Innover en imitant ce que la nature fait de mieux

Publié le 26/09/2009 à 00:00, mis à jour le 28/11/2016 à 08:58

Innover en imitant ce que la nature fait de mieux

Publié le 26/09/2009 à 00:00, mis à jour le 28/11/2016 à 08:58

Par Jérôme Plantevin

Après une récession, les entreprises innovantes sont celles qui rebondissent le plus vite. Et, pour ce faire, pourquoi ne pas imiter ce que la nature fait de mieux ? L'approche qui consiste à puiser ses sources d'inspiration dans ce qui nous entoure pour nourrir la création industrielle ou encore pour reproduire artificiellement certaines propriétés d'un ou de plusieurs systèmes biologiques s'appelle le " biomimétisme ". Plusieurs entrepreneurs et chercheurs québécois ont adopté cette démarche pour se démarquer. Voici trois exemples inspirants.

Mieux capter le dioxyde de carbone: CO2 Solution

L'entreprise a investi 9,4 millions de dollars pour développer sa technologie et a recueilli 2,3 millions de dollars de financement en mai 2008.

" Les animaux et la nature peuvent être de formidables sources d'inspiration. Le corps humain aussi. " Glenn Kelly, président de CO2 Solution, connaît bien le biomimétisme. Son entreprise s'est en effet inspirée du corps humain et en particulier d'une enzyme, l'anhydrase carbonique, pour développer une plateforme biotechnologique permettant d'améliorer les techniques actuelles de capture du gaz carbonique (CO2).

" L'anhydrase carbonique capte et transforme le gaz carbonique chez les humains et les autres mammifères pendant la respiration, explique M. Kelly. Nous l'avons modifiée génétiquement et nous l'avons améliorée pour en faire un biocatalyseur qui offre une meilleure résistance aux hautes températures. Notre objectif : faire en sorte que cette enzyme soit capable de survivre dans des milieux où le pH est plus élevé. "

Le CO2 est le plus important gaz à effet de serre (GES). Il est émis à grande échelle par les centrales de production d'électricité, entre autres. Pour l'heure, les dirigeants de ces établissements n'ont pas vraiment de problèmes avec ce C02, mais à partir de 2010, un coût sera associé à l'émission de ce gaz. Les entreprises devront acheter des crédits de carbone - une sorte de permis d'émission de C02 - ou tout simplement réduire leurs émissions. " C'est là que nous intervenons. Ajouté à des solutions aminées au coeur de tours d'absorption de gaz des usines, notre biocatalyseur augmente la rentabilité des techniques actuelles de capture du carbone. Il capte mieux le gaz carbonique qui se trouve dans les solutions aminées à faible capacité de capture ", ajoute M. Kelly.

Les spécialistes de la capture des gaz préfèrent ces solutions, car elles n'exigent pas d'utiliser par la suite une grande quantité d'énergie pour récupérer le gaz carbonique et le stocker. " Notre biocatalyseur fait en sorte qu'il devient plus rentable d'installer des équipements de capture de carbone à proximité des cheminées des centrales plutôt que d'acheter des crédits de carbone. "

Les dirigeants de CO2 Solution ont déjà effectué un premier essai en milieu industriel à l'aluminerie d'Alcoa, à Deschambault. Ils ont également réalisé un essai à l'incinérateur de Québec pour démontrer l'efficacité et la stabilité de leur biocatalyseur. " Nous sommes toujours en phase de test. Nous prévoyons cette année démontrer l'efficacité de notre technologie dans le cadre d'un projet pilote qui servira de vitrine technologique. Nous avons bon espoir qu'en 2012-2013, des entreprises mondiales qui exploitent des centrales au charbon et qui produisent du pétrole à partir des sables bitumineux deviendront nos premiers clients et adopteront notre plateforme ", dit M. Kelly.

