Plus résistants, plus performants, plus durables et moins polluants… Malgré un cahier des charges toujours plus exigeant, nombreux sont les nouveaux matériaux à voir le jour et à en cocher toutes les cases. Tour d’horizon de quelques futurs alliés de l’industrie et de la transition écologique et énergétique.

Si la « quatrième révolution industrielle » est bel et bien portée par le numérique, elle n’en reste pas moins ancrée dans le concret, au gré de réalisations physiques dont les contraintes connaissent, elles aussi, des bouleversements. Pour affronter la mise au pas induite par une transition écologique et énergétique toujours plus urgente, ou encore relever le défi de la pénurie de matières premières, le besoin d’innover en termes de matériaux est plus que jamais d’actualité et ce, dans tous les secteurs. 

Aujourd’hui, laboratoires et services de R&D sont devenus des rouages essentiels de l’industrie et présentent chaque jour de nouvelles découvertes à même de changer la donne, qu’il s’agisse de nouvelles compositions ou d’emplois inédits de matériaux existants. 

Alliage de matières dans la construction

Le secteur du BTP est particulièrement scruté pour son impact écologique. À lui seul, le bâtiment représente 43% des consommations énergétiques annuelles françaises et génère 23% des émissions de gaz à effet de serre. Afin de réduire son empreinte carbone et celle de ses constructions, tout en répondant aux besoins d’une société en constante évolution, le développement de nouveaux matériaux alliant performance énergétique et fabrication durable est un objectif clé. Et les innovations ne manquent pas.

À commencer par le TimberRoc de la société iséroise CCB Greentech. Fruit de 10 ans de recherche, ce béton de bois est « un mélange innovant composé d’eau, de plaquettes de bois broyées certifiées PEFC provenant de forêts régionales et d’un ciment qui assure résistance et durabilité », comme le décrit l’entreprise. Composé à 90% de bois et 10% de béton, ce matériau possède un bilan carbone négatif et allie isolation thermique et légèreté. Il a déjà été employé dans la construction d’une soixantaine de bâtiments et a attiré l’attention du groupe Lafarge qui souhaite investir dans sa production à échelle industrielle. 

Le béton traditionnel, pour mieux résister à la traction et à la pression, peut être « armé », c’est-à-dire qu’il vient enrober une armature en acier qui renforce sa structure. L’emploi de cet alliage métallique n’échappe cependant pas au phénomène de corrosion qui finit par fragiliser la construction – en plus d’exiger une maintenance sur le long terme. C’est ce qui a poussé l’Institut de Recherche Technologique Matériaux Métallurgie et Procédés (IRT M2P) et Arkema à développer un matériau composite thermoplastique pouvant être modelé et texturé pour s’imprégner efficacement dans le béton. Ce polymère est fabriqué à partir d’Elium®, résine révolutionnaire et recyclable du groupe chimique français utilisée pour des pales d’éolienne ou encore des bateaux. Plus léger que l’acier, plus rapide à produire pour un renforcement plus élevé, ce nouveau composite fait déjà l’objet d’une commercialisation et s’adresse également aux secteurs de l’aéronautique, de l’automobile et de l’énergie.

Le graphène, matériau transsectoriel révolutionnaire

Les transports, qu’ils soient de fret, collectifs ou individuels, sont également pointés du doigt pour leurs émissions de gaz à effet de serre. Depuis des années pourtant, le secteur a mis le cap sur la transition écologique et énergétique, aidé en cela par le développement de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies. Parmi les potentielles révolutions, le graphène est souvent cité – et chaque découverte aide à percer le mystère qui l’entoure encore. 

Ce matériau reconnu pour sa conductivité électrique s’est déjà fait une place dans l’aviation où il est exploité en renfort des revêtements résine, afin de dissiper l’énergie de la foudre lorsque celle-ci touche un avion en vol. Cette même propriété en a fait un véritable Graal pour l’industrie automobile et le marché des voitures électriques, auxquels il promet une autonomie accrue pour un temps de charge de quelques minutes seulement. 

Chez Blackleaf, start-up strasbourgeoise produisant du graphène dans l’eau grâce à un procédé dit d’exfoliation, trois champs d’applications sont particulièrement visés : les revêtements, le renforcement mécanique de matériaux mais aussi la gestion thermique, notamment dans la construction et l’aéronautique. En Isère, Graphène Production, l’une des premières sociétés de l’Hexagone à usiner ce matériau miracle, se concentre également sur les marchés du revêtement, de la plasturgie et des lubrifiants où il a fait plus que ses preuves,  permettant un rendement ou une efficience record. Extrêmement polyvalent, le graphène a donc encore beaucoup à offrir.

Des protéines pour et contre le plastique dans l’agro-alimentaire

En France, les emballages, et plus particulièrement les emballages alimentaires et ménagers, représentent à eux seuls 45% de la consommation de matières plastiques (source : Atlas du plastique, fondation Heinrich Böll Stiftung). Alors que le pays s’est fixé pour objectif de réduire de moitié le nombre de bouteilles en plastique à usage unique d’ici à 2030, trouver des alternatives durables à ce matériau issu de la pétrochimie est un sujet de premier plan chez les acteurs de l’agro-alimentaire. Des avancées significatives ont été réalisées et plusieurs candidats offrant une perspective plus verte sont actuellement développés.

Dans la région de Saint-Étienne, Lactips est à l’origine d’un polymère biosourcé et biodégradable extrêmement polyvalent, à base de caséine (protéine de lait hydrosoluble). Un plastique mais sans plastique. L’entreprise l’a récemment mis en œuvre pour créer une solution d’enduction pour emballages papier : le « Plastic Free Paper ». Imperméable aux graisses et à l’oxygène, le papier reste pour autant recyclable, compostable et biodégradable.

À une centaine de kilomètres de Lactips, sur son démonstrateur industriel inauguré en septembre 2021 à Clermont-Ferrant, l’entreprise Carbios a choisi de s’attaquer plus directement au matériau controversé en lui offrant une recyclabilité infinie. L’entreprise de chimie verte spécialisée dans les enzymes a éprouvé sa technologie C-ZYME™ qui reconvertit le Polyéthylène Téréphtalate (PET) en monomères, qui pourront ensuite être réutilisés dans la fabrication d’un PET 100% recyclé et 100% recyclable, sans perte de qualité. Une solution de rupture unique au monde qui va bientôt passer à l’échelle industrielle puisqu’un producteur de PET français ou européen accueillera bientôt l’unité de référence de Carbios. 

Non loin de là, la fondation Grenoble INP a lancé début janvier la Cellulose Valley. Cette chaire stratégique d’enseignement et de recherche est entièrement consacrée à la conception de matériaux à base de cellulose, dont l’emploi comme alternative au plastique dans l’industrie agro-alimentaire est en hausse constante. En été 2021, ce sont Dassault aviation et le CNRS qui se sont associés pour la création d’un laboratoire commun de recherche baptisé MOLIERE (« Matériaux fonctionnels innovants pour l’aéronautique »). Celui-ci visera le développement de nouveaux matériaux pour répondre aux trois besoins particuliers en aéronautique que sont l’absorption électromagnétique, la maîtrise de l’acoustique et les solutions anti-givre. La naissance de telles structures traduit bien l’enjeu que représente l’innovation dans tous les secteurs et promet de nouvelles découvertes au service d’une industrie toujours plus avancée dans la transition écologique et énergétique.