I. Conception architecturale

A. Conception

   Observer la nature comme une source d’inspiration est une pratique courante chez les architectes et les ingénieurs. Aujourd’hui, les designers étudient les éléments de la nature tant pour leurs formes, leurs motifs et leurs structures que pour leurs principes de construction et leurs solutions techniques. Cette observation a pour but de dévoiler des solutions durables avec le design.

 

  • Le centre commercial Eastgate

   Nous pensons généralement que les termites détruisent les architectures, mais en Afrique, à Harare la capitale du Zimbabwe ; le centre commercial Eastgate s’inspire des termitières. En effet, ce bâtiment reprend la conception architecturale de ces insectes, le centre Eastgate est façonné de façon à être ventilé et refroidi par des moyens entièrement naturels, tout comme les termitières. Il comporte de nombreuses cheminées permettant la circulation de l’air, et des ventilateurs sont ajoutés à la base des tours. L’orientation des ouvertures est également importante. L’air est recyclé pendant la nuit, lorsque la température est basse. D’après son concepteur, Mick Pearce, ce dispositif permet d’économiser 90% d’énergie par rapport à un immeuble de même taille. C’est probablement l’un des premiers bâtiments au monde à utiliser un refroidissement naturel à ce niveau de sophistication.

                                             

Mike Pearce

            Termi                                                    Scema

                                                        Une termitière                                   Schéma de la régulation de la température d'une termitière.

                        Building                                     Schema 2

                                                          Eastgate Building                                     Schéma de la régulation de la température d'EastGate

                                      

Fonctionnement : Le système de ventilation de l’architecture est simple. Par le phénomène de convection, l’air chaud est dans un premier temps attiré vers le haut. Puis, l’air plus froid est aspiré vers le bas car un courant d’air se forme dans le bâtiment tout entier. En chauffant, cet air est ensuite attiré par le haut, et ainsi de suite.

 

  • Le concept  de Lilypad

   Parfois, cette inspiration s’applique à une échelle d’écosystème tout entier et permet d’imaginer des villes futures et innovantes.

Vincent Callebaut, architecte belge, propose des projets d’éco-quartiers durables intégrant autant les énergies renouvelables que l'agriculture urbaine. Nous pouvons nous intéresser à un de ses projets nommé Lilypad, cette ville flottante vise à adapter le mode de vie humain à la montée des eaux. Lilypad, qui veut dire en anglais nénufar, serait une île flottante pouvant se déplacer en mer et accueillant plus de 50 000 habitants. Cette architecture aussi innovante que nécessaire, comporterait son propre système d’énergie et produirait plus que la demande de la population. Nous pouvons voir à travers la modélisation, que l’architecture s’inspire bien de la forme des nénufars.

 

Vincent Callebaut

87cd2088899003eccef08ff311431dc6                                             Lily

                       Un nénufar d'Amazonie                                    Exemple d’une modélisation 3D du projet Lilypad

 

Ce domaine d’imitation de la nature nous fournit de l’énergie positive avec une durabilité du développement non-négligeable, mais malheureusement très coûteuse… Voyons maintenant comment le biomimétisme nous apporte des techniques et des idées sur les matériaux des architectures.

B. Matériaux

  • Un nouveau type de façade

Les micro-algues sont des micro-organismes vivant dans l’eau douce et dans l’eau de mer. Elles produisent  avec les algues près de 50% de l’oxygène sur Terre. Elles exercent comme les plantes terrestres la photosynthèse, c’est-à-dire quelles peuvent « transformer » le dioxyde de carbone en oxygène.

 

Shema 1

 

Ces micro-algues vont capter jusqu’à 5 fois plus de CO2 que les plantes terrestres. C’est pour cela que la société XTU, spécialisée dans la recherche de matériaux de construction durable, a voulu exploiter ce micro-organisme.

Dans un bâtiment, les façades sont des sources solaires inexploitées. Ils vont alors utiliser les façades pour pouvoir réaliser des cultures de micro-algues, qui elles ont besoin de beaucoup de soleil pour se développer. Ces micro-algues sont contenues  dans une sorte d’aquarium  composé d’une lame d’eau de quelques centimètres entre deux parois de verres, il s’agit d’une bio façade permettant de cultiver les micro-algues mieux que dans un bassin production presque 3 fois supérieur). Cette bio façade va très bien s’intégrer à des bâtiments  car elle va pouvoir capter une partie de leurs émissions de CO2 pour ensuite la transformer en O2, ce qui permet un renouvellement de l’air à l’intérieur de ces derniers.

 

Exemple de algues

 

 

Cette bio façade va pouvoir être intéressante au niveau de la production des micro-algues, permettant de créer une alimentation en grande quantité de nourritures pour les animaux ou encore d’exercer la chimie verte. Mais en plus, la bio façade est un énorme changement pour nos villes : elles vont pouvoir diminuer leurs émissions de CO2 et donc diminuer les consommations des bâtiments qui utilisent cette façade.

 

Schema 2

 

  • Des murs auto-soignant

En Europe, le prix de la réparation des constructions en béton est estimée aux alentours de 6.000.000 d’euro par an ! Ce prix n’est pas négligeable et les fissures dans le béton sont très dangereuses pour nous.

Les fissures d’un bâtiment est principalement due à la pluie s’écoulant sur sa façade et rentrant dans le mur : ces fissures peuvent faire jusqu’à 1 m de profondeur. Ces fissures vont fragiliser le bâtiment et le rendre dangereux pour ses habitants. Mais cela ne touche pas que les maisons mais aussi les ponts, les tunnels…

Exemple fissure

 

Mais en 2015, un chercheur Hollandais Hendrik Jonkers, microbiologiste de formation, a inventé un ciment ayant la possibilité de s’auto-réparer. Il a réalisé ce ciment en s’inspirant et en utilisant une bactérie, la bactérie Bacillus pseudofirmus, ayant la particularité, au contact de l’eau, de sécréter du calcaire principal composant de son ciment.

Son ciment bio-inspiré est composé des matériaux classiques du ciment mais il y rajoute les bactéries et du lactate de calcium, qui sera la nourriture des bactéries lors de leurs réveils au contact de l’eau (et qui permet donc la sécrétion du calcaire). Cette invention, à grande échelle, nous permettrait de réaliser des énormes économies et un gain de temps incroyable.                   

 

Schema 3

 

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