« Dix-neuvième jour d’expédition Sur les Traces l’Or Blanc. Après 4 jours de traversée du fjord Hall Brending et 5 jours de traversée de Jameson Land, nous sommes aux portes de la Terre de Liverpool.
Durant les 4 jours sur Hall Brending, nous avons évolué sur une banquise au milieu des icebergs. Au début de l’automne, la mer a gelé formant une couche de glace légèrement salée, emprisonnant ainsi les immenses blocs de glace qui se détachent tout au long de l’année au Groenland pour venir fondre dans la mer. Ces cathédrales d’eau douce restent bloquées tout l’hiver avant d’être libérées l’été.
Côté expédition, le froid reste mordant ; il fait désespérément beau mais désespérément glacial. Heureusement, les journées se sont rallongées à grande vitesse. On avait prévu entre 8 et 11 jours de traversée de Jameson Land mais les conditions de neige et météo étaient optimales ce qui nous a permis de facilement trouver notre itinéraire.
On vous joint une photo d’un iceberg majestueux pris dans la banquise que nous avons traversée. La qualité de la photo vous permettra peut être de nous voir dessus en haut à gauche.
A la semaine prochaine, on pourra vous raconter notre exploration de Liverpool Land. »
Avec la validation de leur concept en grandeur nature à l’air libre et en apesanteur lors d’un vol parabolique, les trois PME européennes qui composent le projet ADR1EN ont été sélectionnées par l’agence spatiale européenne (ESA) pour participer à e-Deorbit, la première mission européenne de retrait d’un satellite mort prévue en 2023.
Une alliance Italie-Pologne
ADR1EN (First European System for Active Debris Removal with Nets) est porté par trois PME : STAM, une PME italienne spécialisée dans les systèmes mécatroniques qui coordonne le projet, prépare le plan d’affaires et qui est chargée de mettre au point un éjecteur de filet grand format ; SKA Polska, une PME polonaise qui a développé le simulateur de filet et le filet de collecte et OptiNav, une autre PME polonaise qui a réalisé l’installation de test et procédé aux tests de chute libre grandeur nature au sol. Les financements proviennent en partie de « Instrument PME »* de l’Union européenne. Ils ont permis de faire face aux risques financiers liés au passage des dernières obstacles techniques notamment. ADR1EN a en outre reçu le soutien de Thales Alenia Space avec la mise à disposition d’une chambre à vide thermique et d’installations de test de contamination.
Le choix du filet
STAM, déjà fournisseur de l’ESA depuis 1999, avait une expérience en matière de filet spatial. En effet, l’italien avait développé à petite échelle un système de capture de débris visant à protéger les infrastructures spatiales des débris en orbite. Leur système a donc servi de base au projet ADR1EN dont l’échelle est beaucoup plus conséquente. En effet, il s’agit de pouvoir récupérer un satellite mort en orbite en l’emprisonnant dans un filet afin de pouvoir le remorquer via un vaisseau spatial muni d’un câble fixé au filet. Les débris seront ensuite soient brûlés lors d’une entrée contrôlée dans l’atmosphère ou désorbités vers une zone sans danger. A ce jour, de nombreuses alternatives technologiques sont à l’étude pour capturer les débris spatiaux : bras robotisés, harpons, lasers, mais les filets font pour l’instant bonne figure grâce à un poids limité et un déploiement à distance ne nécessitant pas une extrême précision dans la phase de capture. Le projet a désormais validé la démonstration à l’échelle en chute libre et par simulation pour les conditions opérationnelles. Reste à prouver que cela fonctionnera en conditions réelles.
Un marché mondial à la clé
Mais les acteurs du projet ne compte pas s’arrêter à la mission e-Deorbit. Ils visent un véritable marché à venir et ont donc commencé à développer un plan d’affaires et de commercialisation. Soutenu sur ce plan par Franco Malerba, le premier astronaute italien, une vidéo illustre notamment les ambitions qu’ils espèrent concrétiser lors de l’expo universelle à Dubai en 2020.
*Instrument PME (IPME) est un dispositif financier européen intégré au programme Horizon 2020 qui vise à soutenir sur le marché mondial les PME porteuses de projets très innovants.
À travers ses scénarii énergétiques, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) oriente les décisions énergétiques de 30 pays. Un nouveau rapport a passé au crible ces scénarii et ses conclusions sont accablantes. Si le scénario de référence de l’AIE (« New Policies Scenario ») est mis en œuvre, il entraînerait la consommation de l’intégralité du « budget carbone » restant pour limiter le réchauffement à 1,5°C dès 2022. Dès 2034, le budget pour le limiter à 2°C serait dépassé. En cause, des investissements dans le pétrole et le gaz beaucoup trop élevés : entre 11,2 et 13,8 billions de dollars sur la période 2018-2040, incompatibles avec l’Accord de Paris. Plus des trois quarts des investissements recommandés dans ce scénario sont incompatibles avec l’accord de Paris.
En plus de son scénario principal, l’AIE fournit un « scénario de développement durable » (2DS) plus ambitieux. Le profil des émissions donne 50 % de chances de limiter le réchauffement climatique à 2 °C en 2100. Si les voies d’émission sont plus ambitieuses, le rapport constate que ce scénario ne correspond pas non plus aux objectifs de l’Accord de Paris. Celui-ci épuiserait le budget carbone pour limiter le réchauffement à 1,5°C dès 2023, et celui pour atteindre les 2°C dès 2040.
Dépenses d’investissement cumulatives dans l’extraction de pétrole et de gaz, 2018-2040, selon les scénarios de l’AIE par rapport aux objectifs de Paris. Sources: IEA, Rystad Energy, Oil Change International analysis, IPCC, Global Carbon Project
« L’AIE promeut une vision de l’avenir où le monde reste dépendant des combustibles fossiles, dénonce Greg Muttitt, directeur de recherche chez Oil Change International. Les 30 pays membres de l’AIE ont tous signé l’Accord de Paris, donc l’AIE devrait les aider à atteindre leurs objectifs en matière de climat et non les freiner ». Les auteurs appellent donc l’AIE à définir un nouveau scénario central qui réponde à ces objectifs dans son prochain rapport World Energy Outlook.
C’est une réalité physique : la chaîne hydrogène est inefficiente. L’électrolyse fait perdre 30% de l’énergie électrique et la compression 15%. Si l’hydrogène obtenu est ensuite utilisé dans une pile à combustible, 55% de ce qui reste est perdu. Le bilan d’un cycle complet est alors de 20 à 30% selon l’ADEME.
C’est une réalité sociale : les salariés des centrales nucléaires d’EDF ne veulent pas perdre leurs emplois. De même que les salariés du secteur gazier. C’est enfin une réalité politique : la Loi française impose de réduire la part du nucléaire de 75% à 50%. Et il suffit d’augmenter la production électrique globale (au lieu de diminuer la production nucléaire) pour que la part du nucléaire baisse. C’est mathématique.
Selon un rapport récent d’EDF et d’entreprises notamment issues de l’industrie Oil&Gas « en 2050, l’hydrogène pourrait représenter 20 % de la demande d’énergie en France, alimenter 18 % du parc de véhicules et ainsi contribuer à réduire les émissions de CO2 de 55 millions de tonnes ». Dans cette perspective les co-auteurs du rapport souhaitent que la France investisse la bagatelle de 800 millions d’euros par an d’ici 2028. « En 2030, l’hydrogène destiné aux transports, aux bâtiments et à l’industrie serait produit à 90% à partir de sources sans carbone, que ce soit par électrolyse centralisée ou distribuée ou par vaporéformage du biométhane ou du gaz naturel allié au captage du carbone ».
Autrement dit l’hydrogène sera produit par électrolyse avec l’électricité des centrales nucléaires (« électrolyse centralisée ») et, dans une moindre mesure, hydroélectriques. ORANO (ex-AREVA) commercialise des électrolyseurs. Les employés des centrales nucléaires EDF peuvent ainsi être rassurés. Et l’hydrogène sera aussi produit par reformage du gaz fossile à 900°C. Les gaziers peuvent aussi être rassurés. Tout le monde est content.
Pendant ce temps-là, en partenariat avec le CEA, un « bateau à hydrogène », très présent dans les médias, suggèrera aux Françaises et aux Français que l’hydrogène est d’origine solaire et éolienne. En France la part de l’éolien et du solaire est très modeste comparativement à celle de ses voisins européens.
L’industrie française est prête à réaliser les investissements nécessaires pour développer l’hydrogène décarboné sur le territoire. Tous les grands acteurs de la filière sont au rendez-vous pour cette étude prospective. On retrouve notamment EDF, Engie, Total, Air liquide, Alstom, Michelin, SNCF, Hyundai, Toyota, le CEA et l’Association Française pour l’Hydrogène et les Piles à Combustible (AFHYPAC). Objectif : contribuer à établir la feuille de route française de l’hydrogène demandée par le Ministre de la Transition écologique et solidaire.
L’hydrogène, allié de la transition énergétique française
Selon leurs calculs, « en 2050, l’hydrogène pourrait représenter 20 % de la demande d’énergie en France, alimenter 18 % du parc de véhicules et ainsi contribuer à réduire les émissions de CO2 de 55 millions de tonnes ». Cette réduction comblerait près d’un tiers de l’écart qui existe entre les émissions correspondant au scénario technologique de référence de l’UE (qui n’intègre que les politiques actuelles) et le niveau requis par les engagements pris par la France dans le cadre de l’Accord de Paris et son Plan Climat.
L’hydrogène pourrait par ailleurs représenter près de 12 % de la demande de chauffage et d’électricité des ménages et environ 10 % de la demande de chaleur et d’électricité de l’industrie. Combiné à des émissions de CO2 préalablement captées, il permettrait enfin de produire plus de 2 millions de tonnes de méthanol, d’oléfines et autres produits pour l’industrie chimique. En 2050, cette industrie représenterait un chiffre d’affaires de 40 milliards d’euros et plus de 150.000 emplois.
Un fort potentiel, mais un cadre à définir
Pour parvenir à développer l’hydrogène d’ici 2030, la France doit investir dès aujourd’hui. Dans le but de mettre en oeuvre cette vision, les auteurs proposent un investissement de 800 millions d’euros par an d’ici 2028. Il permettrait de développer les équipements, l’infrastructure, la mise à l’échelle des moyens de production et la R&D. En 2030, cela permettrait des opportunités à l’exportation d’environ 6,5 milliards d’euros en 2030 et 15 milliards en 2050. Pour mener à bien ces investissements, les industriels demandent un « cadre réglementaire stable, équitable et incitatif ». En contrepartie, ils se disent prêts à porter les investissements à 1,5 milliards d’euros en 2028, contre seulement un tiers de ce montant avec le cadre actuel.
Les industriels demandent par ailleurs le lancement de projets de grande échelle pour réduire les coûts des principales technologies. En effet, ils avancent qu’il serait possible de réduire les coûts à hauteur de 60 % « que ce soit pour la production/transport/distribution de l’hydrogène, les infrastructures ou encore les piles à combustible, sous réserve d’augmenter significativement les volumes de production ». Ils demandent enfin des incitations aux investissements privés de long terme pour y parvenir.