Des mousses de titane pour les os: Institut des matériaux industriels (CNRC)

Le projet de recherche sur les mousses de titane pour implants biomédicaux a débuté en 2000. " Au début, nous cherchions à développer des électrodes poreuses afin d'en améliorer la performance, mais très vite, nous avons constaté que ce que nous arrivions à produire, c'était des mousses poreuses semblables à ce qu'on trouve dans les os. " L'adage dit que le hasard fait bien les choses; mais si l'équipe de Louis-Philippe Lefebvre, chercheur au service de conception des matériaux de pointe et chef du projet à l'Institut des matériaux industriels (IMI) du Conseil national de recherches Canada, n'avait pas eu le réflexe biomimétique, leur révolutionnaire mousse de titane pour implants biomédicaux n'aurait jamais vu le jour.

" Nous avons donc commencé à nous documenter et nous avons constaté que les implants utilisés dans l'industrie biomédicale étaient loin d'être parfaits. De nombreux problèmes de flexibilité pouvaient provoquer des déchaussements de l'implant. Nos mousses avaient donc un grand potentiel commercial ", dit le chercheur.

À ce moment-là, l'équipe de M. Lefebvre abandonne le projet d'électrode poreuse en cuivre et en nickel et se consacre au développement de mousses en titane - un matériau plus biocompatible que le cuivre et le nickel - dont la structure doit imiter celle des os.

À force de travail, ils ont mis au point un procédé qui permet de créer des mousses de titane qui présentent différents degrés de porosité et des pores de tailles diverses offrant une rugosité élevée. " Cette dernière caractéristique permet d'obtenir une bonne friction avec les os et procure aux implants la stabilité initiale nécessaire. La structure poreuse permet à l'os de croître à l'intérieur du matériau et favorise l'intégration de l'implant dans la structure osseuse. Enfin, la porosité donne à l'implant une rigidité semblable à celle des os et une bonne compatibilité mécanique qui procurent une stabilité à long terme ", explique M. Lefebvre.

Un premier contrat de licence a été signé avec la torontoise OpenCell Biomed, qui fabrique et commercialise désormais des implants dentaires contenant la mousse de titane de l'IMI. L'équipe de M. Lefebvre est par ailleurs en discussion avec une dizaine d'autres fabricants d'implants orthopédiques.

Un projet immobilier naturellement ingénieux en Gaspésie: Contact Nature

Site récréotouristique développé par la coopérative de solidarité Contact de Saint-Elzéar, en Gaspésie. Le projet est en phase de conceptualisation. Les travaux doivent être lancés en 2011. Le site sera opérationnel un an plus tard. Certains promoteurs immobiliers québécois devraient en prendre bonne note. Au lieu de raser bêtement des bosquets et des forêts ou de détruire des milieux naturels pour y faire passer plus rapidement leurs grues et leurs bulldozers et y construire des bâtiments énergivores, pourquoi ne pas profiter des forces de la nature et du milieu naturel en question pour lancer des projets naturellement ingénieux et efficace ?

C'est ce que se sont dit les responsables de la coopérative de solidarité Contact de Saint-Elzéar de Bonaventure, en Gaspésie, lorsqu'ils ont mis en oeuvre leur projet Contact Nature, sorte de " Club Med " équitable, à la fois lieu de vacances enrichissant et équilibré entre la vie moderne et la redécouverte de la nature et vitrine technologique du développement durable.

Le site s'étendra sur 30 kilomètres carrés et comprendra une auberge centrale qui servira de pavillon d'accueil et d'hébergement et de restaurant ainsi que de centre de congrès, et plusieurs domaines à thème.

" Actuellement, nous en sommes à la phase de conceptualisation et nous cherchons surtout à intégrer certains grands principes de l'écologie générale ou plutôt du fonctionnement des écosystèmes naturels dans notre village du futur ", dit Pierre Etcheverry, directeur scientifique chez Contact.

Par exemple, pour le système de traitement des eaux du site, l'équipe de Contact entend s'inspirer du delta de l'Okavango, situé au Botswana, en Afrique, ainsi que des bassins de décantation avec filtration par plantes aquatiques des systèmes lagunaires. " La piscine sera aussi écologique, grâce à des plantes aquatiques filtrantes sur les bords et à un renouvellement des eaux effectué par la rivière attenante ", dit ce biologiste.

