Michael Pawlyn: Utiliser le génie de la nature en architecture

Je voudrais commencer par citer deux exemples brefs. Voici les glandes filières sur l'abdomen d'une araignée. Elles produisent six variétés de soie, tissée en une seule fibre, et elle est plus dure qu'aucune fibre produite par les humains. Ce que nous avons de plus approchant, c'est la fibre aramide. Et pour la fabriquer, il nous faut des températures extrêmes, des pressions extrêmes et beaucoup de pollution. Et pourtant, l'araignée parvient à le faire à température et pression ambiantes avec pour matériel brut des mouches mortes et de l'eau. Cela suggère qu'il nous reste encore un peu à apprendre. Ce scarabée peut détecter un incendie de forêt à une distance de 80 km. C'est à peu près 10 000 fois la portée des détecteurs d'incendie façonnés par l'homme. Et de surcroît, ce gars n'a aucun besoin d’un fil relié à une centrale électrique brûlant des combustibles fossiles.

Donc ces deux exemples donnent une idée du potentiel du biomimétisme. Si nous pouvions apprendre à fabriquer et faire à la façon de la nature, nous pourrions parvenir à économiser 10 fois, 100 fois, peut-être même 1 000 fois, notre consommation de ressources et d'énergie. Et si nous voulons faire progresser la révolution du développement durable, je crois qu'il y a trois changements principaux qu'il nous faut provoquer. Premièrement, des améliorations radicales du rendement de ressources. Deuxièmement, évoluer d'une utilisation des ressources qui est linéaire, gaspille, et pollue, à un modèle en circuit fermé. Et troisièmement, passer d'une économie de combustibles fossiles à une économie solaire. Et pour tous ces changements, je crois, le biomimétisme a plusieurs des solutions dont nous allons avoir besoin.

On pourrait considérer la nature comme un catalogue de produits, qui ont tous bénéficié de 3,8 milliards d'années de recherche et de développement. Et étant donné ce niveau d'investissement, il est sensé de le capitaliser. Donc je vais présenter quelques-uns des projets qui ont exploré ces idées. Commençons avec les améliorations radicales en rendement de ressources. Quand nous travaillions sur le Projet Eden, il nous fallait créer une très grande serre sur un emplacement qui était non seulement irrégulier, mais changeait continuellement parce qu'on faisait encore des extractions. C'était un sacré défi, et c'est en fait des exemples de la biologie qui ont fourni la plupart des indices. Par exemple, ce sont les bulles de savon qui nous ont aidés à générer une forme de construction qui fonctionnerait peu importe le niveau final du terrain. L'étude des grains de pollen, des radiolaires et des molécules de carbone nous a aidés à concevoir la solution structurelle la plus économique, utilisant des hexagones et des pentagones.

La prochaine étape c'était que nous voulions maximiser la taille de ces hexagones. Et pour faire cela il nous fallait trouver une alternative au verre, qui est vraiment très limité en ce qui concerne la taille des unités. Et dans la nature, il y a plusieurs exemples de structures très économiques basées sur des membranes pressurisées. Donc nous avons commencé à étudier ce matériau appelé ETFE. C'est un polymère à haute résistance. Et ce qu'on fait, c'est qu'on l'assemble en trois couches, on soude les bords, puis on le gonfle. Et ce qui est génial c'est qu'on peut le fabriquer en unités d'environ sept fois la taille maximale des unités de verre. Et il pèse seulement 1% du poids du double vitrage. Donc c'était une économie de facteur 100. Et nous avons découvert que nous étions entrés dans un cycle positif, dans lequel une découverte facilite la prochaine. Donc avec des coussins si larges et légers, il nous fallait beaucoup moins d'acier. Avec moins d'acier, nous laissions entrer plus de soleil, et par conséquent il ne nous fallait pas réchauffer beaucoup pendant l'hiver. Et avec une réduction du poids global de la superstructure, nous faisions de larges économies dans les fondations. Et à la fin du projet, nous avons calculé que le poids de cette superstructure était en fait inférieur au poids de l'air à l'intérieur du bâtiment.

