Architecture biomimétique

L’architecture biomimétique est une philosophie contemporaine de l’architecture qui cherche des solutions pour la durabilité dans la nature, non pas en reproduisant les formes naturelles, mais en comprenant les règles qui régissent ces formes. C’est une approche multidisciplinaire de la conception durable qui suit un ensemble de principes plutôt que des codes stylistiques. Il fait partie d’un mouvement plus large connu sous le nom de biomimétisme, qui est l’examen de la nature, de ses modèles, de ses systèmes et de ses processus dans le but de gagner de l’inspiration afin de résoudre des problèmes créés par l’homme.

Histoire
L’architecture a longtemps tiré de la nature comme source d’inspiration. Le biomorphisme, ou l’incorporation d’éléments naturels existants en tant qu’inspiration dans la conception, a probablement commencé avec le début des environnements artificiels et reste présent aujourd’hui. Les anciens Grecs et Romains ont incorporé des motifs naturels dans le design tels que les colonnes inspirées des arbres. Les vrilles arabesques tardives et byzantines sont des versions stylisées de l’acanthe. La volière de Varro à Casinum de 64 av. J.-C. a reconstruit un monde en miniature. Un étang entourait une structure en dôme à une extrémité qui contenait une variété d’oiseaux. Un portique à colonnades de pierre avait des colonnes intermédiaires d’arbres vivants.

L’église de la Sagrada Família d’Antoni Gaudi, commencée en 1882, est un exemple bien connu d’utilisation des formes fonctionnelles de la nature pour répondre à un problème structurel. Il a utilisé des colonnes qui ont modélisé les canopées ramifiées des arbres pour résoudre les problèmes statiques dans le soutien de la voûte.

L’architecture organique utilise des formes géométriques inspirées par la nature et cherche à reconnecter l’humain avec son environnement. Kendrick Bangs Kellogg, un architecte organique pratiquant, croit que «par-dessus tout, l’architecture organique devrait constamment nous rappeler de ne pas prendre Mère nature pour acquise – travailler avec elle et lui permettre de guider votre vie. Inhibez-la, et l’humanité sera la perdante. »Cela correspond à un autre principe directeur, à savoir que la forme doit suivre le flux et non travailler contre les forces dynamiques de la nature. Le commentaire de l’architecte Daniel Liebermann sur l’architecture organique en tant que mouvement met en évidence le rôle de la nature dans la construction: «… une meilleure compréhension de notre vision, de notre esprit et de nos yeux, est le fondement de tout ce qui est organique. L’œil et le cerveau de l’homme ont évolué au cours des temps, dont la plupart se trouvaient dans le vaste paysage non entravé et non asphalté de notre biosphère édénique! Nous devons aller à la Nature pour nos modèles maintenant, c’est clair! »Les architectes organiques utilisent des solutions artificielles avec une esthétique inspirée par la nature pour faire prendre conscience de l’environnement naturel plutôt que de s’appuyer sur les solutions naturelles pour résoudre les problèmes humains.

L’architecture métabolique, un mouvement présent au Japon après la Seconde Guerre mondiale, a souligné l’idée d’un changement sans fin dans le monde biologique. Les métabolistes ont fait la promotion d’une architecture flexible et de villes dynamiques qui pourraient répondre aux besoins d’un environnement urbain changeant. La ville est assimilée à un corps humain en ce que ses composantes individuelles sont créées et deviennent obsolètes, mais l’ensemble de l’entité continue à se développer. Comme les cellules individuelles d’un corps humain qui grandissent et meurent bien que le corps humain continue à vivre, la ville est aussi dans un cycle continu de croissance et de changement. La méthodologie de Métabolistes considère la nature comme une métaphore de l’homme. Helix City de Kisho Kurokawa est modelée sur l’ADN, mais l’utilise comme une métaphore structurelle plutôt que pour ses qualités sous-jacentes de son objectif de codage génétique.