L’industrie française a le potentiel nécessaire pour devenir l’un des plus grands fournisseurs mondiaux de technologies de l’hydrogène. La France compte notamment dans sa filière automobile de solides fournisseurs de matériaux et de composants pour les systèmes de pile à combustible. Elle est particulièrement bien positionnée dans le domaine du développement et de la fabrication d’équipements pour la production, la distribution, le stockage et l’acheminement de l’hydrogène.
Coup de projecteur sur les transports et le chauffage
Dans le secteur des transports, il serait possible de passer de 20 stations actuellement à environ 400 stations à hydrogène d’ici 2028. Grâce à un déploiement progressif et simultanée, elles alimenteraient près de 10.000 véhicules électriques à pile à combustible en 2023 et 200.000 en 2028. Le déploiement accéléré par rapport aux voitures particulières se ferait dans les transports publics et les flottes captives. « Sur les segments des flottes captives tels que celui des taxis ou des véhicules utilitaires, une voiture sur 50 vendues en 2023 et une sur 10 en 2028, pourrait être un FCEV [véhicule électriques à pile à combustible] », note le rapport. Les autobus, les trains et le transport maritime constitueront aussi des segments phares à développer. Des trains, des ferries et autres navires à hydrogène sont d’ores et déjà en cours de développement.
De l’hydrogène décarboné ?
Sous le terme d’hydrogène décarboné, les professionnels avancent plusieurs technologies. La plus ambitieuse est l’électrolyse de l’eau à partir d’électricité d’origine renouvelable ou décarbonée, incluant le nucléaire. Il peut également s’agir de vaporéformage de biométhane ou de gaz naturel associé à une technologie de captage et séquestration du CO2.
Selon la vision de ces industriels, la production de l’hydrogène doit être rapidement décarbonée. « En 2030, l’hydrogène destiné aux transports, aux bâtiments et à l’industrie serait produit à 90 à partir de sources sans carbone, que ce soit par électrolyse centralisée ou distribuée ou par vaporéformage du biométhane ou du gaz naturel allié au captage du carbone », projettent-ils.
« Douzième jour d’expédition Sur les Traces de L’or Blanc, le moral des troupes est au top. On commence enfin à s’adapter à notre nouvel environnement : on supporte mieux le froid et on mange beaucoup.
Nos 4000 kcal journaliers individuels nous aident à faire tourner notre machine. Nous avons passé 4 jours en Terre de Milne sous un flot de neige incessant qui complique pas mal notre progression. Les pulkas s’enfoncent dans la neige fraîche et freinent notre avancée. Le beau temps est revenu aujourd’hui avec le froid et un nouvel objectif pour nous : rejoindre Jameson Land.
Carte de Jameson Land
La banquise a l’air solide : les températures sont de saison et maintiennent donc une bonne stabilité du manteau neigeux et de la banquise qu’il protège.
En revanche, les précipitations sont abondantes : environ 30cm sont tombés ces 4 derniers jours, ce qui correspondrait plutôt à une quantité mensuelle pour une saison normale.
Ce n’est pas pour nous déplaire : les faces les plus raides des sommets qui nous entourent sont plaqués de neige.
On vous laisse avec une photo de notre camp ce matin. A la semaine prochaine. »
Les ordinateurs sont un gisement de chaleur fatale dont l’exploitation est en vogue dans les grandes fermes de serveurs (datacenters). A l’échelle d’un logement, ils forment aussi une source de chauffage pertinente, voire une source de revenus. C’est le principe du radiateur QC-1 de l’entreprise Qarnot, dévoilé début mars : équipé de deux processeurs graphiques RX580 de marque AMD, le QC-1 produit une puissance calorifique totale de 650 watts, cette chaleur étant dégagée par le minage de crypto-monnaies. Le revenu mensuel engendré par cette opération atteindrait une centaine d’euros, selon le communiqué officiel de Qarnot.
Cette jeune entreprise sise à Montrouge (Hauts-de-Seine) n’en est pas à son coup d’essai. Depuis 2013 et dans le cadre de projets de réhabilitation, elle commercialise auprès des bailleurs le radiateur QH-1 (autrefois Q-Rad), embarquant un ordinateur dont la puissance de calcul est allouée à la demande. «Nous vendons les radiateurs au bailleur et nous remboursons la consommation électrique, explique Miroslav Sviezeny, directeur général et cofondateur de Qarnot. En contrepartie, nous vendons de la puissance de calcul via notre plateforme cloud à des salles de marchés, à des spécialistes de l’animation 3D… Plus de 500 unités du Q-Rad sont aujourd’hui déployées dans des bureaux et des logements collectifs, principalement en région parisienne. Ce nombre sera doublé d’ici à septembre, avec la livraison d’un immeuble mixte à Bordeaux.»
Amorti au bout de deux à trois ans
Le modèle économique QC-1 diffère, donc. «Bien qu’une offre existe pour les professionnels, ce modèle s’adresse en priorité aux particuliers, précise Miroslav Sviezeny. Il est vendu 2900 € via notre site Internet, d’autres distributeurs pouvant s’ajouter par la suite. Techniquement, il est découplé de notre plateforme cloud et opère de manière indépendante. Les prérequis sont une prise électrique standard et un accès réseau filaire à Internet. Une liaison ADSL est suffisante, alors que le QH-1 réclame une liaison fibrée. Trois crypto-monnaies sont préconfigurées – Zcash, Monero et Ether – et le minage est automatique. Si une crypto-monnaie plus rentable fait son apparition, une mise à jour pourra la prendre en compte. Sinon, notre Github permet de paramétrer la monnaie de son choix.»
La puissance est réglable via le thermostat intégré ou l’application mobile : le radiateur, silencieux en l’absence de ventilateur et de disque dur, peut être éteint l’été et fonctionner à plein régime l’hiver, les deux résistances de 200 watts complétant les 450 watts fournis par les deux processeurs graphiques. De quoi chauffer une pièce de 20 m2 selon Qarnot, la qualité de l’isolation étant à considérer. Cette même application mobile indique la tendance des cours des crypto-monnaies et en déduit le niveau de revenus.
«L’amortissement varie entre deux et trois ans au cours actuel» estime Miroslav Sviezeny, qui admet que ces cours sont volatils. En témoigne la monnaie Ether, qui a perdu 30% de sa valeur depuis la présentation officielle du QC-1. Deux autres facteurs interviennent dans le calcul : le coût du kilowatt-heure, plutôt bas et stable en France pour les particuliers, et l’efficacité du minage, elle-même dépendante de la puissance de traitement. Or, l’obsolescence des circuits graphiques est rapide. Qarnot réfléchit à mettre en place à l’avenir une procédure de reprise du QC-1, quand apparaîtront des versions plus performantes. Quoi qu’il en soit, le rendement demeurerait suffisant pour contrebalancer la consommation électrique du radiateur.
L’Energy Observer a beau être un bijou de technologie ultra-moderne, ce catamaran a déjà une belle histoire comme le raconte à Techniques de l’Ingénieur son fondateur Victorien Erussard : « C’est un bateau emblématique qui a remporté le record du tour du monde à la voile en 1994 lorsqu’il était piloté par Sir Peter Blake. Depuis, il était plus ou moins en sommeil, et nous avons décidé de le racheter pour lui donner une seconde vie ». Le navire n’a plus grand chose à voir avec sa première version. Il a été refait de fond en comble pour l’alléger et le transformer afin d’en faire un laboratoire d’énergies renouvelables sur eaux. « C’est une sorte de Solar Impulse des mers », s’amuse son capitaine, en référence à l’avion propulsé uniquement par des panneaux photovoltaïques.
Energy Observer fonctionne en effet avec deux moteurs électriques (un à babord, l’autre à tribord) alimentés par 120 m² de panneaux solaires issues de trois technologies (conformable, bifaciale et avec un revêtement antidérapant) cumulant 21 kWc. Le vent ne pousse pas de voile, mais fait tourner deux éoliennes à axe vertical muni d’un système antivibratoire d’1 kW chacune. Enfin, les deux moteurs produisent également de l’électricité par hydrogénération de 2x2kW. Deux systèmes de stockage viennent compléter l’ensemble pour pallier à l’intermittence : des batteries de puissance lithium-ion de 400 V/106 kWh et 8 réservoirs à hydrogène cumulant 62 kg en charge pleine. Le tout est piloté par un système de monitoring en temps réel qui gère et optimise les flux énergétiques.
Le problème, c’est la vitesse
Le concept a déjà été éprouvé et il a montré qu’il fonctionnait lors des 4 000 miles nautiques déjà parcourus au large de la France en 2017. « Nous avons à cette occasion pu tester les systèmes en conditions réelles et avons depuis éliminé les défaillances techniques qui apparaissent toujours lorsque l’on passe des phases de tests en laboratoire à la réalité. Aujourd’hui nous sommes prêts », indique Victorien Erussard, qui a reçu le concours notamment de l’Institut national énergie solaire (INES) et du CEA-Liten. « Nous avons d’ores et déjà atteint notre objectif de l’autonomie énergétique, mais nos vitesses restent relativement faibles, de l’ordre de 4 à 5 nœuds. Pour démontrer que notre concept peut être répliqué à une échelle commerciale, il nous faut atteindre le double, ce qui représente un enjeu considérable ». En effet, le besoin d’énergie grimpe de manière exponentielle à mesure que la vitesse augmente : NRJ nécessaire = vitesse au carré.
Lors de son voyage en Méditerranée, puis autour du monde, l’Energy Observer va faire plus d’une centaine d’escales dans 50 pays pour sensibiliser la population mondiale aux problématiques de changement climatique et d’énergies renouvelables. Des tentes seront montées à chaque point d’arrêt pour présenter le projet et les réseaux sociaux seront massivement mis à contribution pour faire partager le quotidien de l’équipage d’une petite quinzaine de personne. Parmi eux, Jérôme Delafosse, chef d’expédition, réalisera des documentaires sur le navire, mais aussi sur les projets innovants en matière de transition énergétique rencontrés à travers le monde. Car l’Energy Observer compte bien continuer à promouvoir un nouveau modèle énergétique : « En, mer nous avons autant besoin de soleil que de vent, des batteries que de l’hydrogène. Il en va de même sur terre. Les énergies alternatives et les moyens de stockage sont complémentaires et nous devons apprendre à les faire fonctionner ensemble : il n’y a pas une seule solution contre le réchauffement climatique, mais une multitude de possibilités », conclue Victorien Erussard.
L’ADEME mentionne dans son document l’expérimentation de l’hybridation batterie + hydrogène au niveau d’un magasin Biocoop d’Avignon ainsi que sur un site isolé sur l’île de La Réunion : « Le village de La Nouvelle, au cœur du Cirque de Mafate à La Réunion, expérimente depuis l’été 2017 un système de stockage hybride batterie / chaîne hydrogène, dans le cadre d’un projet porté par EDF SEI et le Sidélec (Syndicat d’électrification de La Réunion) et soutenu par la Direction Régionale ADEME. L’installation comprend une production PV (7,8 kWc), des batteries lithium (15,6 kWh), un électrolyseur et une pile (3 kW) et un stockage d’hydrogène (3 kg). L’ensemble permet à trois bâtiments (le dispensaire, l’école et le bâtiment de l’ONF) d’être 100% autonome en énergie. Si l’expérimentation est concluante, elle sera étendue à l’ensemble du village qui pourra alors se passer du fioul qui alimente ses groupes électrogènes. »
La batterie assure le stockage quotidien. Le système hydrogène n’intervient de son côté que pendant les longues périodes de pénurie solaro-éolienne. Ce « prolongateur d’autonomie » a donc un rôle marginal. Utiliser des générateurs thermiques classiques à leur place est bien meilleur marché. Et probablement acceptable sur le plan écologique étant donné qu’il s’agit d’usages très ponctuels.
