Cette rencontre franco-américaine était organisée en partenariat avec le Harte Research Institute basé à Corpus Christi aux Etats Unis, CEEBIOS et Myceco en France. L’événement était réparti sur trois demi-journées, les 13, 15 et 17 septembre durant lesquels trois importantes thématiques ont été discutées avec une approche basée sur le biomimétisme. 

Les points marquants qui en découlent sont les suivants :

I. Les innovations en énergie

Les énergies éoliennes, solaires et alternatives doivent relever les défis d’efficacité, d’environnement et d’économie

1. Production et exploitation 

• L’Université de Georgia Tech (USA) a opté pour l’utilisation de la piézoélectricité pour l’exploitation de plusieurs sources d’énergie telles que les ondes acoustiques, les énergies de vibrations ou encore le transfert de puissance par ultrason pour les appareils à faible consommation. Ces chercheurs visent à permettre aux systèmes auto-alimentés, tels que les réseaux de capteurs sans fil et les composants électroniques portables, de minimiser les coûts de maintenance et les déchets chimiques liés à l’utilisation de batteries conventionnelles,
• La production de l’hydrogène par photosynthèse artificielle semble être une approche attrayante pour une production d’énergie durable car elle produit des « carburants solaires » ou des matières premières pour la chimie sous une forme chimique stable et stockable H2O et de CO2, à partir d’énergie solaire. C’est l’approche basée sur le biomimétisme que l’Université de Pau (France) a adoptée pour répondre aux besoins énergétiques,
• La photocatalyse avec des nanoparticules métalliques optiquement actives serait une technologie prometteuse pour répondre aux demandes d’énergies à faible émission de CO2 selon les travaux menés par Syzygy Plasmonics (USA).

2. Efficacité énergétique et durabilité

• Les technologies à base de matériaux de structure Perovskite présentent une large polyvalence en termes d’applications énergétiques notamment pour la fabrication de cellules solaires tandem Silicium/Perovskite pour les applications de réseau, les cellules flexibles à jonction unique pour la construction photovoltaïque intégrée, les applications spatiales, la récupération d’énergie pour l’internet des objets (IoT) et l’approvisionnement énergétique des systèmes à combustible solaire. Ce sont des missions menées au CEA-INES (France) et à la Rice university (USA),
• L’exploitation énergétique du vent et du solaire grâce à une plateforme mixte composée d’éoliennes recouvertes d’un toit de panneaux photovoltaïques est une solution étudiée et mise en place par Unéole, une entreprise française qui a pour mission de développer le mix énergétique en zone urbaine à travers sa plateforme d’énergie mixte et ses études des vents. 

II. Le traitement de l’eau

Innovations et défis dans la gestion de l’eau, la gestion des déchets et le recyclage en équilibre avec la santé et la productivité des eaux qui nous entourent.

1. Politique et stratégie

• La stratégie du traitement de l’eau est vitale pour maintenir une durabilité des villes sur le court terme. Pour ce faire, La Filière Française de l’Eau précise qu’il est indispensable d’engager des stratégies communes et créer de nouvelles synergies entre les secteurs exploitant les ressources d’eau : agricole, alimentaire, industriel… etc, pour contrôler -comme pour l’empreinte carbone- l’empreinte “eau”, et l’intégrer dans une économie circulaire, le traitement des polluants incorporés et établir des bio-surveillances régulières. Le recours au biomimétisme permettrait d’accélérer l’innovation et apporterait des solutions durables à ces problématiques.

2. Détecteurs et instrumentation

• Pour lutter contre les algues nuisibles du type cyanobactérie, l’Université de Georgia Tech (USA) propose d’intégrer une multi-plateforme de “Cyano-traqueurs”  basée sur le cloud pour l’observation mondiale de la prolifération de ces bactéries et engage les scientifiques citoyens à surveiller les systèmes aquatiques,
• En se basant sur le biomimétisme, l’entreprise française Elwave, produit et commercialise des systèmes de détection, de caractérisation et de navigation électromagnétiques en exploitant le “sens électrique”, un mode de perception de poissons qui génèrent un champ électrique et analysent les perturbations de celui-ci à 360°. Cette technologie est utilisée dans de multiples applications telles que la détection d’objets et mines enfouis et la maintenance d’infrastructures offshore.   

3. Traitement de l’eau et conservation des zones côtières 

• Pour assurer la santé et la productivité des écosystèmes côtiers, les communautés de recherche, de politique et de gestion des ressources ont besoin de données pour comprendre comment ces écosystèmes fonctionnent et pour soutenir les efforts de gestion visant à équilibrer les besoins humains avec ceux de l’environnement. Au Harte Research Institute, une équipe a lancé un programme de responsabilisation citoyenne où un groupe de volontaires documentent les problèmes de qualité de l’eau, typiquement dans la baie de Baffin, au Texas, pour informer et mettre en place des moyens de conservation et de restauration,

• Au vu de l’importante croissance démographique, l’approvisionnement en eau est une question fondamentale pour subvenir aux besoins futurs. Le Tarrant Regional Water District (USA) se focalise sur la construction et le développement de zones humides comme stratégie de traitement de l’eau à grande échelle,

• La désalinisation de l’eau de mer est un des moyens de répondre aux besoins en eau potable. L’université de Montpellier (France) étudie la possibilité d’utiliser à grande échelle des systèmes de canaux artificiels composés de membranes biomimétiques hautement sélectives,

• Le biomimétisme est une stratégie de pointe pour élaborer des systèmes permettant de décontaminer l’eau de différents types de polluants tels que les nanoparticules ou les déchets pharmaceutiques. ChemBioPharm en France utilise des matériaux bio-inspirés à base de mucus de méduses pour créer des solutions innovantes pour une décontamination à l’échelle moléculaire.   

