Les chercheurs ont étudié les termitières construites par les termites Macrotermes michaelseni pour découvrir comment elles parviennent à contrôler le climat interne de la structure.

La nature peut souvent être source d’inspiration, en particulier dans le domaine de la construction. Des chercheurs ont étudié la façon dont le vent traverse la structure interne complexe d’une termitière, dans l’espoir que cette étude serve un jour à la construction d’un bâtiment capable de réguler son propre climat de façon semi-passive.

On trouve des espèces de termites construisant des termitières en Afrique, en Australie et en Amérique du Sud. Certains monticules sont des exemples stupéfiants d’architecture complexe, atteignant 8 m de haut et 30 m de diamètre. Leur construction robuste signifie qu’ils survivent souvent aux colonies de termites qui les habitent.

Aujourd’hui, des chercheurs ont examiné de plus près l’intérieur des termites Macrotermes michaelseni de Namibie, qui abritent plus d’un million d’individus. Ils se sont particulièrement intéressés au « complexe d’évacuation », un réseau dense de tunnels en forme de treillis qui capte le vent autour du monticule pour créer des turbulences à l’intérieur qui contrôlent le climat intérieur.

Lors de la construction de ses monticules, les michaelseni doivent tenir compte de facteurs internes et externes qui permettent à l’énergie, à la matière et à l’information de circuler dans les deux sens. Le complexe de sortie sur la face nord du monticule apparaît principalement pendant la saison des pluies, lorsque le monticule est en croissance. C’est alors la seule ouverture entre le tumulus et l’environnement extérieur. On pense que le complexe facilite l’évaporation de l’excès d’humidité tout en maintenant une ventilation adéquate. Mais les chercheurs voulaient mieux comprendre son fonctionnement.

Un fragment du complexe d’évacuation de la termitière

Ils ont expérimenté un fragment de complexe d’évacuation imprimé en 3D et y ont fait passer un mélange oscillant de dioxyde de carbone et d’air. En utilisant des capteurs pour suivre l’air, les chercheurs ont constaté que les tunnels d’évacuation interagissaient avec le vent soufflant sur la termitière de manière à améliorer la ventilation. Le flux d’air était plus important à des fréquences d’oscillation comprises entre 30 Hz et 40 Hz, modéré entre 10 Hz et 20 Hz, et plus faible à des fréquences comprises entre 50 Hz et 120 Hz.

Ils en ont conclu que les turbulences créées par le complexe d’évacuation permettaient une ventilation éolienne des termitières.

« Lorsqu’on ventile un bâtiment, on veut préserver l’équilibre délicat entre la température et l’humidité créées à l’intérieur, sans entraver le mouvement de l’air vicié vers l’extérieur et de l’air frais vers l’intérieur », a déclaré Rupert Soar, coauteur de l’étude. « La plupart des systèmes de CVC (chauffage, ventilation et climatisation) sont confrontés à ce problème. Ici, nous avons une interface structurée qui permet l’échange de gaz respiratoires, simplement alimenté par les différences de concentration entre un côté et l’autre. Les conditions intérieures sont ainsi maintenues ».

Les chercheurs pensent que la reproduction des structures des tunnels des termites dans les bâtiments humains pourrait être un moyen de réguler leur climat de manière semi-passive.

« Nous imaginons qu’à l’avenir, les murs des bâtiments, fabriqués à l’aide de technologies émergentes telles que les imprimantes à lit de poudre, contiendront des réseaux similaires au complexe d’évacuation », explique David Andréen, auteur principal de l’étude. « Ces réseaux permettront de déplacer l’air grâce à des capteurs et des actionneurs intégrés qui ne nécessitent qu’une infime quantité d’énergie.

Les chercheurs sont conscients qu’il faudra du temps avant que la structure complexe de ces maisons fabriquées par les insectes puisse être intégrée dans un bâtiment, mais ils restent optimistes.

« L’impression 3D à l’échelle de la construction ne sera possible que lorsque nous pourrons concevoir des structures aussi complexes que celles de la nature », précise Rupert Soar. « Nous sommes sur le point de passer à une construction semblable à celle de la nature : pour la première fois, il pourrait être possible de concevoir un véritable bâtiment vivant et respirant.

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmats.2023.1126974/full
https://blog.frontiersin.org/2023/05/26/frontiers-materials-egress-complex-termite-mounds-ventilation/