Selon l’agence Bloomberg« pour être une solution, les coûts du stockage hydrogène devront baisser drastiquement. Un système à base d’hydrogène coûte environ 10 fois plus cher qu’un back-up à base de générateurs diesel ayant une puissance équivalente, selon une présentation de Toshiba Corp durant la World Smart Energy Week à Tokyo en mars 2017 ».
L’ADEME envisage par ailleurs de recourir à l’hydrogène pour les véhicules lourds professionnels. Ceci en phase avec la déclaration d’Emmanuel Macron du 22 mars 2018: « Ils’agit de s’engager dans une révolution des transports en généralisant les véhicules électriques et à hydrogène et en convertissant les flottes de poids lourds au gaz. C’est une stratégie nationale que nous avons engagée. Elle doit aussi s’accélérer sur le plan Européen ». Là encore il est permis de douter. C’est précisément pour les véhicules lourds (et donc fortement consommateurs en énergie) et pour les longs kilométrages quotidiens que les véhicules électriques à batteries sont les plus pertinents économiquement. Recourir à des camions électriques à batterie sera bien plus économique que tout autre mode de transport des marchandises : par exemple $0.85 par mile avec une flotte de camions Tesla contre $1.51 avec un train (un mile = 1,6 kilomètre). La banque Morgan Stanley estime que les camions Tesla auront un coût de fonctionnement 70% moins élevé que les camions Diesel. « Ce n’est pas seulement un suicide économique pour les camions diesel, c’est une suicide économique pour le transport ferroviaire » a estimé Elon Musk. L’analyste Adam Jonas a déclaré : « Nous pensons que les révélations de Tesla sur leur camion semi-remorque autonome et électrique de classe 8 pourraient constituer le plus grand déclencheur de l’industrie des camions et séparer définitivement les leaders en matière de technologie de ceux qui sont à la traîne ».
Selon l’ADEME, « De récentes simulations technicoéconomiques réalisées par Artelys pour l’ADEME indiquent qu’à l’horizon 2035, le système électrique (français ndlr), comprenant 64% de renouvelables, peut fournir 30 TWh/an d’hydrogène pour un coût inférieur à 5 €/kg, qui est compétitif pour des usages dans la mobilité et l’industrie. Dans ces simulations, le coût moyen de l’électricité consommée par les électrolyseurs s’établit à 42 €/MWh ».
Mais « le rendement énergétique de la chaîne hydrogène et les risques accidentels associés à son utilisation sont des questions qui font régulièrement débat. Ces débats sont légitimes, ils pointent les contraintes attachées à cette technologie, qui doivent être prises en compte dans sa mise en œuvre concrète.
L’hydrogène n’étant qu’un vecteur énergétique, il suppose une succession de transformations, entre source primaire d’énergie et énergie finale utilisée. Le rendement de l’électrolyse – permettant via un courant électrique de décomposer la molécule d’eau en hydrogène et oxygène – est actuellement de l’ordre de 70%. La compression de ce gaz est également consommatrice d’énergie, et la recombinaison de la molécule d’eau dans la pile, pour fournir de l’électricité à nouveau, se fait avec un rendement de l’ordre de 45%. Le rendement global de la chaîne, de l’électricité primaire à l’électricité utile restituée, se situe ainsi dans une fourchette de 20 à 30% selon les applications, la pression de stockage considérée, les schémas logistiques…
Pour cette raison, et dans le but d’une efficacité globale des systèmes énergétiques, le stockage électrochimique à batterie est à privilégier lorsque cela est possible. Le rendement de ce type de stockage est en effet meilleur, supérieur à 80%. Par exemple, dans le domaine de la mobilité, le véhicule électrique à batterie seule est à préférer pour les profils d’usage qui peuvent être couverts par ce type de véhicule, selon l’autonomie énergétique souhaitée, la disponibilité du véhicule requise… Le recours à l’hydrogène est à considérer lorsque cette solution n’est plus opérante ».
Observons Energy Observer (ex trophée Jules Verne): le système à hydrogène n’est activé que quand les batteries (106 kWh, soit l’équivalent du réservoir d’une Tesla S haut de gamme) n’ont plus assez d’énergie en réserve pour compléter l’alimentation électro-solaire directe. Les voiliers sont équipés de moteurs thermiques de secours (bon marché), mais on ne les appelle pas pour autant « bateaux à moteur ». C’est le système énergétique principal qui confère le nom de « voilier » (bateau à voile).De même l’Energy Observer est donc plutôt un bateau électro-solaire à batterie lithium-ion (système principal) à prolongateur hydrogène (système secondaire).
L’avion Solar Impulse est parvenu à faire le tour du monde (en plusieurs étapes dont la traversée de l’Atlantique en 5 jours) en recourant uniquement à des batteries, et pas du tout à l’hydrogène. Or dans les airs une panne énergétique est plus préoccupante qu’en mer. Selon Forsee Power, « le système batteries » d’Energy Observer est « constitué des modules Flex EP7 et des systèmes de gestion BMS (Battery Management System) et Master-BMS ». Commercialisé depuis 2012, « la technologie Forsee Power garantit un haut niveau de sécurité, de fiabilité et de durée de vie, et dispose d’une expérience dans les applications marines. » Une photo des batteries de l’Energy Observer est disponible sur cette page.
L’intérêt pédagogique d’Energy Observer est en réalité de montrer que l’hydrogène jouera un rôle très marginal dans la révolution énergétique globale, à l’inverse de la batterie qui sera au centre de cette révolution. En fait, grâce aux prévisions de météo marine, Energy Observer fonctionnerait très bien même si on lui enlevait son (coûteux et encombrant) système de secours à hydrogène qui comprend des dessalinisateurs, des compresseurs énergivores à deux étages 30 et 350 bars, et des réservoirs en plus d’un électrolyseur et d’une pile à combustible. La multiplication des pièces augmente les risques de pannes. « La simplicité est la mère de la beauté ». A fortiori en milieu maritime. Sur le plan énergétique chaque kWh photovoltaïque qui entre dans le système à hydrogène est hautement dégradé. Il reste moins de 0,25 kWh utilisable en bout de chaîne. L’électrolyse, à elle seule, consomme environ 30% de l’énergie. La compression de l’H2 à 350 bars, environ 15%. Le passage dans la pile à combustible engloutit environ 50% de ce qui reste. Le dessalement est également énergivore. Sans parler des fuites: H2 est une molécule minuscule. Energy Observer a coûté 5,5 millions d’euros pour sa conversion, et va coûter 4 millions d’euros par an. La moitié de ce budget est bouclée.
Au final Energy Observer est un bateau très lent. « Le bateau n’a aucun souci d’autonomie lorsqu’il navigue à 3 ou 4 nœuds (entre 5,5 et 7,4 km/h ndlr), il est pour l’instant handicapé dès lors qu’il veut aller vite », explique l’Usine Nouvelle. « Et là c’est tout un équilibre à trouver, par exemple, sur l’usage des éoliennes, verticales, qui produisent de l’électricité mais peuvent freiner le bateau. De même pour l’utilisation des hélices en mode inversé comme hydroliennes pour produire de l’électricité lorsque le bateau est tracté par le kite. » Un marcheur moyen fait du 5 km/h, un marcheur athlétique, 7 km/h. Le capitaine va-t-il finir par remettre ses voiles d’origine à cet ancien voilier ? Des voiles photovoltaïques ? Le Vestas Sailrocket 2, piloté par l’australien Paul Larsen, détient depuis le 18 novembre 2012 le record du monde vitesse à la voile sur un mile nautique : 59,37 noeuds (109,94 km/h). L’Energy Observer, sans son mât et chargé de son nouveau système de propulsion, a du plomb dans les ailes.
Mais l’industrie Oil&Gas semble vouloir utiliser ce bateau en tant que vecteur médiatique de l’ « Hydrogen Economy », concept émis pour la première fois par Georg W. Bush lors de son discours sur l’état de l’union en 2003. Engie, ex-GDF-Suez (GDF = Gaz de France) est devenu fin mars 2018 le principal partenaire d’Energy Observer, aux côtés d’Air Liquide dont le service communication a diffusé le message suivant le 25 mars 2018: « Energy Observer, navire futuriste équipé de moteurs alimentés par des panneaux solaires, des éoliennes, mais surtout un électrolyseur qui transforme l’eau de mer ». Toyota, promoteur de la voiture à hydrogène, a aussi rejoint le navire communicationnel. « Energy Observer prouve que l’on peut complètement fonctionner aux EnR, et démontre que l’hydrogène est bien le chaînon manquant pour aller vers un monde sans émissions de CO2 » a renchérit depuis Marseille Michèle Azalbert, directrice de la Business Unit « Hydrogène renouvelable » au sein d’Engie.Le capitaine d’Energy Observer adopte l’angle communicationnel de l’ouverture à la diversité et de la tolérance technologique en plaçant sur le même plan batterie et hydrogène: « En mer, à bord d’Energy Observer, nous avons autant besoin du soleil que du vent, des batteries et de l’hydrogène. Il en est de même sur terre. Les énergies et les moyens de stockage sont complémentaires et nous devons apprendre à les faire fonctionner ensemble : il n’y a pas une seule solution contre le réchauffement climatique, mais une multitude de possibilités. ». Or c’est le trio solaire + éolien + batterie qui constitue le cœur du système énergétique de demain. L’hydrogène est un outil périphérique de secours, une bouée de sauvetage durant les rares périodes à la fois sans vent et sans soleil pendant plusieurs jours d’affilés. C’est la batterie (très efficiente) le pilier du système, tant dans l’avion Solar Impulse que dans son cousin des mers, Energy Observer. De même que c’est la STEP (Station de Transfert d’Energie par Pompage qui est une batterie hydraulique) qui est l’axis mundi du système électro-éolien de l’île canarienne d’El Hierro. Pas sa bouée thermique. L’île de Tesla (Ta’u, Samoa américaines) a remplacé la STEP par des batteries lithium (stockage électro-chimique). Et ce sont bien les batteries les cerveaux énergétiques de ce système électrique insulaire, pas les générateurs diesel de secours.
D’un point de vue biomimétique la batterie c’est comme un muscle, le foie ou le sang qui stockent le glucose, tandis que le système à hydrogène c’est comme les cellules adipeuses du ventre ou des cuisses qui stockent la graisse. Le système énergétique principal repose sur le glucose, celui qui repose sur la graisse est secondaire et n’est utilisé qu’en situation de pénurie alimentaire. Les sportifs de haut niveau disposent généralement de très peu de réserves lipidiques.
