Architecture et design

La nature peut-elle humaniser la ville ?
1er épisode : Quand la nature inspire l’architecture

GAUDI

La crise écologique est aujourd’hui dans tous les discours. En France, rares sont les candidats aux Municipales qui ne se mettent pas au vert, prônant le retour de la nature en ville. Mais un simple « verdissement » de nos villes ne permettra pas de répondre aux défis environnementaux et sociétaux auxquels nous sommes confrontés. La nature a beaucoup plus à nous apprendre : elle a déjà eu 3,8 milliards d’années pour évoluer, s’adapter, survivre. Les architectes sont parmi les premiers à avoir compris qu’elle pouvait être une source puissante d’inspiration : d’un point de vue purement esthétique bien sûr, mais aussi « comportementale ». Voyons ainsi comment la nature peut devenir l’architecte de nos villes.

La nature comme source d’inspiration esthétique et symbolique

Déjà en 1502, Leonard de Vinci s’inspirait des ailes de l’oiseau pour concevoir sa machine volante. De tout temps, les architectes ont puisé leur inspiration de la nature, motivés d’abord pour des raisons esthétiques. L’Art Nouveau, qui cherche notamment à imiter la nature en effectuant des associations formelles et symboliques, est très représentatif de cette tendance.

Je n’invente rien, je copie le grand livre toujours ouvert de la nature“, disait Gaudi, l’un des pionniers de ce que l’on appelle le biomimétisme. Pour lui, l’architecture est comme une extension de la nature. En témoignent ses constructions baroques : les formes organiques ondulées et sinueuses sont partout, s’inspirant des structures de la nature et plus particulièrement des végétaux. La Sagrada Familia est l’exemple le plus frappant : des sculptures tortues y supportent les bases de certaines colonnes, des coupes de fruits géantes ornent les toits, tandis que la nef centrale est animée par la présence de piliers ramifiés, qui lui confèrent une apparence sylvestre.

Nef centrale de la Sagrada Familia à Barcelone : les piliers de la cathédrale s’élancent tels une forêt de chênes

 

Entrée principale de la Casa Milà à Barcelone. Gaudi s’inspire des formes baroques du papillon.

Encore aujourd’hui, les architectes aiment à copier les formes de la nature. Quand l’architecte Zaha Hadid imagine le nouvel aéroport de Pékin, elle le voit comme une étoile de mer géante.

Inauguré en 2019, le terminal cuivré de l’aéroport de Pékin, vu du ciel, est une véritable étoile de mer posé sur le sol. Il s’agit en fait d’une infrastructure tentaculaire de 700 000 m2.

Le Biomimétisme de propriété

L’intérêt esthétique et symbolique des formes de la nature est loin d’être la seule source d’inspiration : l’architecture s’inspire aussi et de plus en plus, grâce notamment aux avancées biologiques et technologiques, des propriétés énergétiques de la nature. Autrement dit, l’architecte cherche ici à imiter les stratégies élaborées par les organismes vivants pour se protéger et s’adapter à leur environnement.

Imiter les astuces de forme

  • Le Centre d’arts de Singapour et ses piquants de hérisson
La peau du durian, fruit exotique, a inspiré le travail des architectes pour thermoréguler de manière naturelle le bâtiment.

La surface du bâtiment est recouverte de losanges en aluminium, dont l’orientation est contrôlée par des capteurs de lumière photoélectriques. Ainsi, en fonction de la lumière du soleil, ces petits piquants font passer plus ou moins de lumière et donc de chaleur. Cette conception biomimétique a permis de diminuer de 30 % la consommation énergétique du bâtiment et de 55 % l’utilisation de l’éclairage artificiel.

  • Le Stade de Munich, et son toit aux allures d’une gigantesque toile d’araignée
Le toit du stade de Munich est directement inspiré des toiles d’araignée

La toile d’araignée est particulièrement résistante, non seulement en raison des qualités de ses fils de soie mais aussi de sa structure. Aussi, les architectures se sont inspirés de cette structure pour concevoir le toit du stade : les câbles verticaux agissent comme des portes-charges et répartissent le poids sur leurs points d’appui : les tensions sont ainsi réparties de manière égale.

  • Le projet Dragonfly, une aile géante de libellule dans le ciel de New-York
Dragonfly © Vincent Callebaut Architecture

Les ailes des libellules frappent à la fois par leur finesse, leur transparence et leur solidité. Elles bénéficient d’une très forte plasticité grâce aux fines nervures qui la composent, si bien qu’elles sont capables de porter 10 à 20 fois leur poids. L’architecte belge Vincent Callebaut s’est inspiré structurellement de ces ailes pour concevoir son projet de ferme urbaine dans New York. Cela lui a permis d’utiliser un minimum de matières construites, en laissant rentrer le plus de lumière possible dans le bâtiment.

