Les membranes ductiles du Japon agrémentent des ouvrages d'art du monde entier

D'immenses "feuilles de lotus" flottent dans l'air au-dessus du Circuit International de Shanghai, situé à une heure de voiture du centre-ville. Ces vingt-six éléments de couverture en membrane ductile protègent du soleil des gradins pouvant accueillir 20 000 spectateurs. Constituée de fibre de verre recouverte de fluoropolymère, chaque "feuille" ovale, d'une longueur de 31,6 m et d'une largeur de 27,6 m, est placée sur un pilier à structure d'acier d'un mètre de diamètre. Evoquant des feuilles de lotus recouvrant placidement la surface d'un paisible étang, ce type de toit ultramoderne tire parti de l'expertise technologique développée par les compagnies japonaises spécialisées dans la conception de structures en membrane hors du commun.

En tant que toit, les structures en membrane sont à la fois légères et lumineuses, ce qui en fait un choix parfait pour recouvrir des pistes de course dépourvues de colonnes de support, ou encore des espaces de grande superficie au design novateur. Mais seules quelques entreprises peuvent se targuer de posséder l'expertise nécessaire à la production de ce type de matériau. La création de structures tridimensionnelles complexes de membrane ductile exige des techniques extrêmement avancées, allant du tissage de la toile à l'installation finale.

Le stade de football Arena Fonte Nova a été inauguré en avril 2013 dans la ville portuaire de Salvador sur la côte Atlantique au Nord-Est du Brésil. Il accueille 56 500 spectateurs, et son toit de membrane ductile a été produit par la même compagnie qui a créé les "feuilles de lotus" du circuit de Shanghai. Ce toit abritera les spectateurs d'un des matches de quart de finale de la Coupe du Monde de football qui aura lieu au Brésil en 2014.

La société Taiyo Kogyo a également fabriqué et installé le toit de l’Arena Fonte Nova au Brésil. (Photo par courtoisie de la société Taiyo Kogyo)

L'usine de désalinisation de l'eau de mer de Trinidad et Tobago emploie des éléments de membrane d'osmose inverse produits par Toray. (Photo par courtoisie des Industries Toray)

Une usine source de vie qui rend potable l'eau de mer

Perdues au milieu de l'océan, les îles caribéennes de Trinidad et Tobago souffrent perpétuellement d'une pénurie d'eau potable. Mais récemment fut construite une usine qui joue un rôle vital dans la vie des habitants, car elle est capable de rendre potable l'eau de mer. Avec une capacité de production de 136 000 m³ d'eau par jour, c'est l'une des plus importantes installations de désalinisation au monde.

Au cœur de l'usine, une membrane d'osmose inverse produite par une compagnie japonaise. Ce système de technologie macromoléculaire consiste en une membrane percée de menus trous de quelques nanomètres de diamètre, par lesquels ne peuvent passer que les molécules d'eau, laissant le sel de l'autre côté. Equipée de quelque 20 000 éléments de membrane d'osmose inverse produits industriellement, cette usine permet de désaliniser l'eau de mer, fournissant aux habitants une eau bonne à boire.

Seule une infime fraction de l'eau présente sur notre planète est potable, ce qui laisse assoiffées des régions entières du globe. Les usines de désalinisation, capables de changer en eau potable les abondantes ressources océaniques, jouent un rôle capital dans la lutte contre la pénurie d'eau au niveau global.

Fil QMONOS chatoyant, une fibre créée à partir d'une protéine semblable à la soie d'araignée, et robe taillée dans un tissu QMONOS. (Photo par courtoisie de la société Spiber)

Une fibre de rêve pour changer le monde

La région de Tsuruoka, dans la préfecture de Yamagata, n'est pas seulement une importante zone rizicole entourant une charmante ville provinciale du Tohoku. Elle abrite également la production de la plus futuriste des fibres artificielles du monde : plus solide que l'acier et plus élastique que le nylon, cette "soie d'araignée artificielle" répond aux exigences de toute une série d'industries recherchant des fibres à la fois légères et solides, qu'il s'agisse de produire pièces automobiles, vaisseaux sanguins ou cheveux artificiels, voire fils pour vêtements.