« Après avoir fait l’apologie des biocarburants ces dernières années, l’Union pétrolière semble en train de prendre fait et cause pour l’hydrogène » a remarqué la Tribune de Genève à l’occasion du salon automobile de Genève 2018. « Il est logique pour l’industrie des combustibles fossiles de faire pression pour la voiture à hydrogène, car pour eux, l’hydrogène est essentiellement une extension de leurs produits » avait dès 2015 analysé l’AVEQ, l’Association des Véhicules Électriques du Québec. « En d’autres termes, « l’économie de l’hydrogène » c’est « l’économie des combustibles fossiles » avec une teinte verte. La voiture pile à combustible est une technologie de substitution. En cas de succès, l’hydrogène viendrait tout simplement remplacer l’infrastructure de distribution des combustibles fossiles avec une infrastructure miroir, pour l’hydrogène. » Selon le président de l’AVEQ (6 mars 2018) « le choix de l’hydrogène ne va que retarder les nombreux projets électriques, ce qui sera dommageable et même néfaste pour l’électrification des transports. » Comme le dit le dicton, « l’hydrogène, c’est du pétrole en smoking ». L’élément « le plus abondant de l’univers » est l’arbre qui cache la forêt du gaz fossile. Il optimise sa valeur corporate.
L’hydrogène: un parangon du gaz fossile
Il n’y a pas qu’en mer que les batteries marginalisent les solutions gazières. Sur Terre les ventes de voitures électriques à hydrogène ne parviennent pas du tout à décoller, contrairement à celles des voitures électriques à batterie qui sont 2,5 fois plus efficaces sur le plan énergétique. Les déboires de Tesla, qui ne parvient pas à produire en masse sa Model 3, ne changeront rien à cette tendance de fond drivée par l’Asie. « Quand les bisons ont adopté une direction, rien ne pourrait ni enrayer ni modifier leur marche. C’est un torrent de chair vivante qu’aucune digue ne saurait contenir » remarquait Jules Verne. En Allemagne, le groupe Linde a été contraint de stopper son projet de voitures à hydrogène partagées car elles ne sont pas compétitives face aux voitures à batteries partagées. Et aux USA le gaz fossile (méthane qui assure aujourd’hui 95% de la production mondiale d’hydrogène), malgré le boom du gaz de schiste, est en déclin. Les solutions solaire + éolien + batterie sont meilleures marché et menacent le business Oil&Gas souligne l’agence Bloomberg New Energy Finance (BNEF).
Face à l’effondrement du coût du solaire et/ou éolien + stockage batterie le marché des centrales à gaz s’effondre comme une peau de chagrin. General Electric (GE) et Siemens ont à présent du mal à vendre leurs turbines à gaz, et cela impacte leur valeur boursière. Ces deux géants américain et allemand suppriment des milliers d’emplois à l’échelle mondiale. Comme l’a rapporté le Financial Times, le directeur exécutif de Siemens, Joe Kaeser, a posé une question provocante aux journalistes le 9 novembre 2017. Savent-ils combien de turbines a gaz ont été commandées en Allemagne durant les trois dernières années ? « Je vais vous le dire », a-t-il déclaré. « Un total de deux ! ».
« La fin du gaz naturel est proche » estime Danny Kennedy, Directeur exécutif du Fond Californien de l’Energie Propre (CalCEF). C’est paradoxal en contexte de boom du gaz de schiste, mais « rien ne saurait étonner un américain » estimait Jules Verne. « Au milieu de la folie de 2017 un changement important est davantage passé inaperçu que probablement tout autre aux sommets de l’économie : le gaz naturel a disparu du plan pour l’avenir » a ajouté Kennedy. « C’est majeur. Le gaz naturel n’est plus un concurrent ou un prétendant mais juste un vestige du passé, susceptible de tomber aussi lourdement et aussi vite que le vieux roi charbon, et peut-être plus vite ».
La DG d’Engie, Isabelle Kocher, a une autre vision (septembre 2017) : « Le gaz naturel est une source d’énergie indispensable pour arriver au scénario du tout renouvelable. » Il est, selon la dirigeante, la « clé de voûte de la révolution énergétique ». Mais si « le gaz naturel a tué le charbon, maintenant les renouvelables et batteries prennent le dessus » a constaté The Guardian le 29 janvier 2018. « Pour éviter un dangereux changement climatique, nous ne pouvons pas compter sur le gaz naturel remplaçant le charbon » a ajouté le média britannique.
« Une nouvelle ère de batteries sème le trouble pour le gaz en Amérique » a renchérit l’agence Bloomberg à New-York. Le média indien The Economic Times a enfoncé le clou: « Les batteries tueront les fossiles. C’est juste une question de temps ». Et le San Francisco Gate a titré le 31 mars 2018: « Batteries incluses: même l’énorme projet saoudien de ferme solaire les utilisera ». Une ferme solaire PV + stockage batterie de 7,2 GW devrait voir le jour dès 2019. Le japonais SoftBank a fixé un objectif global saoudien de 200 GW à horizon 2030. Un élément clé de ce projet sera la construction de la plus grande batterie du monde en deux ou trois ans, et qui délivra de l’électricité solaire aux consommateurs durant les soirées a déclaré Masayoshi Son, fondateur de SoftBank. Parallèlement le groupe français EDF a annoncé le lancement d’un « plan stockage électrique » de 10 GW à horizon 2030 portant sur des batteries et des STEP. Selon l’analyste Chris Thompson, il y a 10 raisons expliquant pourquoi les batteries sont plus intéressantes que les turbines à gaz (peakers).
Ce que la chenille appelle la fin du monde, le sage l’appelle le papillon
Selon le San Francisco Gate les « batteries incluses (du projet saoudien) constituent un signal majeur qui marque un point de bascule de l’industrie ». Dans ce contexte, même avec un gros budget de communication médiatique et un joli bateau pour renforcer le hype, l’Hydrogen Economy (qui s’incrit dans une logique de substitution) pourrait avoir du mal à s’imposer face à l’Electron Economy, concept du physicien suisse Ulf Bossel qui s’inscrit dans une logique de métamorphose. L’Electric Economy (formule du PDG de Tesla, Elon Musk) est dans tout les cas bien plus efficiente sur le plan énergétique.
Thierry Lepercq, VP innovation d’Engie, le 25 avril 2017 lors d’un débat sur l’avenir de l’électricité en présidence du directeur innovation d’EDF (à 15’27 dans la vidéo): « Un débat technologique (…) Assurer au centième de seconde la stabilité du réseau (…) Il y a un sujet absolument central chez Engie, qui est l’hydrogène-énergie. La production d’hydrogène à grande échelle dans une logique minière, j’insiste sur le mot minière, avec du solaire et de l’éolien très abondants dans certaines régions du monde, au prix du gaz naturel liquéfié. Il s’agit de remplacer le pétrole et le gaz à un horizon relativement rapide. Mais tout cela n’a de sens que si c’est intégré dans un système et ce système-là ne peut être qu’électrique. C’est l’électricité qui fait système, c’est l’électricité qui connecte tous les usages, c’est l’électricité où les plateformes logicielles doivent fonctionner, c’est aussi l’électricité sur un plan industriel où on a en France une occasion absolument unique de créer une industrie qui soit comme cela a été pour le nucléaire ou l’hydroélectrique il y a encore plus longtemps, un leader mondial. »
Qu’est-ce que le digital chez Techniques de l’Ingénieur ?
Techniques de l’Ingénieur est un producteur de contenu et un fournisseur de services. Il y a une multitude de façons de mettre à disposition ce savoir et d’accompagner les utilisateurs.
Notre objectif est de faciliter la tâche au plus grand nombre et pour cela, il faut aller vite car les usages changent, les façons d’acquérir de l’information et des connaissances aussi.
Il y a quelques années, le digital chez Techniques de l’Ingénieur se limitait à livrer toute l’information sous forme numérique, disponible en ligne. Grâce aux outils du numérique qui permettent de proposer de nouvelles façons d’accéder et de consommer les contenus, nous sommes aujourd’hui passés dans une toute autre dimension.
Que ce soit dans les produits que Techniques de l’Ingénieur propose à ses clients ou dans les outils et process utilisés en interne, l’adaptation est permanente, indispensable et exaltante.
Techniques de I’Ingénieur existe depuis 70 ans ! Comment l’entreprise a-t-elle réussi à s’adapter aux transitions numériques ?
Les contenus des Techniques de l’Ingénieur sont rédigés par des experts. Tous les intervenants de la chaîne de production sont des spécialistes. C’est une véritable culture d’entreprise.
Une grande partie des ressources traite, depuis nos débuts en 1946, des Systèmes d’informations. Techniques de l’Ingénieur est ainsi nécessairement toujours en veille sur l’ensemble de ces sujets et notre premier champ d’application est naturellement notre écosystème propre : notre entreprise, nos contenus, nos outils et nos projets.
Notre objectif est de répondre au mieux aux besoins de nos abonnés et de rester centrés sur l’évolution de leurs usages.
Techniques de l’Ingénieur fait partie des précurseurs de la numérisation de l’information scientifique et technique en ligne, avec une numérisation complète et précoce (l’ensemble des contenus était disponible sur internet dès le début de la bulle internet : 1996-1997).
Les contenus ont été rapidement enrichis, complétés et balisés pour une compréhension facilitée par les outils numériques (moteurs de recherche, indexation, classification) et de fait, par les utilisateurs.
En effet, comment trouver le document ou l’information dont on a besoin au milieu de plus de 15 000 références ? C’est là que toutes les technologies interviennent pour nous aider, vous aider.
Techniques de l’Ingénieur s’est non seulement adapté à l’évolution des technologies digitales, mais a également toujours tenté d’être en avance et à l’écoute des signaux précurseurs d’évolution.
Techniques de l’Ingénieur est 100% numérique ! Quelle valeur ajoutée pour vos utilisateurs ?
Alors qu’hier un travail fastidieux de feuilletage d’index était nécessaire pour trouver un document, aujourd’hui, l’accès à la connaissance se fait en quelques secondes, en moins de 3 clics, n’importe où et à n’importe quel moment.
Nous avons notamment mis en place un thésaurus pour taguer l’ensemble des contenus. Il permet une navigation par concept (représenté dans la cartographie interactive) dans l’ensemble du corpus.
Outre les dispositifs qui permettent à tout système de reconnaître et d’identifier l’information la plus pertinente, nous avons également mis à disposition toute une panoplie d’outils en ligne qui facilitent l’usage. Ce sont des outils simples (zoom, site responsive mobile) plus élaborés (gestion des annotations, des références, navigation par concept, filtres intelligents de recherche) ou extrêmement structurants.
Un exemple parmi d’autres : nous sommes actuellement dans une démarche de R&D pour intégrer un niveau supplémentaire de pertinence, et rendre plus intuitif le fonctionnement de notre technologie de recherche en y intégrant de l’intelligence artificielle, ou a minima, une brique de machine learning.
