information). Les spécialistes des méthodologies d'idéation bio-inspirées aident déjà les entreprises à innover leurs produits, leurs processus de production et leur organisation interne.

En fait, la part de marché de l'UE sur le marché de la biomimétique est la deuxième après celle de l'Amérique du Nord. La Commission européenne considère que les NII sont fondamentales pour l'innovation durable. Des fonds pour la recherche et les applications bio-inspirées sont déjà disponibles dans le cadre du programme Horizon 2020 de l'UE et d'autres seront débloqués dans le cadre de l'accord vert européen. Dans les États membres de l'UE, les plans de relance après la pandémie de Covid-19 se concentrent sur la transition écologique où, là encore, les solutions inspirées par la nature occupent une place importante.

NII pour l'énergie durable

En adaptant les modèles naturels pour relever les défis énergétiques auxquels la communauté mondiale est confrontée, nous ouvrons un monde de possibilités. Les NII peuvent contribuer à la mise en place d'une énergie propre et abordable, en réduisant l'intensité énergétique de la société et en la conduisant vers la neutralité carbone.

Les systèmes vivants nous montrent des stratégies et des mécanismes nouveaux et plus durables pour accéder à l'énergie renouvelable et la stocker, pour la convertir et la distribuer en toute sécurité en évitant les déperditions de chaleur. Ils offrent des modèles pour des dispositifs hydro/aérodynamiques, des bâtiments, des villes et des industries plus efficaces sur le plan énergétique ; pour des systèmes énergétiques décentralisés, adaptables et intelligents qui utilisent les sources d'énergie renouvelable disponibles localement. Des stratégies et des politiques visant à faciliter l'introduction intégrée et durable de ces solutions pratiques peuvent être développées à différentes échelles territoriales dans le but ultime d'opérer une transition vers des économies circulaires (Fig 1).

Les NII pour la croissance verte en Chine

La Chine est aux prises avec des défis complexes. Elle cherche non seulement à réduire l'intensité énergétique de son économie et à augmenter la part d'énergie propre dans sa palette de combustibles, mais aussi à lutter contre la dégradation massive des sols, l'étalement urbain non durable et la pollution de l'air et de l'eau.

Les NII pourraient apporter une contribution précieuse à la marche de la Chine vers la croissance verte et la "civilisation écologique" qu'elle vise. Le terrain est déjà fertile : la Chine est déjà sur la voie de la mise en œuvre de concepts tels que l'économie circulaire, la symbiose industrielle et l'agroécologie qui, traduits en principes naturels, représentent la base du fonctionnement des écosystèmes.

La Chine accueille un grand nombre de projets de recherche NII. Grâce aux processus de production et aux matériaux avancés du pays, la recherche et le développement de nouvelles idées bio-inspirées vont s'accélérer. En outre, la capacité de la Chine à mener des projets pilotes à grande échelle pourrait permettre de tester et de valider la technologie NI en vue d'une reproduction plus large dans le monde entier.

En adoptant une approche inspirée de la nature, les entreprises chinoises seront en mesure d'innover en matière de produits. De même, les institutions chinoises pourraient mettre en place un cadre intégré pour promouvoir, développer et coordonner l'activité NII, non seulement dans le secteur de l'énergie, mais dans tous les secteurs. Une telle approche permettrait de réaliser des progrès rapides en matière de recherche multidisciplinaire et d'approches inspirées par la nature, dans la perspective d'une croissance verte plus en phase avec les écosystèmes naturels auxquels nous appartenons tous et dont nous dépendons.