Greenloop biomimicry

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Présentation de Gauthier Chapelle et Gaëtan Dartevelle (Greenloop) lors du séminaire du 3 septembre organisé par l'UCM et le MAD.

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  • Celle qui a lancé le biomimétisme orienté vers la durabilité, la naturaliste Janine Benyus. Le livre de départ (Biomimicry) écrit en 1997 Enfin traduit en français en 2011
  • 3 grandes grilles de lecture et outils associés aux approches biomimétiques et biosphériques Le premier, Principes du vivant, s’applique très bien à la bio-économie Un principe capital, Ne pas surexploiter ses ressources Inclut la question de la résilience Une version des leçons que l’on peut tirer des écosystèmes, proche de celle enseignée en business school depuis 1992 aux USA Certaines commencent à être appliquées, d’autres beaucoup moins. Quelles leçons: sortir du heat, beat & treat ?
  • The skeletal structure of the sponge is made of glass and it includes 7 hierarchical levels Which give mechanical stability to this structure made of a brittle material. And that lead to architectural applications
  • St mary It uses the same strategies than the sponge regarding the mechanical stiffness and stability and its ventilation system fortuitously mimics the water circulation that takes place on the cavity of the sponge so that it can obtain nutrients. Axe building à Londres Justine Vandendorpe
  • http://www.sciencemag.org/content/322/5907/1516 http://www.greencarcongress.com/2008/12/researchers-use.html http://www.greenbiz.com/news/2010/03/31/shell-based-ceramics-bone-cars-biomimicry-challenges Flexible ceramics from a fish ? http://ceramics.org/ceramictechtoday/tag/biomimicry/
  • Avec beaucoup plus d’impacts que les formes: produire nos matériaux comme le vivant Photosynthèse avec la même première étape que le photovoltaïque: conversion de photons en électrons Mais avec une chimie à t° ambiante, a base organique, sans métaux rares ou toxiques et faciles à recycler (bio-dégradables) PV en développement dans plusieurs labos pour tenter d’arriver à des performances environnementales semblables
  • Illustration des contraintes et limites: Un dernier exemple va nous permettre de franchir un étage de plus en terme de niveau de complexité, en considérant cette fois le binôme coopération/compétition au sein d’un écosystème. Celui-ci n’est autre que la forêt, un des endroits sièges d’une autre coopération entre plantes et champignons, désignées par le terme de mycorhize [1] . Comme son nom l’indique, cette symbiose se manifeste essentiellement au niveau des racines des plantes, y compris de la plupart des espèces d’arbres. Les scientifiques y ont démontré depuis plus d’un siècle une relation permanente d’échanges entre ces deux êtres vivants si dissemblables : le mycélium du champignon, avec une surface d’absorption 10 à 100 fois plus importantes que les racines de l’arbre, va fournir une importante quantité d’eau et de sels minéraux à l’arbre ; tandis que l’arbre, le seul des deux partenaires à pouvoir effectuer la photosynthèse, va quant à lui fournir les excès de sucre qu’il produit au champignon. Plus remarquable, et plus récemment démontré, le même champignon, ou plus exactement, le même réseau mycélien, peut relier entre eux des jeunes et vieux arbres appartenant à la même espèce, et assurer un transfert de sucres des plus aux moins productifs. Autrement dit, les vieux arbres dont le feuillage est bien exposé à la lumière dans les hauteurs de la canopée, vont fournir aux jeunes arbres, via les champignons, une partie de l’énergie nécessaire pour pouvoir à terme atteindre la même taille. Il s’agit encore une fois d’un mutualisme au sens strict, puisque les deux groupes d’espèces tirent bien un bénéfice de leur association. Plus fort encore, il a ensuite été prouvé qu’un même champignon pouvait effectuer ce transfert entre des arbres appartenant à des espèces différentes, soit un résultat bien différent de ce que nous propose habituellement la sélection darwinienne. Même si pour le champignon, il paraît très rationnel de se brancher sur des arbres n’ayant pas tout à fait les mêmes exigences écologiques : cela s’appelle ne pas mettre tous ses œufs dans le même panier. Cet aspect de coopération complexe entre arbres et champignons, longtemps ignoré, ne signifie pas qu’il n’y ait plus du tout de compétition, entre les jeunes arbres par exemple. Mais il permet de considérer les forêts avec un tout autre regard, en tant que super-organisme constitué d’espèces en interactions multiples, des arbres aux champignons, sans oublier toute la micro-faune du sol et les incontournables… bactéries ! En partant de ce constat, il devient évidemment difficile de comprendre le fonctionnement d’une forêt en considérant seulement les individus qui la constituent. Qu’en serait-il d’une ville ? 1. Partout 2. Innovation 3. Produite par la contrainte (compét., préda, parasit.)