Autre exemple : pour la distribution spatiale des bâtiments et des différents domaines thématiques, l'équipe de Contact entend privilégier une répartition qui permettra d'obtenir le maximum d'heures d'ensoleillement. Un peu comme certaines plantes en montagne parviennent à bénéficier de la plus grande photopériode et d'une exposition minimale aux mauvaises conditions climatiques.

" La nature a passé trois milliards d'années à faire de la R-D. Elle recèle des richesses et formidables pour l'humanité ", note M. Etcheverry. Pourquoi alors ne pas en profiter et gagner un temps précieux en évitant de chercher sans cesse à réinventer la roue ?

" La démarche biomimétique en est à ses tout premiers pas dans notre organisation, mais elle ira en s'amplifiant au fur et à la mesure que notre expertise se développera ", ajoute Pierre Etcheverry.

Quelques technologies remarquables inspirées de la nature

1- Des maillots de... requin

Pour les nageurs, tous les moyens sont bons pour gagner les fractions de secondes qui les séparent du podium. Les fabricants de maillots de bain l'ont compris et se sont lancés dans une frénétique course à l'innovation technologique au cours des dernières années. Objectif : reproduire la peau de requin afin que les nageurs glissent plus facilement dans l'eau.

L'entreprise américaine Speedo commercialise depuis 2004 des maillots inspirés des caractéristiques de la peau des requins. Son dernier maillot, le LZR Racer, a été porté par plusieurs nageurs, dont l'Américain Michael Phelps lors des Jeux olympiques de 2008 à Beijing. Résultat : une flopée de records mondiaux ont été abaissés au Cube d'eau, et Phelps a écrit une page d'histoire de la natation olympique. Il a remporté huit médailles d'or et fracassé la marque de sept médailles d'or de Mark Spitz, atteinte en 1972, à Munich. " Quand j'entre dans l'eau, je me sens comme une fusée ", faisait remarquer M. Phelps l'an dernier. " Comme un requin ", aurait pu ajouter le nageur américain. Les requins nagent à de grandes vitesses - près de 100 km/h dans le cas du mako - et doivent leur vélocité à leur peau. Cette dernière est couverte de petits canaux dans lesquels l'eau s'engouffre. Ces canaux génèrent de minuscules tourbillons qui attirent l'eau près du corps de l'animal et réduisent l'effet de résistance. Ce phénomène est connu sous le nom d'" effet riblet ".

Le LZR Racer a été conçu de façon à comprimer tout le corps du nageur pour lui donner une forme plus droite et lui permettre de fendre l'eau avec plus de puissance et d'agilité. Speedo n'est pas seule sur le terrain de l'innovation technologique. Le maillot de la société italienne Jaked a fait la pluie et le beau temps lors des championnats mondiaux aquatiques de Rome, en juin. Ce maillot est entièrement fait de polyuréthane, alors que le Speedo est composé de plaques de polyuréthane.

La gloire de la société italienne sera éphémère, car la Fédération internationale de natation interdira dès 2010 les combinaisons tout-polyuréthane.

2- Le Velcro de Rex

Observer les animaux qui nous entourent est payant. Parlez-en à Georges de Mestral. On doit à cet inventeur suisse le Velcro, cet ingénieux système d'attache constitué de deux morceaux de tissu nylon, l'un présentant des milliers de petites boucles et l'autre des milliers de petits crochets, dont l'idée lui est venue un jour en observant son chien. De retour d'une promenade à la fin de la Deuxième Guerre mondiale, M. de Mestral remarqua qu'il était difficile d'enlever les fleurs de bardane accrochées à la fourrure de son chien. Il observa ces fleurs au microscope et remarqua qu'elles avaient de petits crochets élastiques qui s'accrochaient aux mailles des tissus. Lorsqu'on les décrochait, ils reprenaient leur forme. Fort de cette observation, M. de Mestral développa le Velcro qui devint le grand rival de la fermeture éclair et des lacets. Le mot " Velcro " est né de la combinaison des mots " velours ", qui désigne la texture à boucles, et " crochets ". De Mestral vendit les droits de son invention dans les années 1950 et récolta des millions de dollars.