Donc je pense que le Projet Eden est plutôt un bon exemple de la façon dont les idées de la biologie peuvent mener à des accroissements radicaux du rendement de ressources -- remplissant la même fonction, mais avec une fraction de la contribution de ressources. Et en vérité il y a un tas d'exemples dans la nature pour lesquels on pourrait se tourner vers des solutions similaires. Par exemple, on pourrait développer des structures de toits très efficaces, fondées sur les nénuphars géants d’Amazonie, des bâtiments entiers inspirés par des coquilles d'ormeaux, des ponts ultralégers inspirés par des cellules de plantes. Il y a un monde de beauté et de rendement à explorer ici, utilisant la nature comme un outil de conception.

Donc je veux maintenant revenir à cette idée du passage d'un système linéaire à un système de circuit fermé. La manière dont nous avons tendance à utiliser les ressources c'est que nous les extrayons, nous les transformons en produits de courte durée, et puis nous les jetons. La nature fonctionne très différemment. Dans les écosystèmes, le gaspillage d'un organisme devient le nutriment pour quelque chose d'autre dans le système. Et il y a quelques exemples de projets qui ont expressément essayé d’imiter les écosystèmes. Parmi mes préférés compte le projet “Du carton au caviar”, par Graham Wiles. Dans leur quartier il y avait beaucoup de magasins et de restaurants qui produisaient un tas de déchets alimentaires, plastiques et de carton. Cela se retrouvait dans une décharge. Et ce qui est astucieux c'est ce qu'ils ont fait avec les déchets de carton. Je vais continuer à parler pendant cette animation.

Donc ils étaient payés pour le collecter dans les restaurants. Ensuite ils l'ont déchiqueté et vendu aux centres équestres comme litière pour chevaux. Quand il était souillé, ils ont été payés de nouveau pour le ramasser. Ils l'ont mis dans des systèmes de compostage, qui ont produit un tas de vers, qu'ils ont utilisé pour nourrir des esturgeons de Sibérie, qui ont produit du caviar, qu'ils ont revendu aux restaurants. Donc cela a transformé un processus linéaire en un système de circuit fermé, et au passage a créé plus de valeur. Graham Wiles a continué à y ajouter de plus en plus d'éléments, transformant les flots de gaspillage en systèmes créant de la valeur. Et ainsi que les systèmes naturels ont tendance à accroître en diversité et en résistance, il y a réellement l’idée que, avec ce projet, le nombre de possibilités continue à augmenter. Et je sais que c'est un exemple étrange, mais je pense que les implications de cela sont tout à fait radicales, parce qu'il suggère que nous pourrions en fait transformer un grand problème, les déchets, en une opportunité énorme.

Et particulièrement dans les villes -- nous pourrions examiner la totalité du métabolisme des villes, et le voir comme une opportunité. Et c'est ce que nous faisons dans le projet dont je vais maintenant parler, le Projet Mobius, où nous essayons d'assembler plusieurs activités, toutes dans l'enceinte d'un seul bâtiment, pour que le gaspillage d'une puisse être le nutriment d’une autre. Et le genre d'éléments dont je parle sont, premièrement, un restaurant à l'intérieur d'une serre, productive, un peu comme celle-ci à Amsterdam, appelé De Kas. Ensuite, nous aurions un système de digestion anaérobie, qui pourrait s'occuper des déchets biodégradables des environs, les transformerait en chaleur pour la serre et en électricité dirigée vers le circuit principal. Nous aurions un système de traitement de l'eau pour traiter les eaux usées, les transformant en eau potable et générant de l'énergie des solides en utilisant seulement des plantes et des micro-organismes. Nous aurions une ferme piscicole nourrie avec les déchets végétaux de la cuisine et des vers du composte, fournissant des poissons pour le restaurant. Et nous aurions aussi un café, et ses déchets pourraient être utilisés comme substrat pour faire pousser des champignons.

Donc vous pouvez voir que nous réunissons des cycles de nourriture, d'énergie, d'eau et de déchets, tous dans l'enceinte d'un seul bâtiment. Et pour rigoler, nous avons proposé ceci pour un rond-point dans le centre de Londres, qui est à présent une véritable horreur. Quelques-uns d'entre vous vont le reconnaître. Avec juste un peu de planification, nous pourrions transformer une espace dominé par la circulation en un espace ouvert pour les gens, qui les reconnecte avec la nourriture et transforme les déchets en opportunités dans un circuit fermé.