L’architecture biomimétique va au-delà de l’utilisation de la nature comme source d’inspiration pour les composants esthétiques de la forme bâtie, mais cherche plutôt à utiliser la nature pour résoudre les problèmes de fonctionnement du bâtiment. Biomimétisme signifie imiter la vie et provient des mots grecs bios (vie) et mimesis (imiter). Le mouvement est une branche de la nouvelle science définie et popularisée par Janine Benyus dans son livre Biomimicry: Innovation Inspired by Nature de 1997 qui étudie la nature puis imite ou s’inspire de ses conceptions et processus pour résoudre les problèmes humains. Plutôt que de considérer le bâtiment comme une machine à vivre, le biomimétisme demande aux architectes de considérer un bâtiment comme une chose vivante pour un être vivant.

Caractéristiques
L’architecture biomimétique utilise la nature comme modèle, mesure et mentor pour résoudre des problèmes en architecture. Ce n’est pas la même chose que l’architecture biomorphique, qui utilise les éléments naturels existants comme sources d’inspiration pour les composants esthétiques de la forme. Au lieu de cela, l’architecture biomimétique regarde la nature comme un modèle pour imiter ou s’inspirer de conceptions et de processus naturels et l’applique à l’homme. Il utilise la nature comme mesure qui signifie que le biomimétisme utilise une norme écologique pour juger de l’efficacité des innovations humaines. La nature en tant que mentor signifie que le biomimétisme n’essaie pas d’exploiter la nature en en extrayant des biens matériels, mais valorise la nature comme quelque chose que les humains peuvent apprendre.

Les innovations architecturales qui répondent à l’architecture n’ont pas à ressembler à une plante ou à un animal. Lorsque la forme est intrinsèque à la fonction d’un organisme, alors un bâtiment modelé sur les processus d’une forme de vie peut finir par ressembler à l’organisme. L’architecture peut imiter les formes, les fonctions et les processus naturels. Bien qu’il s’agisse d’un concept contemporain à l’ère de la technologie, le biomimétisme n’implique pas l’intégration de technologies complexes dans l’architecture. En réponse aux mouvements architecturaux antérieurs, l’architecture biomimétique s’efforce d’augmenter radicalement l’efficacité des ressources, de travailler dans un modèle en boucle fermée plutôt que linéaire (travailler dans un cycle fermé qui n’a pas besoin de ressources constantes pour fonctionner) et compter sur l’énergie solaire. l’énergie au lieu des combustibles fossiles. L’approche de conception peut fonctionner du design à la nature ou de la nature au design. La conception à la nature signifie identifier un problème de conception et trouver un problème parallèle dans la nature pour une solution. Un exemple de ceci est la voiture bionique de DaimlerChrysler qui s’est tournée vers le poisson-coffre pour construire un corps aérodynamique. La méthode de la nature à concevoir est une conception inspirée par la solution biologiquement inspirée. Les concepteurs commencent avec une solution biologique spécifique et l’appliquent au design. Un exemple de ceci est la peinture de Lotus de Sto, qui est autonettoyante, une idée présentée par la fleur de lotus, qui émerge propre des eaux marécageuses.

Trois niveaux de mimétisme
La biomimétisme peut fonctionner à trois niveaux: l’organisme, ses comportements et l’écosystème. Les bâtiments au niveau de l’organisme imitent un organisme spécifique. Travailler à ce niveau seul sans imiter la façon dont l’organisme participe dans un contexte plus large peut ne pas être suffisant pour produire un bâtiment qui s’intègre bien avec son environnement parce qu’un organisme fonctionne toujours et répond à un contexte plus large. Au niveau du comportement, les bâtiments imitent la façon dont un organisme se comporte ou se rapporte à son contexte plus large. Au niveau de l’écosystème, un bâtiment imite le processus naturel et le cycle du grand environnement. Les principes écosystémiques découlent du fait que les écosystèmes (1) dépendent de la lumière solaire contemporaine; (2) optimiser le système plutôt que ses composants; (3) sont adaptés aux conditions locales et en dépendent; (4) sont divers dans les composants, les relations et l’information; (5) créer des conditions favorables à une vie soutenue; et (6) s’adapter et évoluer à différents niveaux et à des rythmes différents. Essentiellement, cela signifie qu’un certain nombre de composants et de processus constituent un écosystème et qu’ils doivent travailler les uns avec les autres plutôt que contre pour que l’écosystème fonctionne bien. Pour que la conception architecturale imite la nature au niveau de l’écosystème, elle devrait suivre ces six principes.

