Une éponge particulière, découverte dans les profondeurs de l'océan, a suscité l'intérêt des chercheurs. Sa remarquable capacité à contrôler le flux d'eau à travers son corps sans dépenser d'énergie en est la raison. Ils ont découvert que ce contrôle du flux sans énergie de l'éponge pourrait inspirer des conceptions écoénergétiques.
L' Université de Rome Tor Vergata et l'École d'ingénierie Tandon de l'Université de New York ont récemment mené une recherche intéressante. Une simulation informatique à très haute résolution a permis de comprendre comment la structure squelettique de l'éponge Euplectella aspergillum exploite l'énergie des courants . Cette étude démontre comment l'éponge capte les faibles courants descendants des profondeurs océaniques et comment ces courants sont acheminés vers sa cavité centrale, lui permettant ainsi de se nourrir de plancton et d'autres particules alimentaires en suspension.
L'étude a été codirigée par le Dr Giacomo Falcucci de l'Université Tor Vergata de Rome et le professeur Maurizio Porfiri du NYU Tandon Institute.
Le Dr Falcucci déclare : « D'un point de vue ingénierie, le système squelettique de l'éponge présente des adaptations remarquables à son environnement, non seulement du point de vue structurel, mais aussi en ce qui concerne ses performances hydrodynamiques . »
« L’éponge a trouvé une solution élégante pour maximiser l’apport en nutriments tout en fonctionnant entièrement par des mécanismes passifs », a ajouté le Dr Falcucci.
Méthode de recherche et outils utilisés
Le centre italien de supercalcul CINECA fournit Leonardo , une machine de calcul basée sur des données probantes. Il s'agit d'un modèle informatique 3D, composé de 100 milliards de points, qui représente la structure squelettique spiralée d'une grande finesse.
Il peut effectuer des calculs astronomiques par seconde. L'équipe a intégré un écoulement d'eau réaliste autour et à travers l'éponge numérique. L'expérience a été réalisée dans différentes amplitudes et conditions de courant.
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Créer de nouvelles conceptions écoénergétiques
Les chercheurs soulignent les principes de biomimétisme à l'œuvre dans la structure combinatoire de l'éponge. Ils estiment que ces principes peuvent être appliqués à de nouvelles conceptions, notamment l'optimisation des réacteurs chimiques. L'intégration de telles cellules dans les systèmes de ventilation permettrait d' accroître le flux d'oxygène et d' améliorer la filtration de l'air à l'intérieur des bâtiments.
Ces arêtes incurvées et irrégulières pourraient même être caractéristiques de conceptions aérodynamiques à faible traînée, assurant simultanément la circulation d'air intérieure nécessaire . Une fois de plus, la nature nous offre un modèle ingénieux d'innovation technologique.
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Principe de fonctionnement naturel
L'éponge utilise sa surface en spirale, à la manière d'un escalier en colimaçon, pour aspirer l'eau. Elle exploite les lois fondamentales de la physique pour la faire remonter à travers sa structure poreuse, réduisant ainsi la consommation d'énergie liée au pompage.
Ces structures en treillis contribuent à économiser de l'énergie en minimisant la résistance à l'écoulement à grande vitesse. La ventilation naturelle des fonds marins profonds est remarquablement efficace. Elle illustre le rôle crucial des éponges dans cet environnement hostile. L'étude a révélé que la filtration passive des aliments par les éponges n'est efficace qu'à des vitesses de courant très faibles, de l'ordre de quelques centimètres par seconde.