  • Illustration des contraintes et limites: Un dernier exemple va nous permettre de franchir un étage de plus en terme de niveau de complexité, en considérant cette fois le binôme coopération/compétition au sein d’un écosystème. Celui-ci n’est autre que la forêt, un des endroits sièges d’une autre coopération entre plantes et champignons, désignées par le terme de mycorhize [1] . Comme son nom l’indique, cette symbiose se manifeste essentiellement au niveau des racines des plantes, y compris de la plupart des espèces d’arbres. Les scientifiques y ont démontré depuis plus d’un siècle une relation permanente d’échanges entre ces deux êtres vivants si dissemblables : le mycélium du champignon, avec une surface d’absorption 10 à 100 fois plus importantes que les racines de l’arbre, va fournir une importante quantité d’eau et de sels minéraux à l’arbre ; tandis que l’arbre, le seul des deux partenaires à pouvoir effectuer la photosynthèse, va quant à lui fournir les excès de sucre qu’il produit au champignon. Plus remarquable, et plus récemment démontré, le même champignon, ou plus exactement, le même réseau mycélien, peut relier entre eux des jeunes et vieux arbres appartenant à la même espèce, et assurer un transfert de sucres des plus aux moins productifs. Autrement dit, les vieux arbres dont le feuillage est bien exposé à la lumière dans les hauteurs de la canopée, vont fournir aux jeunes arbres, via les champignons, une partie de l’énergie nécessaire pour pouvoir à terme atteindre la même taille. Il s’agit encore une fois d’un mutualisme au sens strict, puisque les deux groupes d’espèces tirent bien un bénéfice de leur association. Plus fort encore, il a ensuite été prouvé qu’un même champignon pouvait effectuer ce transfert entre des arbres appartenant à des espèces différentes, soit un résultat bien différent de ce que nous propose habituellement la sélection darwinienne. Même si pour le champignon, il paraît très rationnel de se brancher sur des arbres n’ayant pas tout à fait les mêmes exigences écologiques : cela s’appelle ne pas mettre tous ses œufs dans le même panier. Cet aspect de coopération complexe entre arbres et champignons, longtemps ignoré, ne signifie pas qu’il n’y ait plus du tout de compétition, entre les jeunes arbres par exemple. Mais il permet de considérer les forêts avec un tout autre regard, en tant que super-organisme constitué d’espèces en interactions multiples, des arbres aux champignons, sans oublier toute la micro-faune du sol et les incontournables… bactéries ! En partant de ce constat, il devient évidemment difficile de comprendre le fonctionnement d’une forêt en considérant seulement les individus qui la constituent. Qu’en serait-il d’une ville ? 1. Partout 2. Innovation 3. Produite par la contrainte (compét., préda, parasit.)
  • Œil neuf
  • http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n9/full/ncomms1489.html In nature, electrical signalling occurs with ions and protons, rather than electrons. Artificial devices that can control and monitor ionic and protonic currents are thus an ideal means for interfacing with biological systems. Here we report the first demonstration of a biopolymer protonic field-effect transistor with proton-transparent PdHx contacts. In maleic-chitosan nanofibres, the flow of protonic current is turned on or off by an electrostatic potential applied to a gate electrode. The protons move along the hydrated maleic–chitosan hydrogen-bond network with a mobility of ~4.9×10−3 cm2 V−1 s−1. This study introduces a new class of biocompatible solid-state devices, which can control and monitor the flow of protonic current. This represents a step towards bionanoprotonics. Limite durabilité de l’électronique: s’appuie sur des métaux à ressource limitée, et difficile à recycler. Dans la nature, les signaux électriques se propagent grâce à des protons plutôt que des électrons. Certaines molécules controlant le flux de protons, comme la chitine des calamars, pourrait être une des sources de la protonique, en remplacement de l’électronique. It turns out that centimetre-long bacterial filaments acting as electrical cables are the metabolic link between the layers.
