Architecture bio-inspirée : vers la conception d’habitats régénératifs

  • juil. 2017
  • Par Kalina Raskin , Directrice générale du CEEBIOS Estelle Cruz , Chargée de mission habitat
Pavillon météorosensitif HygroSkin (détail), Achim Menges en collaboration avec Olivier David Krieg et Steffen Reichert, Université de Stuttgart. Source : http://superarchitects.world/portfolio/hygroskin/
Pavillon météorosensitif HygroSkin (détail), Achim Menges en collaboration avec Olivier David Krieg et Steffen Reichert, Université de Stuttgart. Source : http://superarchitects.world/portfolio/hygroskin/

Les engagements politiques de la France dans le cadre du Grenelle de l’environnement et COP21 positionnent la rénovation et l’amélioration de la performance des enveloppes bâties comme pièce majeure dans la transition énergétique et l’évolution de la construction. Un changement de paradigme dans les méthodes de conception et rénovation est donc nécessaire afin de tendre vers des bâtiments à impact positif et régénératif.

Plusieurs certifications et recherches aujourd’hui très en amont abordent les thématiques de la rénovation et construction sous un angle “régénératif” tels que le Living Building Challenge - LBC, des actions de recherche à l’échelle européenne telles que l’action COST RESTORE. L’objectif de ces travaux théoriques et pratiques est de développer des méthodes de conception, construction et systèmes de rénovation produisant un impact positif sur l’environnement et le climat, soit la contribution à la régénération des écosystèmes et services écosystémiques associés (régulation, provision, aménités).
Le biomimétisme se définit comme le transfert des connaissances et principes des stratégies du vivant pour la conception innovante et durable (ISO 18458, 2015 ; ISO 18459, 2015). Cette approche présente un fort potentiel tant par le développement de nouveaux modèles disruptifs, que par l’intégration des enjeux de la durabilité (Ricard, P. 2015) (CGCC, 2012). Elle est ainsi reconnue comme un levier des orientations déjà largement adoptées, telles que l’écoconception, l’économie circulaire, la bio-économie, la croissance verte, la croissance bleue… Cet essor s’explique en grande partie par l’évolution simultanée de nos connaissances en biologie et celles des techniques de manufacture.
En architecture, la bio-inspiration est perçue comme une opportunité pour répondre aux enjeux de la conception de structures performantes, d’efficacité énergétique et d’optimisation des flux à l’échelle urbaine.
Parmi les exemples emblématiques de solutions techniques biomimétiques, citons Antoni Gaudi, Richard Buckminster Fuller et Otto Frei, pionniers en matière de bio-inspiration pour l’allègement des structures et l’optimisation des formes ou encore l’architecte Mick Pearce concepteur de bâtiments dont le système de ventilation est inspiré de celui des termitières (CEEBIOS, 2016) (Cruz, E. 2015).

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Pavillon météorosensitif HygroSkin, Achim Menges en collaboration avec Olivier David Krieg et Steffen Reichert, Université de Stuttgart. Source : http://superarchitects.world/portfolio/hygroskin/

En Europe, les universités de Stuttgart, Fribourg et Tubingen, en Allemagne, se sont fédérées pour créer un centre d’excellence dédié à la conception bio-inspirée de structures de construction, le SFB-TRR-141. Un des projets emblématiques est le pavillon HygroSkin co-conçu par les équipes d’architectes, ingénieurs et biologistes Achim Menges, Oliver David Krieg, Steffen Reichert, Jan Knippers ou encore Thomas Speck. L’analyse puis transfert de l’effet pomme de pin a permis le développement d’ouvertures capables de réagir à l’environnement. En effet, la pomme de pin s’ouvre par temps sec et se referme par temps humide pour protéger les graines qu’elle contient. L’ouvrage récent issu des travaux du SFB-TRR-141 « Biomimetic Research for Architecture and Building Construction » offre un panorama complet des connaissances développées par les chercheurs impliqués (Knippers, J. 2017).