Donc le projet final dont je veux parler est le projet de la forêt du Sahara, sur lequel nous travaillons en ce moment. Certains d'entre vous seraient étonnés d'entendre que des régions assez grandes de ce qui sont en ce moment des déserts, ont été boisés assez récemment. Donc par exemple, quand Jules César est arrivé en Afrique du Nord, des régions immenses d'Afrique du Nord étaient bardées de forêts de cèdres et de forêts de cyprès. Et durant l'évolution de la vie terrestre, c'était la colonisation de la terre par les plantes qui a aidé à créer le climat propice dont nous bénéficions à présent. Le contraire est aussi vrai. Plus on perd de la végétation, plus le changement climatique tendra à s’aggraver et conduira à plus de désertification. Et cette animation, ça montre l'activité photosynthétique au cours d'un certain nombre d'années. Et ce qu'on voit c'est que les confins de ces déserts, ils changent beaucoup. Et cela pose la question de si nous pouvons intervenir sur les conditions aux frontières pour arrêter, ou même renverser, la désertification.

Et si on examine certains des organismes qui ont évolué pour vivre dans les déserts, il y a des exemples incroyables d'adaptation au manque d'eau. Voici le ténébrien du désert, il a développé une façon de récolter sa propre eau potable dans le désert. Il s'y prend de cette façon : il sort la nuit, rampe au sommet d'une dune, et grâce à sa coquille noire mate, il est capable d'émaner de la chaleur au ciel pour devenir un peu plus froid que ses environs. Donc quand la brise humide souffle de la mer, il y a des gouttelettes d'eau qui se forment sur la coquille du scarabée. Juste avant le lever du soleil, il incline sa coquille, l'eau coule dans sa bouche, il boit un bon coup, et se cache pour le reste de la journée. Et l'ingéniosité, si on peut le dire, va encore plus loin. Si on regarde de près la coquille du scarabée, il y a plusieurs petites bosses là-dessus. Et ces bosses sont hydrophiles : elles attirent l'eau. Entre ces bosses il y a une finition cireuse, qui repousse l'eau. Et l'effet de cela est que, quand les gouttelettes commencent à se former sur les bosses, elles restent en boules serrées en sphères, ce qui veut dire qu'elles sont beaucoup plus mobiles qu’elles ne seraient si l'eau était seulement une couche d'eau distribuée autour de toute la coquille. Donc même s'il y a peu d’humidité dans l'air, le scarabée est encore capable de la récolter et la canaliser effectivement vers sa bouche. C'est donc un exemple étonnant d'une adaptation à un environnement avec des ressources très limitées -- et en ce sens, très pertinent au type d'épreuves auxquelles nous ferons face au cours des prochaines années, prochaines décennies.

Nous travaillons avec un type qui a inventé la serre à eau de mer.½ C'est une serre conçue pour des régions côtières arides, elle fonctionne avec un mur fait entièrement de grilles évaporantes : on fait couler l'eau de mer dessus pour que quand le vent souffle au travers, il attrape beaucoup d’humidité et soit rafraichi. Donc à l'intérieur c'est frais et humide, ce qui implique que les plantes ont besoin de moins d'eau pour pousser. Et puis à l’arrière de la serre, beaucoup de cette humidité se condense en eau potable selon un processus qui est effectivement identique à celui du scarabée. Et ce qu'ils ont découvert avec la première serre à eau de mer qui a été construite, c'est qu'elle produisait un peu plus d'eau fraîche que nécessaire pour prendre soins des plantes à l'intérieur. Donc ils ont tout simplement commencé à l'épandre sur les alentours. Et la combinaison de cela et l'humidité élevée avaient un effet assez spectaculaire dans les environs. Cette photo a été prise le jour de la fin de la construction, et à peine un an plus tard, elle ressemblait à cela. Donc c'était comme si une tache d'encre verte s'étendait depuis le bâtiment re-transformant un terrain aride en terrain biologiquement productif -- et en ce sens, allant au-delà de la conception durable pour réaliser la conception restauratrice.