  • Not a fixed list; Not only one – tend to apply all > that’s makes the strategies of survival species on this planet Explain the graph : Operating conditions : non negociable > life has developped strategies responding to these op cond. Principes générique + sous principes pour l’atteindre. Exemple de la chimie. Au centre = en suivant ces pricnipes la vie développe des conditions pour la continution et l’émergence d’opportunité à l’émergence de nouvelles formes de vie.
  • «  La dernière trouvaille de la théorie économique est sa mutation publicitaire en « développement durable », souvent représenté par trois cercles séparés – figurant l’économique, le social et l’environnemental (mais assez proches pour qu’ils aient des intersections communes censées indiquer les relations entre ces trois domaines). Lorsqu’un arbitrage doit avoir lieu entre ces trois conceptions pour prendre une décision, c’est l’économique qui l’emporte aux dépends des deux autres. Cette représentation est une contre-vérité dans la mesure où elle suggère une autonomie de l’économique par rapport au social et à l’environnement. Elle n’est qu’une des nombreuses modalités de la propagande du productivisme pour perpétuer l’illusion du cycle production-consommation. Une plus juste représentation des domaines économique, social et environnemental eût été celle de trois cercles concentriques : le petit cercle économique au milieu, inclus dans le moyen cercle du social, lui-même contenu dans le grand cercle de l’environnement naturel. » Source: Yves Cochet, Antimanuel d’Ecologie, Edition Bréal, Paris, 2009. Source Fig.2 : René Passet, L'économique et le vivant , Economica, Paris, 1979.
  • Ce “nouveau schéma” date de 1979, René Passet. Source Fig.2 : René Passet, L'économique et le vivant , Economica, Paris, 1979. Le tout dont on fait partie: la biosphère..
  • AMS, Active Membrane System 30% de consommation en moins 30% de cout de fabrication en moins (moins de cuivre) Tête de pompe à usage unique en plastique recyclable (élastomère) Idéal pour fluides fragiles ou chargés EEL Energy Energie convertie par un système électromécanique Energie doublée par rapport à une hydrolienne Démarrage à faible vitesse Pas de cavitation S’adapte aux vitesses et directions Moins de couts d’installation et de maintenance
  • pour la petite image à droite : gauche à droite: traditional UF plywood after cyclic boil test, and PureBond plywood after the same test. PureBond ’ s superior moisture resistance approaches type I or waterproof performance: a quality rare in a decorative panel. la petite histoire: As the pacific Ocean swirled around him, a question rushed into Dr. Kaichang Li's head : how do mussels keep their grip on rocks that are constantly pounded by waves? Dr. Li, a professor at Oregon State University's College of Forestry, found that mussels secrete proteins known as byssal threads, which provide superior strength and extraordinary flexibility. His curiosity led to groundbreaking research -- funded by Columbia Forest Products and others -- based in the principles of biomimicry < http://columbiaforestproducts.com/Content/Documents/PureBond_Brochure.pdf >, which studies nature and then imitates its designs and processes to solve human problems. Li discovered that soy proteins can be modified to perform similarly to byssal threads. And not only did they deliver phenomenal adhesion, they also offered exceptional water resistance. This breakthrough led to PureBond, proving that enhanced environmental quality and increased product performance can go hand in hand. La boite elle-même: Columbia Forest Products is North America's largest manufacturer of hardwood plywood and hardwood veneer, a long-standing leader in environmental sustainability, and innovator of soy-based formaldehyde-free PureBond ® technology. Columbia's decorative veneers and plywood panels are used to build cabinets, furniture, fixtures and millwork in homes and commercial settings around the globe. => même prix et qualit é sup é rieure à l ’ ancien mod è le
  • Greenloop biomimicry

    1. 1. Bruxelles 3 septembre 2013 Lorsque la nature inspire le design Gauthier Chapelle & Gaëtan Dartevelle (Biomimicry Europa & Greenloop SA)
    2. 2. Définition du biomimétisme « The conscious emulation of Nature’s genius » Biomimicry : rajouter la « soutenabilité »
    3. 3. Conceptualisation du biomimétisme « Biomimicry »: Janine Benyus 1997, premier livre 2011, la traduction
    4. 4. Le plus longtemps en vol sans ravitaillement ?