3- Des termites immobilières

" Les termites africaines ont mis des milliards d'années à peaufiner la performance de leur habitat. Alors pourquoi ne pas les imiter ? " L'architecte britannique Mick Pearce n'a pas hésité à s'inspirer des macrotermes michaelseni et de leur formidable technique de construction permettant de maintenir nuit et jour la température interne de la termitière à 31 degrés Celsius alors que la température extérieure varie de 3 à 42 degrés. Il a conçu l'Eastgate Centre, à Harare, au Zimbabwe, un bâtiment doté d'un système de climatisation nouveau genre : la nuit, des ventilateurs poussent l'air frais de l'extérieur dans le bâtiment et ainsi le refroidissent. Durant le jour, l'air à l'intérieur se réchauffe et est évacué progressivement par une quarantaine de cheminées sur le toit du Centre. De plus petits ventilateurs renouvellent l'air intérieur pendant le jour. L'Eastgate Centre a ouvert ses portes en 1996; il offre 60 000 pieds carrés (pi2) de locaux commerciaux, 260 000 pi2 de locaux de bureaux et 450 places de stationnement. Il utilise 10 % d'énergie de moins qu'un bâtiment commercial de taille similaire; au cours des cinq premières années d'exploitation, il a permis à Old Mutual, le propriétaire du centre, d'économiser 3,5 millions de dollars en frais généraux.

4- Des éoliennes à bosses

Les baleines à bosse et les rorquals remplissent les coffres des croisiéristes du Saint-Laurent, mais elles pourraient aussi servir aux producteurs d'électricité. WhalePower, une entreprise de Toronto, s'est inspirée de ces mammifères marins pour créer des pales d'éolienne. Les baleines à bosse se servent des tubercules de leurs nageoires pectorales pour mieux nager. Les chercheurs de WhalePower ont reproduit et affiné ces tubercules pour les installer sur le bord d'attaque de pales d'éoliennes nouveau genre.

" Nous avons testé nos pales à l'Institut de l'énergie éolienne du Canada sur une petite turbine éolienne de 25 kilowatts construite par Wenvor Technologies. Nous avons constaté qu'elles permettaient de produire 20 % de plus d'énergie qu'une pale normale ", dit Stephen Dewar, vice-président, affaires, et directeur de R-D de WhalePower. L'éolienne assemblée avec ces pales dentées est aussi moins bruyante.

Il s'agit d'un progrès majeur si l'on considère qu'accroître le rendement de 1 à 2 % sans augmenter le bruit relève de l'exploit. Pour l'heure, la technologie de WhalePower est utilisée par Envira-North Systems, un fabricant ontarien de ventilateurs de plafond. Il propose une gamme de ventilateurs dotés de pales à bosses qui nécessitent moins d'énergie pour refroidir les pièces. WhalePower est aussi en discussion avec plusieurs fabricants d'éoliennes.

5- Des métaux super-hydrophobes

Les transporteurs aériens rêvent tous de moteurs d'avion ou d'ailes sur lesquelles ne se formerait plus de glace. Ils n'auraient plus à déglacer leurs appareils à coups de jets de glycol et d'éthylène glycol, des produits chimiques toxiques et coûteux. Ce rêve est en voie de devenir réalité grâce aux chercheurs du Global Research Center de General Electric, qui ont développé une technique de traitement des métaux qui permet à ceux-ci de repousser l'eau, puisque l'eau forme des gouttes qui ne collent pas à la surface. Les chercheurs de GE se sont inspirés de la surface des fleurs de lotus sur laquelle l'eau ruisselle sans jamais la mouiller. Ces fleurs ont une texture particulière due à une rugosité nanométrique naturelle qui fait en sorte que les gouttes n'adhèrent presque pas à la surface et roulent en emportant les poussières qui s'y trouvent. Cet effet super-hydrophobe, aussi appelé " effet de lotus ", a déjà été appliqué à des tissus, à des surfaces plastiques et à certains types de peinture et de verre.


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