L’objectif final étant toujours le même : répondre au besoin de l’utilisateur. Nous nous basons pour cela sur les chiffres afin de bien comprendre les besoins. A l’ère du Big data, il y a de quoi faire ! L’utilisation et l’optimisation de tous les outils de suivi et d’analyse sont également fondamentaux pour assurer un niveau de satisfaction maximal.
Chez Techniques de l’Ingénieur, outre le fait de produire des contenus d’expertise, et de tenir au courant notre audience de l’actualité de l’industrie, notre urgence est de garantir aux utilisateurs l’accès à ces informations en un minimum de temps et dans tout contexte.
La digitalisation s’applique donc à tous les domaines et assure une optimisation de temps et d’argent. Néanmoins, si trouver des modèles, par exemple de Machine Learning, plus performants que l’existant (mix de vision, expériences et… modèles) est relativement facile, l’insertion de ces modèles dans les bons mécanismes de décision pour l’amélioration de performances est moins aisée. Une démarche générale et des méthodes spécifiques visant à inscrire les projets Big Data dans des objectifs d’amélioration de performances s’avèrent pertinentes.
Après quatre longues années d’élaboration, plus de 60 pays ont réussi à trouver un accord sur le contenu de cette norme tant attendue. L’ISO 45001:2018 « Systèmes de management de la santé et de la sécurité au travail – Exigences et lignes directrices pour leur utilisation » vise à faciliter la mise en œuvre des moyens que l’entreprise veut se donner pour améliorer la santé et la sécurité au travail (SST). Elle s’appuie bien sûr sur ce les référentiels déjà existants comme la norme britannique OHSAS 180001 ou les principes directeurs de l’Organisation internationale du travail (ILO-OSH), mais elle espère apporter une approche beaucoup plus complète et globale pour une plus grande efficacité.
La santé-sécurité passe au niveau supérieur
Destinée aux niveaux décisionnels supérieurs des organismes, cette nouvelle norme devrait ainsi permettre à la santé-sécurité d’être réellement prise en compte par les directions : une étape essentielle pour initier de réelles démarches de prévention et non plus s’attaquer seulement à la résolution de problèmes. La norme est d’ailleurs très claire sur la notion de redevabilité des directions vis-à-vis des travailleurs et se positionne comme très engageante pour ceux qui voudront la mettre en œuvre dans leur entreprise.
En outre, l’ISO 45001 couvre tous les aspects modernes de la SST : prenant en compte les risques pour l’état physique, mental et cognitif des travailleurs et couvrant non pas seulement les risques inhérents à l’activité de l’entreprise mais les risques dans l’entreprise placée dans son contexte économique, social en intégrant dans le périmètre d’analyse des données sur toute la chaîne de valeur : clients, fournisseurs et sous-traitants. Ce qui implique par exemple qu’un service achat évalue l’impact possible en matière de SST du choix de tel produit par rapport à un autre.
Une opportunité pour tous
Cette norme apporte aussi une nouvelle approche de la SST : la SST n’est pas seulement une gestion des risques opérationnels mais aussi des opportunités à saisir. Et ces opportunités liées aux évolutions de l’activité, de l’organisation ou du contexte réglementaire ou technologique peuvent être repérées et gérées comme les risques. La SST devient ainsi une activité positive. Et elle doit être partagée par l’ensemble des acteurs de l’entreprise. C’est pourquoi la norme prévoit des exigences en matière de consultation et de participation des travailleurs et de leurs représentants dans la conduite de la politique de santé-sécurité. Par exemple, elle intègre la nécessité de respecter le droit d’alerte et prévoit que « les salariés valident la pertinence des améliorations proposées ». En outre, le périmètre de la SST choisi est très large, il comprend par exemple des paramètres d’organisation du travail comme les horaires et les rythmes du travail qui sont générateurs de risques psycho-sociaux et parfois d’accidents.
Une approche cohérente QSE
Le comité d’élaboration de la norme a choisi d’adopter une structure cadre, un texte de base et des termes et définitions identiques aux normes de système de management déjà existants comme l’ISO 9001:2015 et l’ISO 140001:2015. Cela doit permettre une appropriation plus facile de la norme pour tous ceux qui sont déjà familiarisés avec ces deux autres et vise la mise en place de systèmes combinés, intégrés entre « qualité, sécurité et environnement ». Des bilans globaux aux trois systèmes pourront ainsi voir le jour et donner toute sa place à la SST dans les réunions de la direction.
Une démarche volontaire d’amélioration continue
On retrouve du coup dans l’ISO 45001 des concepts maintenant répandus comme les démarches d’amélioration continue (PDCA – Plan Do Check Act / planifier, réaliser, vérifier et améliorer en français) et une approche par processus et non par procédures. Tous les risques sont pris en compte y compris ceux inhérents au système, faisant de l’ISO 45001 une véritable norme holistique pour un organisme. La SST aura au même titre que les autres systèmes de managements des indicateurs de performances : par exemple, les pilotes de processus auront la mission de détecter et d’identifier les presqu’accidents en SST et de faire remonter ces informations au niveau managérial pour en faire des indicateurs. Cette norme étant d’application volontaire, elle peut être utilisée pour organiser son management de la SST sans aller jusqu’à la certification. Mais nul doute que, dans les échanges commerciaux, elle deviendra pour certains secteurs aussi incontournables que l’ISO 9001. D’ailleurs, certaines entreprises ont même anticipé et c’est ainsi que dès le 20 mars 2018, Afnor Certification a déjà délivrée sa première certification ISO 45001 à l’entreprise française Axon’ Cable spécialisée dans les câbles et l’interconnectique pour les technologies avancées.
Transition depuis l’OHSAS 180001
L’OHSAS 18001 est une norme britannique relative à la santé et sécurité au travail compatible avec d’autres certifications internationales comme l’ISO 9001. Créée en 1999 dans l’attente de l’arrivée d’une véritable norme internationale portée par l’ISO, elle va être remplacée par l’ISO 45001 et va donc disparaître. Les organisations certifiées ont trois ans pour migrer vers la nouvelle norme. L’approche conceptuelle étant assez différente, le passage de l’une à l’autre exige de revoir de nombreuses formes du management de la SST. Cependant, une fois, ce nouveau management mis en place, les données collectées via l’OHSAS 18001 pourront être facilement implémentées dans l’ISO 450001. LE BSI qui gère l’OHSAS 18001 a mis en ligne des documents (en anglais) de correspondance entre les deux normes pour faciliter cette transition et de nombreux organismes proposent déjà des formations et des accompagnements.
L’entreprise emblématique du milliardaire, Tesla, ne parvient pas à atteindre ses objectifs de production en masse de sa Model 3 (loin s’en faut) mais son patron tente manifestement de faire diversion avec des annonces abracadabrantesques.
Vente de lance-flammes à gaz, creusement de tunnels sous Los Angeles, lancement d’une Tesla Roadster dans l’espace (rêve d’immortalité ?), et à présent…commercialisation de gros blocs style Légo « taille réelle » afin que chacun puisse construire des pyramides, des sphinx ou des temples d’Horus. Le tout dans « un kit Egypte ancienne ». Elon Musk a précisé que « les blocs seront troués en leur milieu, comme les longerons d’une aile d’avion, et donc légers ». Ou comme l’action de Tesla en bourse ?
Bref, Elon se prend pour un Titan. Pour finir comme le Titanic ? Dans tous les cas on a de plus en plus de mal à trouver un intérêt écologique à ces nouveaux projets. Le cours de l’action Tesla s’est effondré de 15% en seulement 19 jours. Tesla pourrait faire faillite d’ici 3 à 6 mois selon un fond spéculatif rapporte Capital.fr.
Dans le poème « Spleen : J’ai plus de souvenirs que si j’avais mille ans », Charles Baudelaire écrivait : « Mon triste cerveau, c’est une pyramide, un immense caveau ». Et d’ajouter : « L’ennui, fruit de la morne incuriosité, prend les proportions de l’immortalité. »
Restera à jouer aux Légos, pour ne pas s’ennuyer. Ou à conduire, seul à bord, la Tesla Roadster dans son voyage spatial. Avec la même musique répétée en boucle par l’auto-radio. « Space oddity » de David Bowie. « Prends tes cachets protéiniques et mets ton casque » et « Dis à ma femme que je l’aime énormément, elle le sait » dit la chanson.
Puis entrer en collision avec la Terre ou Vénus dans environ 10 millions d’années. Consécration de l’éternel retour.
C’était a priori une bonne idée : utiliser des microalgues pour produire un carburant, et ainsi ne pas gaspiller les terres fertiles à vocation alimentaire. Mais les données issues du retour d’expérience de la R&D sont catastrophiques. L’EROI est inférieur à 1 :1. Autrement dit le contenu énergétique des algocarburants est inférieur à l’énergie qui a été dépensée pour les obtenir.
Il faut beaucoup d’énergie pour cultiver les algues (a fortiori s’il s’agit de cultures en bioréacteurs fermés pour éviter les contaminations microbiologiques), et aussi pour casser les cellules algales et produire les solvants nécessaires à l’extraction de l’huile obtenue. A l’occasion d’une interview pour le média Atlantico.fr, le Jean-Philippe Steyer de l’INRA a estimé que « les moyens technologiques destinés à produire de “l’algocarburant” sont de manière générale plutôt énergivores. C’est pourquoi on peut se demander si le biocarburant peut réellement être considéré comme le domaine de prédilection de l’exploitation des algues ».
Encore plus grave, les quantités de Phosphore et d’eau nécessaires sont gargantuesques. Or les stocks mondiaux en Phosphore sont très limités et l’eau douce est la denrée la plus précieuse pour l’humanité. Il faut entre 32 litres (dans l’hypothèse d’un recyclage intégral de l’eau) et 3 650 litres d’eau par litre d’algocarburant. Contre 2 litres d’eau par litre d’essence. Le Peak Phosphorus est encore plus inquiétant que le peak Oil (pic pétrolier) car le phosphore est indispensable à la croissance des végétaux, y compris ceux à vocation alimentaire.
Dans l’article « Une douzaine de raisons expliquant pourquoi le monde ne tournera pas aux algocarburants », le site EnergySkeptic.com a rassemblé l’ensemble des problèmes que pose la filière. Trouver à la fois un grand site plat (pour installer les bassins), ensoleillé et qui dispose aussi d’une source de CO2 (par exemple une centrale thermique à charbon ou au gaz) et d’une source d’eau, ce n’est pas vraiment aisé.
Alors que le bilan des agrocarburants de première génération est médiocre, celui des algocarburants est catastrophique. Pourquoi donc ExxonMobil s’obstine-t-il dans cette voie ? Juste pour le fun de financer un programme de recherche fondamentale ? C’est probablement plutôt pour de simples raisons de communication en faveur des carburants liquides face à la vague de la voiture électrique à batterie. Les algocarburants confèrent une (fausse) teinte verte aux carburants pétroliers dans lesquels ils sont mélangés. Ce programme de recherche serait alors en réalité qu’une composante d’un programme de Public Relation (PR). Maintenir coûte que coûte l’illusion selon laquelle le moteur thermique aurait de l’avenir.