    5. 5. La barge rousse
    6. 6. Le plus long vol…
    7. 7. La démarche Le monde vivant en tant que modèle: « Dans ce cas précis, que ferait la Nature ? »
    8. 8. Forme: quel est le design ?
    9. 9. Passer d’un milieu à un autre comme un martin-pêcheur Inspiré par la forme Arnaud Reymann
    10. 10. Procédé & matériaux: comment est-ce fabriqué ?
    11. 11. Inspiré par le procédé Désaliniser comme un palétuvier
    12. 12. Ecosystème: quelles relations ?
    13. 13. Principes des écosystèmes pour guider notre (bio)économie… « La Vie crée et entretient les conditions propices à la Vie » Les organismes vivants... S’appuient sur la coopération & la diversité Utilisent les déchets comme matériaux S’approvisionnent localement Optimisent plutôt que maximisent Utilisent l’énergie avec efficacité (solaire à 99%) Evitent les toxiques persistants Ne surexploitent pas leurs ressources Récoltent en permanence des informations et s’y ajustent Rebondissent après les chocs (modifié par Greenloop d’après Cooper,1992; Biomimicry Guild,2006; www.resalliance.org)
    14. 14. Nous sommes entrés dans le temps du changement… http://adamnieman.co.uk/vos/index.html
    15. 15. Au travail ! Premier tour… premières questions: Que vous inspire la forme et les matériaux ? Au service de quelle(s) fonction(s) ?
    16. 16. Second tour… nouvelle question: Quelles caractéristiques assurent la compatibilité avec le vivant ? Au travail (encore) !
    17. 17. Eviter le « Heat, beat & treat » comme une éponge Fibres optiques
    18. 18. En architecture Biomimétique sans le savoir
    19. 19. Le CO2 matière première comme un ormeau Matériaux de construction
    20. 20. La diversité des calcaires du vivant A. Tribollet Matériaux de construction
    21. 21. Coopération & émergence Histoire de lichens
    22. 22. Biomimétisme organisationnel: Les relations entre espèces ++ Mutualisme (symbiose) + 0 Commensalisme 0 0 Coexistence Parasitisme/prédation+ − − − Compétition A B Relation
    23. 23. Capter de l’énergie comme une feuille Panneaux solaires organiques
    24. 24. Plantes « supérieures » ou aquariums ? Coopération et innovation « Life competes within a cooperative framework »
    25. 25. Arbres & « mycorhizes » Coopération & émergence
    26. 26. Veiller sur la santé des autres pour assurer la sienne Coopération & émergence
    27. 27. Véhiculer l’information comme une main
    28. 28. La chitine comme base de la protonique ? Electronique organique Nature, 8-11-2012
    29. 29. Utiliser l’imprévu Les plumes: de la thermo-régulation au vol Post It 3 M
    30. 30. Des ailes silencieuses
    31. 31. Un an autour du monde
    32. 32. What are the life principles? • Need powerful strategies to survive; • Unique strategies > deep pattern > life principles. • LP are nature strategies for sustainability on Earth. • « After 3,8 billion of years  of evolution, nature has  learned what works, what  is appropriate, and what  lasts here on Earth » - J Benyus. This is a file from the Wikimedia Commons. Information from its description page there is shown below. Commons is a freely licensed media file repository. You can help.