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Pavillon météorosensitif HygroSkin, Achim Menges en collaboration avec Olivier David Krieg et Steffen Reichert, Université de Stuttgart. Source : http://superarchitects.world/portfolio/hygroskin/

Aux États-Unis, le projet interdisciplinaire Lloyd Crossing conçu par les agences Mithun (architectes) et GreenWorks (consultants architectes) propose une réhabilitation de l’écoquartier Lloyd, à Portland, dans l’Oregon. L’objectif était de repenser l’ensemble du quartier urbain de manière durable, respectueux de l’environnement et financièrement viable. L’étude détaillée des écosystèmes présents sur le site avant le développement urbain a permis de fixer des objectifs de performance écologiques et a abouti à une méthode éprouvée et fiable issue du système vivant observé. Plusieurs méthodologies intégrées et s’inspirant du vivant ont été jusque-là développées dans la lignée du Lloyd Crossing project telles que FIT – Fully Integrated Thinking et ESA – Ecosystem Services Analysis.

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Lloyd crossing project, « Pre-development metrics » et proposition d’aménagement du quartier pour 2050 ; utilisation de l’eau et énergie solaire. Image© par Mithun

En France, le CEEBIOS (Centre Européen d’Excellence en BIOmimétisme de Senlis) fédère aujourd’hui une quarantaine d’acteurs industriels, académiques et institutionnels afin d’implémenter la démarche biomimétique dans les pratiques d’innovation.
Ce centre se positionne comme structure d’intérêt général visant à fédérer le réseau de compétences en bio-inspiration, former et accompagner les projets innovants, notamment via le développement de deux groupes de travail sur l’habitat et les matériaux bio-inspirés. Opérationnels depuis 2 ans, ceux-ci fédèrent plusieurs acteurs du secteur du bâtiment tels que les groupes Eiffage, Vicat, Rabot Dutilleul, Elan, EGIS, Nobatek/INEF4 et des agences d’architecture. Ces partenaires CEEBIOS amorcent aujourd’hui des projets implémentant le biomimétisme. Parmi les premiers projets en bio-inspiration et architecture, le site Ordener à Senlis, siège du CEEBIOS, lance des travaux de rénovation en 2018 en ambitionnant d’être un emblème de l’architecture bio-inspirée française.
Un partenariat stratégique entre le CEEBIOS et NOBATEK/INEF4 vient d’être annoncé visant à développer les outils méthodologiques et techniques de mise œuvre de solutions bio-inspirées pour le bâtiment durable.
En particulier, le CEEBIOS lancera fin 2017 une thèse en partenariat avec le laboratoire MECADEV du Muséum d’Histoire Naturelle, dédiée au développement d’enveloppes bio-inspirées pour la rénovation. Ce laboratoire en biologie est spécialisé dans la compréhension des mécanismes adaptatifs et d’évolution du vivant.
En architecture la bio-inspiration présente donc un fort potentiel pour répondre aux actuels enjeux de la conception de structures performantes, d’efficacité énergétique et d’optimisation des flux à l’échelle urbaine. L’enjeu pour les prochaines années est le développement de d’avantage de cas d’étude concrets permettant la structuration des méthodes de conception.

Références :

. CEEBIOS, Etat de l’art habitat bio-inspiré, 2016.
. CGDD, Étude sur la contribution du biomimétisme à la transition vers une économie verte en France : état des lieux, potentiel, leviers, 2012
. Cruz, E., World Tour of Biomimicry, Research report in Biomimicry and Architecture. 2016.
. Fully Integrated Thinking : http://www.hok.com/thought-leadership/fully-integrated-thinking/
. Knippers, Jan, Klaus G. Nickel, and Thomas Speck, eds. Biomimetic research for architecture and
building construction: biological design and integrative structures. Vol. 8. Springer, 2017.
. McLennan, Jason F. “The Living Building Challenge v1. 0: In pursuit of true sustainability in the built
environment.” Cascadia Region Green Building Council (2006).
. Norme ISO Internationale 18458, Biomimétique — Terminologie, concepts et méthodologie, 2014.
. Norme ISO Internationale 18459, Biomimétisme - Intégration de la biomimétique dans les démarches d’éco-conception, 2017
. Zari, Maibritt Pedersen. “Ecosystem services analysis: Mimicking ecosystem services for regenerative urban design.” International Journal of Sustainable Built Environment 4.1 (2015): 145-157.

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