ExxonMobil et Synthetic Genomics Inc ont modifié génétiquement une souche d’algues pour doubler sa teneur en huiles sans inhiber sa croissance. L’OGM obtenu pourrait contaminer les milieux naturels. Mais les 10 000 barils annoncés pour 2025 (dans 7 ans), soit 1590 tonnes, constituent une goutte minuscule. Le parc automobile français, à lui seul, consomme 50 millions de tonnes de pétrole, soit plus de 30 000 fois plus.
Le robot le plus adroit et rapide, c’est… Dex-Net !
Des chercheurs américains ont mis au point une intelligence artificielle capable d’apprendre à saisir des objets puis de comprendre comment saisir de nouvelles formes inconnues.
Cet apprentissage rend Dex-Net très adroit. Robotique industrielle ou médicale, les applications potentielles sont multiples.
Un robot basketteur qui marque à tous les coups !
CUE, retenez-bien ce nom. Conçu par des ingénieurs de Toyota, c’est peut-être un futur grand champion de basket-ball.
ANYmal, le robot qui danse
Ce robot n’utilise aucun pas de danse préenregistré. Il se synchronise lui-même avec le rythme de la musique. Belle performance !
Le robot taxi autonome de Renault
L’EZ-GO est un taxi-robot qui se déplace seul grâce à des capteurs et des radars. Pour le réserver, nul besoin de le héler en pleine rue, il suffit d’un smartphone.
Bonus insolite : le robot de compagnie… pour chien
Le succès de l’impression 3D, ou fabrication additive, s’explique en partie par trois raisons :
l’utilisation de matériaux de plus en plus performants comme le thermoplastique et maintenant la mousse syntactique, mais surtout le métal dont le marché devrait atteindre 12 milliards de dollars en 2028 contre 3 milliards en 2018 selon les estimations du cabinet IDTechex) ;
Résultat, entre 2015 et 2016, les ventes d’imprimantes 3D ont doublé et 455 772 unités auraient été livrées, contre 219 168 un an auparavant, selon une étude réalisée par le cabinet Gartner.
Mais l’impression 3D bute toujours sur la taille des pièces. Une équipe de l’IMT Lille Douai a trouvé une solution en développant LASCALA (Large SCALe plAstics & composites 3D printing) lien vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=ZF5E9gUmaxM&feature=youtu.be. Avec son bras robotisé d’une portée de plus de 2 mètres et une charge maximale de 150 kg, il pourrait fabriquer des pièces pouvant atteindre jusqu’à 5 mètres de longueur, 2 mètres de large et 1 mètre de hauteur. Ces pièces pourraient être fabriquées avec n’importe quel type de matériau polymère et renforcées par des fibres coupées courtes ou continues.
LASCALA sur une chaîne de production automobile ?
Chercheur en matériaux à IMT Lille Douai et en charge de LASCALA, Jérémie Soulestin explique aussi qu’habituellement, « une imprimante 3D superpose des couches planes. Cela entraîne un effet d’escalier sur les bords des pièces. Avec le robot, nous pourrons développer des couches courbes, limitant cet effet ».
Hébergée sur la plateforme d’ingénierie plastique et composites de 7500 m2 du département Technologie et Mécanique des Polymères et Composites, elle permettra à l’IMT Lille Douai d’initier de nouveaux projets de R&D en collaboration avec l’industrie dans les secteurs du transport (automobile, aérospatial….), de l’énergie ou du médical. Mais pour l’instant LASCALA n’est pas encore pleinement « opérationnelle ». Ce devrait être le cas d’ici un an.
L’équipe française devra aussi affronter une concurrence de poids. Les fabricants d’imprimantes XXL sont peu nombreux, mais solides comme l’Américain Stratasys (principal fournisseur mondial de solutions technologiques additives appliquées) et l’Allemand BigRep (fondée à Berlin en 2014, cette start-up est l’un des précurseurs de l’impression 3D FDM très grand format soit 1m3). il y a aussi le Français Delta 3D, créée en 1976, cette entreprise est spécialisée dans le développement et la fourniture de solutions d’automation, de robotique industrielle et de fabrication additive.
Pour faire une bonne impression 3D, plusieurs critères sont à considérer. S’il faut une bonne imprimante, un bon modèle numérique et un bon profil d’impression, il faut surtout savoir choisir son matériau. En effet, chaque matériau a ses propres forces et faiblesses. Simplify3D, le leader mondial des logiciels commerciaux d’impression 3D a publié un Guide des matériaux d’impression 3D pour faciliter le choix des filaments et optimiser leurs utilisations.
Après plus d’un an de recherche et développement en relation étroite avec plusieurs centaines de fabricants d’imprimantes 3D, ce guide explore une douzaine de filaments, les plus populaires utilisés aujourd’hui.Il comprend des fiches pour chaque matériau, et des conseils d’experts pour améliorer les résultats pour chacun d’entre eux. Un tableau comparatif permet en un coup de d’oeil de comparer les propriétés physiques et mécaniques (dureté, rigidité, densité, etc.) de chacun d’entre eux.
Choisir son filament d’impression 3D
Chaque machine a ses spécificités et n’accepte pas tous les filaments disponibles sur le marché. Chaque imprimante demande par exemple un diamètre de filament précis. Le matériau de la buse d’impression influe également sur le type de filament à privilégier. Enfin, la température maximum de l’extrudeur de l’imprimante est à considérer puisque chaque filament fond à une chaleur plus ou moins élevée.
Le choix du filament dépend en plus des impressions que l’on souhaite réaliser, que cela soit d’un point de vue mécanique, d’usage ou tout simplement esthétique. En effet, si vous souhaitez obtenir une pièce solide et résistante aux chocs, privilégiez plutôt des filaments de polycarbonate ou de l’ABS. En revanche, si vous voulez un objet flexible ou semi-rigide, il existe des matériaux à base de TPU ou TPE qui vous permettront d’obtenir des pièces que vous pouvez facilement déformer. Si votre filament est en contact alimentaire, choisissez du PETG. En fonction des matériaux utilisés, le rendu de l’objet sera enfin différent : mat, brillant, rugueux, translucide…
Quels sont les matériaux les plus utilisés ?
Les filaments utilisés en imprimante 3D sont pour la plupart des plastiques. Le PLA, fabriqué à base de maïs ou de canne à sucre, représente de loin le plastique le plus utilisé dans les filaments. On trouve ensuite plusieurs autres matériaux, à base de produits fossiles. On citera pêle-même : l’ABS, le nylon, le polypropylène, le polystyrène et le polyéthylène téréphtalate glycolisé (PETG).
Il y a aussi des matériaux techniques, renforcés avec du carbone, du bois, des métaux, pour améliorer les propriétés mécaniques et de résistance à la chaleur. Ces matériaux répondent, sur mesure, aux besoins spécifiques et techniques des industriels.
Avis d’expert : Pierre-Antoine Pluvivinage, Directeur du développement d’Armor 3D : Des matériaux de plus en plus techniques pour de nouvelles applications.
Pour les industriels, nous caractérisons nos matériaux sur les objets imprimés et non pas sur les filaments bruts. Les industriels ne s’intéressent pas forcément au filament mais plutôt aux applications qu’ils pourront donner à l’objet final. En effet, même pour un matériau identique, il va y avoir des qualités différentes en fonction des fournisseurs et donc des résultats différents.
Le PLA représente près de 80 % du plastique utilisé dans les filaments, devant l’ABS. De nouveaux matériaux qui répondent à de nouveaux usages sont en train d’arriver sur le marché. L’ABS est en recul, au profit de ces nouveaux matériaux. Mais le PLA a encore de belles années devant lui pour le prototypage.Nous développons des matériaux techniques sous la gamme Armor 3D. Ces matériaux répondent, sur mesure, aux besoins d’usage des industriels. Nous développons désormais des filaments métaux et nous nous lançons sur les poudres polymères. En effet, la technologie à base de la filaments est la plus répandue, mais la poudre polymère monte en puissance. Nous avons d’autres matériaux, à base d’ABS ou de PETG chargés en carbone ou kevlar, pour répondre à des besoins spécifiques et techniques. Nous espérons que nous pourrons intégrer prochainement du recyclé dans les matériaux techniques pour être en phase avec le principe d’économie circulaire.
L’impression 3D permet de fabriquer un tas d’objets personnalisés, en accord avec les besoins réels des consommateurs. En fabriquant les objets sur-mesure et au plus près des consommateurs, l’impression 3D pourrait révolutionner l’industrie et la logistique.
Vers la fin des transports et des entrepôts ?
Pour imprimer un objet en 3D, il faut une imprimante, des filaments, un logiciel et un fichier numérique. C’est donc l’ensemble du cycle de production qui doit être réinventé. Plutôt que d’acheter un objet fabriqué dans une usine, il convient dans ce cas de se procurer un fichier numérique, de le télécharger et de l’imprimer. Si tout était imprimé en 3D, cela signifierait la fin des usines manufacturières, la fin des entrepôts et des transports de marchandises. À la place, il faudrait simplement plus d’infrastructures numériques, en plus des usines de fabrication d’imprimantes et de filaments. Par ailleurs, développer l’impression 3D est la promesse d’apporter des objets directement chez les utilisateurs, en particulier dans les zones dépourvues d’industries.
Moins de déchets en perspective ?
L’impression 3D repose sur le principe de la fabrication additive, en superposant couche par couche un matériau (plastique, métal, béton alvéolaire, etc.), pour fabriquer un objet. Elle s’oppose aux méthodes traditionnelles de fabrication soustractive par ponçage, découpage ou fraisage. Résultat : il n’y a pas de chutes ou de déchets de production, car le poids de l’objet est équivalent à la quantité de matière utilisée pour sa fabrication. En soi, l’impression 3D présente un doux rêve : mettre fin à l’obsolescence programmée. En effet, elle permet de réparer soi-même ses objets en imprimant les pièces détachées nécessaires.
Attention toutefois aux émissions. Pour être mis en forme, les filaments en plastique sont fondus. Certains d’entre eux émettent des composés organiques volatils (COV) toxiques. C’est notamment le cas de l’ABS pour lequel il est recommandé d’utiliser une imprimante 3D à enceinte fermée.
L’impression 3D se met aux déchets
Mis à part le PLA qui est biosourcé, la plupart des plastiques utilisés dans les filaments sont issus d’énergies fossiles. Pour plus d’éco-conception, des start-up se lancent sur le segment des filaments à base de plastiques recyclés. C’est le cas d’Armor 3D qui recycle des pots de yaourts et des toners d’imprimante. Les start-up américaines 3dbrooklyn et Refil se sont également spécialisées sur ce créneau de filaments recyclés, en différentes couleurs. Ils recyclent la matière des emballages alimentaires, des bouteilles d’eau, de la vaisselle en plastique et du plastique automobile.
Plusieurs start-up se sont également spécialisées dans le développement d’extrudeuses. Elles permettent de broyer les déchets avant de les fondre pour obtenir son propre filament d’impression 3D. Ces solutions simplifient là encore la gestion des déchets et permettent de développer une économie circulaire locale. Citons par exemple la start-up française Plast’if. Elle développe un broyeur de déchets plastique en PET, PP, et PS relié à une imprimante 3D qui les transformeen nouveaux objets imprimés en 3D. C’est aussi le cas par exemple de ProtoCycler, FilaMaker et 3DEvo. Le développement de ces extrudeuses permettrait même de s’affranchir des usines de production de filaments.