    33. 33. Life principles as seen by Biomimicry 3.8 in 2013
    34. 34. Be ressource efficient - fit form to function - use multi-functional design - use low-energy processes - recycle all materials
    35. 35. > Important tools for strategic design > What biomimics use to both drive and evaluate the sustainability and appropriateness of our design. Practice of Biomimicry Source: Biomimicry 3.8
    36. 36. www.asknature.org
    37. 37. « La vie crée et entretient les conditions propices à la vie »
    38. 38. De l’humilité à la reconnexion
    39. 39. Reconnection avec tout le vivant « We are all kin » Champignons Animaux Plantes ! Us ! Protistes Bactéries
    40. 40. Sortez ! La Vie pulse ! Rencontrez vos cousins!
    41. 41. Vivre notre interdépendance radicale “Tous les soirs dans les villes, des millions de gens s'endorment dans la paix. C'est chose merveilleuse de penser à tous ces sommeils, cette confiance. On oublie les êtres nécessaires à ces respirations. Ce ne sont pas tant les plantes qui poussent en ville que les villes qui grandissent dans le monde des plantes.” Marie-Paule Nougaret
    42. 42. Dr. Gauthier Chapelle gauthier.chapelle@greenloop.eu www.greenloop.euinfo@biomimicry.eu Merci de votre attention !
    43. 43. Gaetan.Dartevelle@greenloop.eu Gauthier.Chapelle@greenloop.eu www.greenloop.euinfo@biomimicry.eu
    44. 44. LIFE PRINCIPLES 1 BE LOCALLY ATTUNED AND RESPONSIVE - use readily available materials and energy - cultivate cooperative relationships - use feedback loops - leverage cyclic processes © Biomimicry Group 2012 
    45. 45. LIFE PRINCIPLES 2 USE LIFE-FRIENDLY CHEMISTRY - build selectively with a small subset of elements - break down products into benign constituents - do chemistry in water © Biomimicry Group 2012 
    46. 46. LIFE PRINCIPLES 3 EVOLVE TO SURVIVE - replicate strategies that work - integrate the unexpected - reshuffle information © Biomimicry Group 2012 
    47. 47. LIFE PRINCIPLES 4 BE RESOURCE (MATERIAL AND ENERGY) EFFICIENT - use multi-functional design - use low-energy processes - recycle all materials - fit form to function © Biomimicry Group 2012 
    48. 48. LIFE PRINCIPLES 5 ADAPT TO CHANGING CONDITIONS - maintain integrity through self-renewal - embody resilience through variation, redundancy, and decentralization - incorporate diversity © Biomimicry Group 2012 
    49. 49. LIFE PRINCIPLES 6 INTEGRATE DEVELOPMENT WITH GROWTH - combine modular and nested components - build from the bottom-up - self-organize © Biomimicry Group 2012 
    50. 50. La “vieille” école (Brundtland 1987) Environnement Economie Social DD La définition du “développement durable”
    51. 51. Durabilité “forte” La “nouvelle” version (Passet 1979) Biosphère Sphère sociale Economie
    52. 52. Les experts sont tout autour de nous, et leur secteur de R&D en durabilité a 3,8 milliards d’années d’avance sur le nôtre… Le biomimétisme
    53. 53. Convertir de l’énergie comme une raie Dynamique des fluides AMS Active Membrane System EEL Energy
    54. 54. Energie de flux Matériaux compatibles Circularité Coopération & mutualisation Echelle territoriale/écosystémique
    55. 55. Colles inoffensives Columbia Forest Products (PureBond Technology) Adhérer comme une moule
    56. 56. Batteries Dans le laboratoire où il met au point ces batteries nouvelle génération, plus respectueuses de l’environnement et d’un rendement meilleur, il réalise soudain que derrière ses lunettes et gants de protection, il nage en permanence dans des produits chimiques terriblement dangereux. « Et j’ai pensé: Mais, attends une minute ! Tu veux créer un monde plus propre, avec des produits chimiques terriblement nocifs. C’est totalement stupide. C’est combattre le feu avec le feu. C’est essayer de sauver la nature en créant plus de pollution. C’est de la foutaise… »
    57. 57. Chitine des arthropodes Chimie basée sur l’eau
    58. 58. Reconnection to ourselves

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