Exemples de biomimétisme en architecture

Niveau de l’organisme
Au niveau de l’organisme, l’architecture regarde l’organisme lui-même, appliquant sa forme et / ou ses fonctions à un bâtiment.

La tour Gherkin de Norman Foster (2003) a une peau hexagonale inspirée de l’éponge de panier de fleurs de Vénus. Cette éponge se trouve dans un environnement sous-marin avec de forts courants d’eau et son exosquelette en forme de treillis et sa forme arrondie aident à disperser ces contraintes sur l’organisme.

The Eden Project (2001) à Cornwall, Angleterre est une série de biomes artificiels avec des dômes modélisés après des bulles de savon et des grains de pollen. Les architectes de Grimshaw se sont tournés vers la nature pour créer une forme sphérique efficace. Les bulles hexagonales géodésiques résultantes gonflées avec de l’air ont été construites en éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), un matériau à la fois léger et résistant. La superstructure finale pèse moins que l’air qu’elle contient.

Niveau de comportement
Sur le plan du comportement, le bâtiment imite la façon dont l’organisme interagit avec son environnement pour construire une structure qui peut également s’intégrer sans résistance dans son environnement.

Termite monticules Namibie
Le Centre Eastgate, conçu par l’architecte Mick Pearce en collaboration avec les ingénieurs d’Arup Associates, est un grand complexe commercial et de bureaux situé à Harare, au Zimbabwe. Afin de minimiser les coûts potentiels de la régulation de la température intérieure du bâtiment, Pearce se tourna vers les monticules auto-réfrigérants des termites africains. Le bâtiment n’a pas de climatisation ni de chauffage mais régule sa température avec un système de refroidissement passif inspiré par les monticules auto-réfrigérants des termites africains. La structure, cependant, n’a pas besoin de ressembler à un monticule de termites pour fonctionner comme un et esthétiquement dessine à la place de la maçonnerie indigène zimbabwéenne.

Le Qatar Cacti Building conçu par Aesthetics Architects, basé à Bangkok, pour le ministère des Affaires municipales et de l’Agriculture est un bâtiment projeté qui utilise la relation du cactus à son environnement comme un modèle pour la construction dans le désert. Les processus fonctionnels silencieux au travail sont inspirés par la façon dont les cactus se soutiennent dans un climat sec et brûlant. Les stores des fenêtres s’ouvrent et se ferment en réponse à la chaleur, tout comme le cactus transpire la nuit plutôt que pendant la journée pour retenir l’eau. Le projet atteint le niveau de l’écosystème dans son dôme botanique adjacent, dont le système de gestion des eaux usées suit des processus qui conservent l’eau et qui produisent un minimum de déchets. L’incorporation d’organismes vivants dans la phase de décomposition des eaux usées minimise la quantité de ressources énergétiques externes nécessaires pour accomplir cette tâche. Le dôme créerait un climat et un espace aérien contrôlé qui peut être utilisé pour la culture d’une source de nourriture pour les employés.

Niveau de l’écosystème
Construire au niveau de l’écosystème implique d’imiter la façon dont les environnements travaillent ensemble et tendent à être à l’échelle urbaine ou un projet plus vaste avec plusieurs éléments plutôt qu’une structure solitaire.