  • L’arbre blanc à Montpellier (Hérault)

Qui ne s’est pas protégé à l’ombre d’un arbre ? Près de chez nous, à Montpellier, le cabinet OXO a imaginé un immeuble de logements s’inspirant des propriétés de l’arbre. Les larges balcons, à l’image des feuilles, offrent une protection naturelle contre le soleil et le vent, qui permet au bâtiment d’être naturellement beaucoup plus économe en énergie. Petit cocorico : cet arbre blanc a été élu plus bel immeuble au monde par le site spécialisé en architecture ArchDaily.

 

Copier le comportement du vivant

S’il est intéressant d’imiter structurellement certaines formes de la nature, l’intelligence comportementale de la faune et la flore inspire également le travail des architectes. Ici, ce n’est plus l’organisme lui-même qui est imité, mais la façon dont il se comporte.

  • L’Eastgate Building: le « génie civil » des termites

Les termites vivent le plus souvent dans des régions où les températures extérieures peuvent atteindre 50 degrés en pleine journée, et chuter en dessous de 0 degré la nuit. Leur habitacle, la termitière, leur permet de survivre à cet environnement grâce à un système de ventilation très efficace, qui maintient la température interne de la termitière à environ 27 degrés.

Au Zimbabwe, à Harare, l’architecte Mike Pearce s’est inspiré de ce système pour construire un bâtiment (l’Eastgate Centre) fonctionnant sans climatisation, capable d’autoréguler sa température intérieure. Grâce à ce système de ventilation naturelle et économique, le bâtiment consomme 35% d’énergie de moins que les autres immeubles du pays.

  • Le Skolkovo Innovation Center: la stratégie payante des pingouins empereurs sur la banquise

Quittons la chaleur de l’Afrique pour rejoindre le froid polaire des pôles, où là encore la nature développe des stratégies de survie, qui nourrissent le travail des architectes. Les températures peuvent y être extrêmes (jusqu’à – 40°C au mois de juin durant la longue nuit polaire, sans compter le blizzard qui peut encore faire baisser la température ressentie). Les chercheurs ont étudié comment les manchots empereurs pouvaient survivent à ces conditions. Leur secret : un plumage hors norme, mais aussi une organisation sociale millimétrée. Ainsi, les manchots se regroupent en forme de tortue en se serrant les uns aux autres pour constituer une barrière contre le froid et le vent.

Ce regroupement en « tortue » a inspiré le plan de masse d’un quartier destiné à accueillir les familles du Skolkovo Innovation Center. Une disposition qui permet de gagner naturellement 5 degrés de température.

Vers une ville biomimétique ?

Dans un écosystème naturel qui se porte bien, toute matière produite par un organisme est une ressource utile pour le développement d’un autre. Un bâtiment qui serait capable d’imiter ce processus naturel mais complexe, pourrait fonctionner de manière autonome et durable.

Le travail des architectes de demain ne doit-il pas viser à reproduire des écosystèmes entiers, au niveau d’un bâtiment, voire d’une ville ?

Une expérience de ce type est menée depuis plusieurs années à Kalundborg au Danemark : un fabricant de placoplâtre utilise les excès de gaz de la raffinerie pour chauffer le gypse. Les eaux de refroidissement de la même raffinerie profitent à l’usine de production électrique, etc… 26 contrats d’échanges de matières, d’eau ou d’énergie ont été signés entre la municipalité et les industriels. Ces flux évitent de pomper 3 millions de litres d’eau chaque année et économisent 20 000 tonnes de pétrole et 200 000 tonnes de gypse.

 

À l’heure où la smart city est confrontée à des enjeux écologiques et sociétaux toujours plus marqués, le biomimétisme offre des solutions applicables à nos environnements urbains. Les architectes l’ont bien compris ! Dans un second volet, nous nous attacherons à voir comment la nature, outre être une source d’inspiration architecturale, peut offrir des solutions pour rendre nos villes plus résilientes et plus humaines.

 

 

Crédits photos :

Sagrada Familia – pxhere cc0-icon CC0
Foret – piqsels – CC0

Casa mila : Jean-Christophe BENOIST |CC BY 3.0
Dreamdan CC BY SA 3.0

Aéroport de Pékin 王之桐 / CC BY-SA
tato grasso CC BY-SA

Centre d’arts de Singapour Formulax – CC BY SA 2.0
Durian – Unsplash

Stade munich – Arad Mojtahedi /
Public domain Cephas / CC BY-SA

Dragonfly © Vincent Callebaut Architecture
Ken billington – CC BY SA 3.0

Montpellier arbre blanc
Fickr mrjnl – cc BY NC ND 2.0  – pixabay

Eastgate BuildingDamien farrell – CC By 2.0
Pixabay

Skolkovo ©
Manchots – © researchgate