Nombreux sont les scientifiques qui se sont attelés à créer une soie d'araignée artificielle avec ces propriétés particulières, pour toujours se casser les dents sur la production de masse—jusqu'à ce qu'un groupe de jeunes chercheurs de l'université Keio se lance dans l'aventure. Cette startup mit à profit la biotechnologie la plus pointue pour permettre à un organisme de générer une protéine proche de la soie d'araignée. Il ne restait plus à nos savants qu'à récolter la protéine pour en faire des fibres.

Il est prévu qu'une première usine expérimentale de production de masse ouvre ses portes en décembre 2013, et le département de recherche et développement fonctionne à plein régime pour anticiper la production industrielle grandeur nature d'ici quelques années.

Des rouleaux de tubes à planter étalés sur des sols stériles en Afrique du Sud sont produits à partir de fibres biodégradables développées par Toray. Ils sont fabriqués selon les techniques de tricotage de Mitsukawa, préfecture de Fukui. (Photo par courtoisie des Industries Toray)

Le textile redonne vie aux terrains arides

Dans la banlieue de Johannesburg, en Afrique du Sud, les fermiers travaillent dur à restaurer des terrains agricoles détruits par l'industrie minière. Au cœur de leurs efforts, de longs tubes de tissu sont employés selon une méthode développée de concert par des industries du tricot et des filatures japonaises. Les agriculteurs remplissent les tubes de terre et d'engrais, les allongent sur le sol en lignes parallèles, et sèment leurs graines entre les rangées. Il ne faut pas longtemps pour que le maïs et autres plantes prennent racine dans les tubes, et ainsi s'étend la verdure. En protégeant le sol des effets du vent, les tubes empêchent également l'érosion aérienne. Tricotés dans une fibre à base d'acide polylactique biodégradable, les tubes sont produits selon la méthode maruami, un tricotage circulaire développé par l'industrie textile japonaise pour une élasticité exceptionnelle. Les tubes sont simples à mettre en place et ils retiennent très bien l'eau, ce qui permet aux fermiers de récolter avec des quantités réduites d'eau et d'engrais. L'on pourra bientôt faire pousser des plantes dans le désert—voire sur le béton, une idée qui fait son chemin.

Le parachute de la sonde spatiale Curiosity se déploie durant un test en soufflerie. Les câbles reliant le parachute à la sonde sont faits d'une fibre aramide, appelée Technora et développée par la société Teijin. (Photo : NASA/JPL-Caltech)

Des fibres solides, mises à l'épreuve dans l'espace

Quittant la Terre, des textiles hightech s'envolent pour l'espace.

La NASA a posé avec succès la sonde spatiale téléguidée Curiosity sur Mars en août 2012. Une fois que la sonde a pénétré l'atmosphère martienne, un gigantesque parachute de 15 m de diamètre s'est déployé, afin de freiner sa vitesse de chute de 1450 à 290 km/h. Les 80 câbles reliant le parachute à la sonde étaient faits d'une autre fibre extraordinaire, mise au point par une compagnie japonaise.

Ces fibres aramides spéciales présentent un ratio résistance à la traction/ poids huit fois supérieur à celui de l'acier. Combinée à une résistance à la chaleur qui leur permet de supporter longtemps des températures de l'ordre de 200° C, cette force est l'une des propriétés extraordinaires de ces fibres, qui ont impressionné favorablement les dirigeants de la NASA. Selon leurs calculs, il fallait que le parachute supporte une force gravitationnelle neuf fois supérieure à celle de la terre durant l'atterrissage, ce qui ferait supporter aux 80 câbles une charge de 27 tonnes.