Le projet Cardboard to Caviar, fondé par Graham Wiles à Wakefield, au Royaume-Uni, est un système cyclique en circuit fermé utilisant les déchets comme nutriment. Le projet paie les restaurants pour leur carton, le déchiquette et le vend aux centres équestres pour la litière pour chevaux. Ensuite, la litière souillée est achetée et mise dans un système de compostage, qui produit beaucoup de vers. Les vers sont nourris au poisson rogue, qui produit du caviar, qui est vendu aux restaurants. Cette idée de gaspillage pour l’un comme nutriment pour un autre a le potentiel d’être traduite dans des villes entières.

Le Sahara Forest Project, conçu par la firme Exploration Architecture, est une serre dont l’objectif est de n’utiliser que l’énergie solaire pour fonctionner comme un système zéro déchet. Le projet est au niveau de l’écosystème parce que ses nombreuses composantes travaillent ensemble dans un système cyclique. Après avoir constaté que les déserts étaient autrefois couverts de forêts, Exploration a décidé d’intervenir aux frontières de la forêt et du désert pour inverser la désertification. Le projet imite le dendroctone du désert namibien pour lutter contre le changement climatique dans un environnement aride. Il tire sur la capacité du coléoptère à réguler lui-même sa température corporelle en accumulant de la chaleur le jour et à collecter des gouttelettes d’eau qui se forment sur ses ailes. La structure de la serre utilise de l’eau salée pour assurer le refroidissement par évaporation et l’humidification. L’air évaporé se condense en eau douce permettant à la serre de rester chauffée la nuit. Ce système produit plus d’eau que les plantes de l’intérieur ont besoin de sorte que l’excès est craché pour les plantes environnantes à croître. Les centrales solaires fonctionnent à partir de l’idée que les relations symbiotiques sont importantes dans la nature, recueillant le soleil tout en fournissant de l’ombre aux plantes pour qu’elles poussent. Le projet est actuellement dans sa phase pilote.

Lavasa, en Inde, est une ville de 8000 acres proposée par HOK (Hellmuth, Obata et Kassabaum) prévue pour une région de l’Inde soumise à l’inondation de la mousson. L’équipe de HOK a déterminé que l’écosystème original du site était une forêt de feuillus humide avant qu’il ne devienne un paysage aride. En réponse à l’inondation de la saison, ils ont conçu les fondations du bâtiment pour stocker l’eau comme les anciens arbres l’ont fait. Les toits de la ville imitent la feuille de figuier de banian en regardant son système de goutte-à-goutte qui permet à l’eau de s’écouler tout en nettoyant sa surface. La stratégie visant à déplacer l’eau excédentaire par les canaux est empruntée aux fourmis locales qui exploitent des canaux à trajets multiples pour détourner l’eau de leurs nids.

des reproches
La biomimétisme a été critiqué pour avoir écarté l’homme de la nature en définissant les deux termes comme séparés et distincts les uns des autres. La nécessité de catégoriser l’humain comme distinct de la nature confirme la définition traditionnelle de la nature, à savoir que ce sont ces choses ou ces systèmes qui naissent indépendamment de l’intention humaine. Joe Kaplinsky affirme en outre qu’en s’appuyant sur la conception de la nature, la biomimétisme risque de présumer la supériorité des solutions naturelles par rapport à l’homme. En idolâtrant les systèmes de la nature et en dévaluant la conception humaine, les structures biomimétiques ne peuvent pas suivre l’environnement créé par l’homme et ses problèmes. Il soutient que l’évolution au sein de l’humanité est basée culturellement sur les innovations technologiques plutôt que sur l’évolution écologique. Cependant, les architectes et les ingénieurs ne basent pas leurs conceptions strictement hors de la nature mais seulement utilisent des parties de lui comme source d’inspiration pour des solutions architecturales. Puisque le produit final est en fait une fusion de la conception naturelle et d’une innovation humaine, la biomimétisme peut en fait être interprétée comme une mise en harmonie de l’homme et de la nature.