Avis de Pierre-Antoine Pluvinage, directeur du développement d’Armor 3D : Quel est l’intérêt de l’impression 3D du point de vue écologique ?
« Le principe de l’impression 3D est de n’utiliser que la matière nécessaire à la fabrication d’un produit. Dans cette logique, on utilise moins de matières et on produit moins de déchets. En même temps, l’impression 3D est aujourd’hui surtout utilisée pour du prototypage, et le prototype est un déchet qu’il faut recycler. La technologie permet d’internaliser le prototypage plutôt que de le sous-traiter loin de son lieu de production. C’est un avantage, mais il faut faire attention à l’effet pervers d’avoir des imprimantes 3D un peu partout. Elles génèreront des déchets diffus plus difficilement récupérables. Une usine produit peut-être plus de déchets, mais ces derniers sont générés en un point. Au niveau de la consommation énergétique, il est cependant difficile de calculer les économies.
L’impression 3D ne remplacera pas tout de suite les usines traditionnelles pour faire de la production de masse. Elle n’est pas utilisée à cette fin, mais plutôt pour faire de la petite série, du sur-mesure, de l’outillage et des prototypes. Je pense que le prototypage va rester important dans les prochaines années. Toutefois, dans les dix à quinze ans à venir, la tendance va sûrement s’inverser pour aller de plus en plus vers la production de produits finis. »
La fabrication additive s’invite dans l’industrie aéronautique et spatiale pour produire en série des pièces de haute technologie plus légères. Par exemple, Airbus a déjà installé un support en titane imprimé en 3D sur une production de série A350 XWB. L’entreprise développe actuellement Cimon, un système d’assistance aux astronautes, dont la structure métallique et plastique est entièrement imprimée en 3D.
Du côté de l’automobile, les constructeurs misent sur l’impression 3D métal pour les moteurs de demain. C’est par exemple le pari de Renault Trucks. Si l’impression 3D reste principalement cantonnée à l’impression de quelques pièces, le fabricant italien X Electrical Vehicle vient d’annoncer la commercialisation d’une voiture dont la structure serait entièrement imprimée en 3D dès avril 2019. Les fabricants de pneus Michelin et Goodyear ne sont pas en reste. Ils ont présenté un modèle de pneu sans air et recyclable, imprimé en 3D à partir de matériaux recyclés. Lorsque la bande de roulement sera abîmée, elle n’aura plus besoin d’être intégralement remplacée. Il suffira d’imprimer une couche de gomme supplémentaire.
L’impression 3D au service du BTP
Le secteur du bâtiment voit l’apparition de l’impression 3D de béton alvéolaire. Ces bétons sèchent très vite pour pouvoir utiliser cette technique de couches successives. Selon un rapport publié en 2016 par Markets & Markets , l’impression 3D en béton permettrait de réduire de 30 à 60 % les déchets de construction et de raccourcir les délais de production de 50 à 70 %. En France, la première maison imprimée de Batiprint 3D vient d’être inaugurée à Nantes. Comme le rapporte Lejournaldesentreprises, l’entreprise nantaise espère réaliser 1.000 logements d’ici 5 ans en France, en Chine et à l’île Maurice.
La fabrication additive ne s’arrête pas aux bâtiments. Un pont en béton a été installé aux Pays-Bas, un autre en Espagne. La Chine a également installé des ponts imprimés en plastique. Enfin, aux Pays-Bas, The New Raw et Aectual transforment des déchets plastiques en bancs publics imprimés en 3D qui sont installés à Amsterdam, dans le cadre du projet Print Your City!.
L’impression 3D au service du médical
L’impression 3D est particulièrement plébiscitée dans le médical. En effet, elle permet la fabrication de prothèse sur-mesure et peut-être bientôt l’impression d’organes et de peau grâce à la bio-impression. e-Nable est notamment une communauté de bénévoles qui imprime des « mains de super-héros » qui facilite la vie des enfants qui en ont besoin.
La bio-impression fabrique des structures cellulaires en déposant couche par couche des bio-matériaux. En France, l’entreprise Poietis s’est spécialisée dans ce domaine. En janvier, elle a annoncé lapremière commercialisation d’un tissu produit par bio-impression. Ce modèle permettra notamment l’évaluation des ingrédients et des produits finis cosmétiques et renforcera l’ensemble des méthodes alternatives à l’expérimentation animale.
L’impression 3D au service de l’alimentaire
L’impression 3D se développe même dans le secteur alimentaire. Elle permet d’imprimer des matériaux comestibles comme du chocolat ou des pâtes. La technologie permettrait ainsi de créer des menus personnalisés, bon nutritionnellement et adaptés aux intolérances et allergies de chacun. Bientôt, de nouveaux aliments imprimés à partir de poudre d’insectes ou d’algues seront inscrits à votre menu !
Techniques de l’ingénieur : Armor 3D est une jeune start-up du groupe Armor. Quelle est sa spécificité ?
Pierre-Antoine Pluvinage : Le groupe Armor a été créé en 1922 et est spécialisé dans la formulation des encres. Armor 3D est une start-up créée en 2016. La naissance de cette activité s’appuie sur le principe de collecter les cartouches vides de nos clients et de les recycler sous forme de matières premières secondaires. Dans cet esprit, nous avons mis en place un procédé de démantèlement de ces cartouches afin de créer des filaments pour l’impression 3D. Notre gamme de filaments issus de la réutilisation de déchets plastiques s’appelle OWA. Nous avons aussi mis en place une offre de collecte des déchets de nos clients en vue de leur recyclage. Nous récupérons les objets imprimés en 3D, mais aussi les filaments et les bobines vides. Ce service est offert à tous les clients de nos consommables OWA et rencontre un véritable succès puisque 80% des impressions 3D de nos clients servent à faire du prototypage.
Au départ, nous récupérions le polystyrène noir des coques de cartouches. Nous sommes ensuite allés voir des fabricants de pots de yaourts pour récupérer leur polystyrène blanc, apte au contact alimentaire. Ensuite, nous sommes allés voir les recycleurs de chaussures de ski pour récupérer du TPU ; puis, du PLA recyclé. Utiliser de la matière recyclée pour fabriquer du filament est un procédé complexe, mais comparativement à d’autres matériaux de même qualité, notre offre n’est pas forcément plus chère. En France, nous sommes le plus gros acteur sur ce segment. La part des plastiques recyclés dans les filaments du marché n’est pas supérieure à un pour-cent. Il y a tout à faire ! Sur l’ensemble des plastiques utilisés dans le monde, les filaments représentent encore un faible marché, mais il augmente de 30% en moyenne par an. Il faut donc bien prendre en compte cette problématique.
E.T.I : N’est-il pas difficile de recycler un objet 3D ?
P-A.P : Comme je l’ai précisé,80% des impressions 3D servent à faire du prototypage. Et dans 90 % des cas, les prototypes ne présentent qu’une seule couleur. Les trois couleurs les plus utilisées sont le blanc, le noir et le gris. Nous avons très peu d’impressions multi-matières et multi-couleurs, ce qui simplifie le recyclage.
En revanche, nous savons que cela va se complexifier avec les nouveaux matériaux qui arrivent sur le marché. Il faudra donc mettre en place de nouveaux équipements automatisés pour séparer ou recycler ces matières. En avril, nous commençons pour cela un programme avec l’ADEME, dans le cadre de l’appel à projets Orplast 2. Son but est de réfléchir à mieux collecter et séparer les déchets plastiques en vue d’en faire des filaments de qualité.
E.T.I : Pour lutter contre l’obsolescence programmée, vous avez développé l’enceinte OWA. En quoi consiste-t-elle ?
P-A.P : L’enceinte OWA est un projet collaboratif qui a récolté plus de 77.000 € sur Kickstarter en début d’année. Nous avons travaillé avec des designers, des électroniciens et des acousticiens pour développer une enceinte blootooth personnalisable. Sa cloche extérieure est imprimée en 3D et toutes ses parties en plastique sont recyclées et recyclables. Cette enceinte est facilement démontable et réparable pour aller à l’encontre de l’obsolescence programmée. La partie extérieure sera la seule personnalisée et imprimée en 3D. Nous allons désormais industrialiser et distribuer cette enceinte à destination des entreprises, des chambres d’hôtels et des salles de réunion.
Nous démarrons actuellement un nouveau projet interne sur l’impression 3D et utilisant des films photovoltaïques organiques, une technologie phare du groupe Armor.
Propos recueillis par Matthieu Combe, journaliste scientifique
Réputée pour le prototypage et la production de pièces personnalisées ou complexes en petite et moyenne série, la fabrication additive se voit au fil du temps accorder un nouveau mérite : la confection de pièces de rechange, à des fins de remplacement de pièces défectueuses ou usées, empêchant le bon fonctionnement de mécanismes ou d’appareils complets. L’impression 3D deviendrait un facilitateur de la réparation, «maillon essentiel de l’économie circulaire» selon le rapport de l’Ademe publié en juin 2017 sur le thème. Car réparer, c’est allonger la durée d’usage des produits et réduire leurs impacts environnementaux, écrit-on dans ce même rapport.
Les deux initiatives les plus importantes en France sont à mettre au crédit du distributeur Boulanger et de l’industriel Seb, spécialiste de l’électroménager. La plateforme web Happy 3D de Boulanger, née le 1er juin 2016, a pour objectif de centraliser des fichiers 3D de pièces détachées et de les rendre accessible à tous. «Notre base contient aujourd’hui environ 500 modèles, de marque propre (EssentielB, Listo et Miogo, NDLR) ou internationale, détaille François Longin, chef de projet Happy 3D chez Boulanger. Il s’agit de pièces de type électrodomestique : poignée de réfrigérateur, trappe de télécommande… Elles sont imprimées exclusivement en plastique et peuvent être changées par l’utilisateur lui-même, sans qu’il ait à ouvrir l’appareil, car ce sont uniquement des pièces externes, non prévues pour le contact alimentaire.»
Mise au point par Boulanger, la plateforme Happy 3D propose quelque 500 modèles de pièces détachées. D’autres services tels que Cults ou Additiverse ont la même finalité.
Puisqu’il est question d’autoréparation, le service après-vente de Boulanger n’est pas impliqué. La fabrication de la pièce est confiée à l’utilisateur lui-même, s’il détient une imprimante 3D, ou à Freelabster, le partenaire de Boulanger. Le distributeur joue l’intermédiaire entre les particuliers et la communauté des «makers», qui compte 2000 personnes. Les fichiers sont distribués en open source et Boulanger n’engrange aucune recette, s’engageant même à modéliser gratuitement les pièces de ses propres marques absentes de la base. «Il n’y avait pas d’enjeu économique» ajoute François Longin. Ce projet est d’abord l’occasion pour l’entreprise de promouvoir une étiquette éco-responsable auprès de clients actuels ou potentiels.