Donc nous étions désireux d'augmenter l'échelle de ceci et d'appliquer le biomimétisme pour optimiser les avantages. Et quand on réfléchit à la nature, on pense souvent que tout est fondé sur la compétition. Mais en fait, dans les écosystèmes adultes, il est autant probable de trouver des exemples de relations symbiotiques. Donc un principe important du biomimétisme c'est de trouver des façons de rassembler des technologies en ensembles symbiotiques. Et la technologie que nous avons choisie comme partenaire idéal pour la serre à eau de mer est l'énergie solaire concentrée, qui emploie des miroirs de repérage automatique pour concentrer la chaleur du soleil et créer de l'électricité. Et simplement pour vous donner une idée du potentiel de l'énergie solaire concentrée, considérez que nous recevons 10 000 fois plus d'énergie solaire chaque année que nous utilisons en énergie sous toute autre forme -- 10 000 fois. Donc nos problèmes énergétiques ne sont pas insurmontables. C'est un défi pour notre ingéniosité. Et le genre de synergies dont je parle est que, premièrement, ces deux technologies fonctionnent très bien dans les déserts chauds et ensoleillés. L'énergie solaire concentrée a besoin d'une source d'eau déminéralisée. C'est exactement ce que la serre à eau de mer produit. Ce système crée beaucoup de chaleur gaspillée. Nous serons capables d'exploiter tout cela pour faire évaporer plus d'eau de mer et augmenter les avantages fortifiants. Et finalement, dans l'ombre sous les miroirs, c'est possible de cultiver toutes sortes de récoltes qui ne poussent pas en plein soleil. Donc voici ce à quoi ressemblerait cette installation. L'idée c'est que nous créons cette longue haie de serres orientées au vent. Nous aurions des centrales électriques d'énergie solaire concentrée à intervalle tout le long.

Certains d'entre vous se demandent ce que nous ferions avec tout le sel. Avec le biomimétisme, si on a une ressource sous-exploitée, on ne se demande pas : “Comment vais-je me débarrasser de ceci ?” On se demande : “Qu'est-ce que je peux ajouter au système pour créer plus de valeur ?” Et il s'avère que différentes choses cristallisent à des stades différents. Quand on fait évaporer l'eau de mer, la première chose qui se cristallise c'est le carbonate de calcium. Et cela s'accumule sur les évaporateurs -- et c'est ce qu'on voit sur l'image à gauche -- qui deviennent graduellement incrustés de carbonate de calcium. Donc après un moment, nous pourrions l'enlever, l'utiliser comme une matière de construction légère. Et si on considère le carbone contenu par cela, il serait sorti de l'atmosphère, serait entré la mer et puis serait enfermé dans une matière de construction.

Ensuite, c'est le chlorure de sodium. Ça aussi on peut le compresser en blocs de construction, comme ils ont fait ici. C'est un hôtel en Bolivie. Et après cela, il y a toutes sortes de composés et éléments que nous pouvons extraire, comme les phosphates, qu'il nous faut retourner au sol du désert pour le fertiliser. Et il y a la plupart des éléments de la table périodique dans l'eau de mer. Donc il devrait être possible d'extraire des éléments de valeur, comme le lithium pour des piles à haute performance. Et dans certaines régions du Golfe Persique, l'eau de mer, la salinité augmente régulièrement dû au déversement de saumure des centrales de dessalement. Et ça amène l'écosystème proche de l’effondrement. Maintenant nous pourrions rendre utile tout ce saumure gaspillé. Nous pourrions l'évaporer pour améliorer les avantages restaurateurs et capturer les sels, transformant un problème urgent de gaspillage en une grande opportunité. Le projet de la forêt du Sahara est vraiment un modèle de la façon dont nous pourrions créer de la nourriture sans émission de carbone, créer de l'énergie renouvelable abondante dans les régions du monde manquant le plus d'eau, tout en inversant la désertification dans certaines régions.

Donc revenant à ces grands défis dont je parlais au début : des améliorations radicales du rendement de ressources, fermer les circuits, et une économie solaire. Ils sont non seulement possibles, ils sont décisifs. Et je crois fermement qu'étudier la manière dont la nature résout les problèmes fournira beaucoup des solutions. Mais peut-être plus que tout, ce que cette réflexion fournit c'est une façon vraiment positive de s'occuper de la conception durable. Beaucoup trop des conversations à propos de l'environnement utilisent un langage vraiment négatif. Mais ici, il s'agit des synergies, de l'abondance et de l'optimisation. Et c'est un point important.

Antoine de Saint-Exupéry a dit une jour : “Si vous voulez construire une flottille de navires, vous ne restez pas assis à parler de menuiserie. Non, il vous faut éclairer les âmes des gens avec des visions de l'exploration des rivages éloignés.” Et c'est ce qu'il nous faut faire, alors soyons positifs, et faisons progresser ce qui pourrait être la période d'innovation la plus excitante que nous ayons jamais vue.

Merci.

(Applaudissements)