III. La résilience des villes 

Comment concilier croissance démographique, développement économique et environnement face au changement climatique?

1. Huîtres et érosion côtière

• Les huîtres peuvent constituer une infrastructure naturelle efficace pour lutter contre l’érosion côtière et les ondes de tempête dans les eaux estuariennes où elles peuvent prospérer. Les huîtres, à la fois sur les « récifs » naturels et artificiels, assurent de multiples services écosystémiques en plus la filtration de l’eau, la séquestration du carbone et la création d’un habitat pour les poissons. Le Harte Research Institute (USA) et la startup Grow Oyster Reef (USA) s’engagent à construire des récifs biomimétiques inspirés des récifs intacts pour attirer les huîtres embryonnaires et fournir une nutrition à un stade précoce.

2. Eco-designs et résilience des bâtiments en villes

• Comment développer la ville et ses réserves foncières, qui passent par la préservation de la nature et de la biodiversité existante tout en faisant face au changement climatique?  In-Situ Architecture (France), répond à cette question par la création d’un quartier biomimétique en Nouvelle Aquitaine avec un équilibre écologique équivalent à celui de la nature et qui évite le principe de zonage tout en favorisant une mixité programmatique des bâtiments : logements, bureaux, commerces de proximité, équipements.

• Le biomimétisme présente un intérêt croissant pour la conception architecturale et urbaine durable. Pour combler le manque important d’études concernant son application, CEEBIOS (France) a analysé les données de différents projets urbains intégrant le biomimétisme et ainsi identifié les tendances et les enjeux du marché français. Cette étude montre un intérêt croissant pour l’utilisation du biomimétisme, pour l’instant principalement appliqué aux systèmes de façades, toits et sols en se basant sur des modèles de plantes et les animaux. Néanmoins, le manque de sensibilisation des parties prenantes et le décalage entre l’état d’avancement de la recherche et ses applications constitue encore un défi à relever pour étendre son utilisation . 

• L’Alliance HQE-GBC (France) propose, à travers un cadre de définition bientôt disponible, une vision holistique de la résilience et de l’adaptation au changement climatique dans le bâtiment afin d’accompagner les acteurs et de faciliter leur mise en œuvre dans le secteur de la construction. Ce référentiel propose une approche multicritères et définit 5 axes et 15 leviers d’action pour agir : – 1. aménagement, services et coopération territoriale – 2. études et diagnostics écologiques du site – 3. formes, structures et composantes urbaines – 4. conditions de santé et de confort pour tous – 5. usages et comportements l’ensemble des outils déjà à la disposition des acteurs de la construction pour mieux prendre en compte les enjeux de résilience et d’adaptation dans leurs pratiques.

3. Innovation et solutions socio-économiques pour la résilience climatique

• Les villes du Golfe du Mexique sont vues en tant que systèmes socio-écosystémiques. Ce cadre conceptuel et méthodologique permet d’identifier les menaces et les risques auxquels sont confrontées les villes côtières du fait du changement climatique, en particulier, du point de vue de la planification et de la gestion urbaine. C’est l’étude menée au Harte Research Institute (USA) sur des villes côtières au Mexique, à Cuba et aux États-Unis (une dans chaque pays).
• Construire une résilience et une infrastructure côtières naturelles en utilisant une approche de financement unique : des Crédits de séquestration du carbone. , c’est l’initiative menée par le rayonnant Baker Institute de l’Université de Rice (USA) qui travaille sur le carbone du sol pour établir une zone tampon le long de la côte du Texas pour faire face aux crues soudaines. 

En conclusion, ce FAID « Green & Blue » a réuni un ensemble d’intervenants en provenance de France et des États-Unis, issus du milieu public ou privé,  pour partager leurs avancées respectives et proposer des solutions durables, bio-inspirées, résilientes et visionnaires concernant les enjeux climatiques dans les secteurs de l’énergie, de l’eau et du bâtiment. Lors de cette rencontre, plusieurs volontés de collaborations bilaterales ont émergé qui permettront de contribuer à renforcer les relations franco-américaines en faveur de la cause environnementale et encourager le travail en commun afin d’atteindre les objectifs des accords de Paris le plus rapidement possible.

Rédacteurs:

Lynda Amichi, attachée adjointe pour la science et la technologie, Houston

Renaud Seigneuric, attaché pour la science et la technologie, Houston