L'avenir de la construction est vivant, vert et minéralisant

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Imaginez que le béton de vos murs, certains matériaux de revêtement, ou même les tuiles de votre toit, soient vivants. Imaginez que, grâce à la photosynthèse, ils captent le dioxyde de carbone de l'atmosphère et le précipitent également par d'autres mécanismes biochimiques pour renforcer leur structure, formant des minéraux semblables à ceux que l'on trouve dans les montagnes calcaires, disposés en une sorte de squelette bien formé aux propriétés structurelles bien définies.

Maintenant, arrêtez d'imaginer, car cette idée, grâce à la collaboration entre biologistes, ingénieurs des matériaux et architectes, a atteint le stade de prototype : les détails peuvent être lus dans Nature Communications , mais plus encore, certaines des créations sont exposées jusqu'en novembre dans notre pays.

Un groupe de recherche de l'ETH Zurich a développé un matériau surprenant : un gel « vivant » imprimable contenant d'anciennes cyanobactéries, capables non seulement de croître de manière autonome, mais aussi d'extraire simultanément le CO₂ de l'atmosphère . Ces micro-organismes exploitent la lumière du soleil pour produire de la biomasse et, simultanément, modifient leur environnement chimique extérieur, favorisant la précipitation de carbonates minéraux qui piègent des quantités supplémentaires de carbone sous une forme stable. Ce gel, à base d'hydrogels spécialement conçus pour assurer la perméabilité à la lumière, au dioxyde de carbone, à l'eau et aux nutriments, offre un habitat optimal où les cellules sont uniformément réparties et restent viables pendant plus d'un an, tandis que les dépôts minéraux renforcent progressivement la structure, la rendant de plus en plus solide.

La particularité de ce « matériau vivant » réside dans sa capacité à stocker le CO₂ non seulement par accumulation de biomasse, mais surtout sous forme de minéraux : grâce au métabolisme des cyanobactéries, chaque gramme de matériau est capable de capter environ 26 milligrammes de CO₂ sur plus de 400 jours, une performance supérieure à celle de nombreuses solutions biologiques actuelles et comparable à la minéralisation chimique du béton recyclé . Cette double forme de séquestration le rend particulièrement intéressant pour les applications de bâtiments basse consommation, où il pourrait servir de revêtement ou de composant structurel capable de capter le carbone pendant toute la durée de vie utile de la structure.

Afin d'optimiser la viabilité et l'efficacité des micro-organismes, les chercheurs ont utilisé des techniques d'impression 3D pour façonner les artefacts selon des géométries conçues pour maximiser la surface exposée à la lumière et favoriser la distribution capillaire des nutriments. Grâce à ces mesures, les structures maintiennent une stabilité métabolique prolongée et se transforment progressivement d'un gel mou en un matériau plus rigide, générant une synergie inédite entre la biologie et l'ingénierie des polymères . Cette recherche, publiée dans Nature Communications, ouvre ainsi la voie à une nouvelle génération de matériaux capables de croître et de s'auto-réparer, intégrant de nouvelles fonctions environnementales.

Le potentiel de cette technologie a déjà suscité l'intérêt du monde de l'architecture : à la Biennale de Venise, l'installation Picoplanktonics a été présentée au Pavillon canadien. Des modules en forme de tronc d'arbre, jusqu'à trois mètres de haut, fabriqués à partir de gel vivant, agissent comme des « briques » capables de capter jusqu'à 18 kilogrammes de CO₂ par an, un rendement comparable à celui d'un pin de 20 ans en zone tempérée. Le projet, coordonné par l'architecte et doctorante Andrea Shin Ling, a nécessité une mise à l'échelle complexe pour adapter le processus de fabrication, des micromètres de laboratoire aux dimensions architecturales, en garantissant des conditions contrôlées de lumière, d'humidité et de température, ainsi qu'un suivi quotidien des colonies microbiennes.

Parallèlement, la Triennale de Milan accueille l'exposition « We the Bacteria: Notes Toward Biotic Architecture », qui présente Dafne's Skin, un revêtement interactif conçu par Maeid Studio et la chercheuse Dalia Dranseike, où des micro-organismes colonisent des carreaux de bois, formant une patine vert foncé évolutive. Cette « peau bactérienne » non seulement décore la surface, mais la transforme, transformant un signe de dégradation en un élément esthétique fonctionnel, capable de capter le CO₂ et de suggérer de nouveaux langages pour les façades de bâtiments. Les deux œuvres, exposées jusqu'en novembre respectivement à Venise et à Milan, démontrent comment l'initiative Alive ( Advanced Engineering with Living Materials ) de l'ETH produit ses premiers résultats tangibles.

Plus généralement, ces travaux ouvrent la voie à la concrétisation d’une idée merveilleuse : construire avec des matériaux vivants, exploitables à volonté, capables d’apporter une contribution substantielle à la lutte contre le changement climatique et en même temps de fournir des matériaux utiles à la construction et à d’autres secteurs, en exploitant l’intersection de la biologie, de l’ingénierie des matériaux et de l’architecture.

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