Remplacer des pièces qui n’existent plus
Un nombre croissant de consommateurs sont en effet sensibilisés à la sauvegarde de la planète. D’autres, plus pragmatiques, sont soucieux avant tout de préserver leur porte-monnaie et de prolonger l’usage de leurs équipements autant que possible. Le contexte législatif est de surcroît propice, en témoigne dernièrement la loi «Hamon» de 2014, votée pour favoriser la réparation. Ce sont autant d’opportunités pour le groupe Seb, qui a inauguré le label «Produit réparable 10 ans» en septembre 2016. L’impression 3D, déjà employée sur de nombreux sites internationaux pour le prototypage, est mise à contribution au début de l’année 2017 pour la production de pièces de rechange.
«Nous avons réalisé deux investissements pour le service après-vente sur notre site logistique de Faucogney-et-la-Mer (Haute-Saône), précise Nathalie Pécoul, chef de projet fabrication additive pour le groupe Seb. Ce site stocke l’ensemble des pièces détachées pour les marques du groupe (Calor, Moulinex, etc. ndlr), soit plus de 30000 références. Avec notre engagement de réparation pendant dix ans, des situations de sous-stock peuvent affecter des produits très anciens. Ces deux imprimantes 3D exploitant un procédé polymère assurent l’approvisionnement quand les pièces conventionnelles et leur moule ne sont plus disponibles.»
(((légende Seb imprimante 3D))))
Le groupe Seb a investi dans une imprimante Stratasys Fortus 250, qui exploite la technologie du dépôt de matière fondue.
Le projet n’est pas encore entré dans une phase industrielle. «Pour le moment, nous testons l’impression 3D auprès de nos consommateurs, au travers de notre réseau de réparateurs agréés, poursuit Nathalie Pécoul. Nous limitons cette expérimentation à la France pour le moment, afin d’obtenir un meilleur suivi des consommateurs. La pièce de rechange n’a pas toujours le même aspect que l’objet original, par exemple. Elle est toutefois systématiquement validée par nos équipes d’ingénieurs.»
Quelques entreprises locales, semblables à des réparateurs de proximité, avaient anticipé la tendance. Micro-entrepreneur dans les Côtes d’Armor et ancien prestataire de service dans le petit bricolage, Sébastien Rannou monte son affaire, Rannou 3D, dès 2015. Equipé aujourd’hui de quatre imprimantes 3D, il modélise et produit des pièces en plastique à destination des particuliers et des professionnels. Il insiste sur l’équation économique : «Je réalise de moins en moins de pièces pour le petit électroménager car ce n’est pas assez rentable. Ce sont des petits appareils qui cassent beaucoup et qui n’ont aucune valeur marchande.» Il est vrai que dans les catégories de biens à petit prix, le coût de l’opération et de la pièce n’incite pas à la réparation, mais plutôt au remplacement à neuf.
Beaucoup de freins à lever
Les commandes des professionnels ou sortant de l’ordinaire ont l’avantage d’être plus lucratives. «J’ai par exemple imprimé un petit engrenage que j’ai facturé une centaine d’euros. Cette pièce de rechange a évité le remplacement complet d’un système valant de 3000 à 4000 euros, poursuit-il. Pour le particulier, les pièces de piscine sont également intéressantes car très chères.» Il se refuse cependant à imprimer tout et n’importe quoi. «Une pièce imprimée en 3D est 25% moins résistante qu’une pièce moulée par injection, estime-t-il. Je ne travaille pas pour l’aéronautique ou l’automobile, à moins que ce ne soit un simple support de gaine. Grâce à mon passé dans l’automatisme industriel, j’ai acquis de bonnes connaissances mécaniques pour évaluer la faisabilité une pièce.»
Redoute-il des poursuites pour contrefaçon ? «Le client a le droit de réaliser la copie d’une pièce au titre de la réparation» rappelle Sébastien Rannou. C’est l’une des craintes exprimées par le secteur de la réparation et rapportée par l’Ademe. L’agence indique cependant que, pour la plupart, «les pièces détachées ne sont ni protégées ni protégeables par les droits de propriété intellectuelle» entre autres arguments en faveur de la réparation. D’autres freins plus significatifs sont relevés, dont le manque de compétitivité (prix de la matière, temps de fabrication…) et l’inadaptation de la technologie (propriétés mécaniques ou thermiques inférieures, etc). De gros progrès techniques sont à attendre avant que l’impression 3D ne devienne un outil de réparation omnipotent et omniprésent.
Frédéric Monflier
Réparation à haute précision pour moteur d’avion
Dans les filières industrielles à haute valeur ajoutée, les réparations, souvent critiques et onéreuses, n’en restent pas moins profitables car l’appareil ou l’équipement coûte lui aussi très cher. L’industrie aéronautique est un bon exemple : le spécialiste de la réparation de moteur, Chromalloy, se sert de la fabrication additive pour réparer des pièces de turbine Pratt&Whitney. Mieux encore, au bout de quatre cycles de réparation, la durée de vie des pièces (des joints) passe de 10000 à 50000 heures. La technique mise en œuvre fait appel à la déposition de métal par laser, inventée par l’entreprise française Beam.
Sur la forme d’abord. L’amendement déposé début mars au Sénat prévoyant une renégociation des termes des appels d’offres éoliens en mer de 2012 et 2014 a été une vraie surprise pour la filière française. « Nous ne nous attendions pas à cela de la part du gouvernement. Modifier les règles du jeu unilatéralement en cours de route, ce sont le genre de décisions que l’on voit plutôt dans les républiques bananières », s’insurge un représentant du secteur sous couvert d’anonymat. En effet, l’initiative colle peu avec l’image pro-business affichée par le Président Emmanuel Macron depuis le début de son mandat. D’autant plus qu’un premier accord avait été négocié en décembre dernier dans lequel les lauréats des appels d’offres (EDF EN, Engie et Iberdrola) avaient concédé de limiter leurs sur-rémunérations. Le Syndicat des énergies renouvelables est monté au créneau dénonçant une mesure qui remet en question« de manière rétroactive et par simple décret des projets d’énergies renouvelables pourtant légalement attribués dans le cadre d’appels d’offres ». Heureusement pour la filière, l’amendement n’a pas été approuvé au Sénat et est reparti en Commission mixte paritaire, passage obligatoire avant une seconde lecture à l’Assemblée nationale.
Une facture de 41 milliards d’euros
De son côté, le gouvernement estime être dans son bon droit évoquant des rémunérations, estimées à 200€/MWh, totalement déconnectées des conditions actuelles de marché. Lors de la présentation à la Chambre haute dudit amendement, Olivier Dussopt, secrétaire d’État aux comptes publics, avait calculé qu’avec de tels tarifs d’achat, les six parcs éoliens en mer allaient coûter la bagatelle de 41 milliards d’euros aux contribuables et qu’une telle somme pourrait être bien mieux employée. Lors des questions au gouvernement la semaine dernière, Nicolas Hulot n’a pas dit autre chose : « Je ne ferai rien pour fragiliser la filière des énergies marines renouvelables. Dans le même temps, vous comprendrez que les projets doivent être réalisés à un coût raisonnable, car nous sommes garants des deniers publics ».
Un argumentaire conforté par les récents appels d’offres étrangers qui se sont caractérisés par un soutien public quasi nul. L’appel d’offres qui s’est tenu en Allemagne en avril 2017 a fait l’effet d’une bombe. Sur les quatre parcs éoliens attribués, trois l’ont été sans subvention aucune. Cela signifie que les porteurs de projets (Dong Energy et EnBW) se sont engagés à n’être rémunérés que sur la vente d’électricité sur le marché de gros. Plus récemment, c’est le groupe Vattenfall qui s’est engagé à construire pour les Pays-Bas deux parcs éoliens en mer avec un business model sans aide publique. Des exemples qui confortent la position du gouvernement français, du moins en partie.
Courbe d’apprentissage
Comment expliquer un tel différentiel à seulement quelques centaines de kilomètres ? Tout d’abord en raison de la courbe d’apprentissage de l’éolien offshore qui, à l’instar du photovoltaïque, est beaucoup plus rapide qu’anticipée par la plupart des acteurs de l’énergie. Or, les projets français ont été attribués en 2012 et 2014, une éternité au regard de la vitesse à laquelle les coûts semblent baisser. Deuxièmement, la concurrence acharnée que se livrent les opérateurs, désireux de se placer les premiers sur les meilleurs sites en termes de vents, d’accessibilité, etc… Enfin, les lauréats français rappellent à l’envie que les projets allemands et danois ne contiennent pas le volet réseau puisque le raccordement en mer sera réalisé par le gestionnaire de réseau TenneT, contrairement aux parcs de l’Hexagone.
Sortie vers le haut
Alors que le gouvernement semble bien décidé à faire passer l’amendement, de discrètes négociations sont actuellement en cours pour trouver une sortie vers le haut. S’il semble acquis que le tarif d’achat va être revu à la baisse, il reste encore à déterminer combien et quels leviers actionner pour que les projets gardent une rentabilité. Plusieurs pistes sont à l’étude comme la fiscalité, estimée à 6 M€/an par projet,ou les dispositions supplémentaires concédées par les exploitants pour protéger la faune et la flore. Les engagements de contenu local pourraient être aussi être allégés en faveur d’importations et les procédures administratives accélérées pour éviter les nombreux recours qui émaillent l’installation des parcs éoliens en France. « Nous comprenons l’objectif du gouvernement mais regrettons le message négatif envoyé à la filière qui a besoin de confiance, stabilité et visibilité pour se développer. Nous sommes en revanche à la disposition du gouvernement et de nos clients pour travailler à améliorer la compétitivité de ces projets dans la concertation », indique Cédric Turnaco, responsable Communication et Affaires publiques France de Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE), l’un des fournisseurs de turbines des parcs en mer. Selon toute vraisemblance, le feuilleton éolien devrait être réglé d’ici juin.
A l’occasion du salon INDUSTRIE 2018 (Paris, du 27/03/2018 – 30/03/2018), Yves VALENTIN, Directeur Général de Editions T.I., sera présent sur le stand du Symop jeudi 29 mars de 11h à 14h. Il expliquera en quoi l’utilisation des ressources documentaires Techniques de l’Ingénieur permet, en amont de tout projet, de réaliser des états de l’art, puis de trouver des solutions pour :
– guider dans les choix stratégiques et organisationnels
– lever les verrous technologiques
– résoudre les difficultés et écarter les incertitudes, avec en particulier le service inclus de question aux experts
– limiter les temps de recherche d’informations non créateurs de valeur marchande. En effet, si le lean manufacturing, la chasse au gaspillage, aux « muda », est établi en production, il faut aussi s’intéresser au temps non productif des ingénieurs d’étude.
En parallèle, Benoit HEIM, Auctorem, montrera comment financer l’innovation et plus particulièrement l’investissement nécessaire à la veille et ainsi bénéficier du crédit d’impôt pour un abonnement à Techniques de l’Ingénieur
La collaboration entre le Symop et Techniques de l’Ingénieur n’est pas nouvelle puisqu’en 2017 un livre blanc commun a été produit. Il est extrait du guide : Commande Numérique–Intégrerlenumériquedansvotreproduction, réalisé par les membres du groupe « Commande numérique et logiciel » du Symop pour apporter une pierre à l’édifice de la modernisation de l’industrie manufacturière.
L’innovation nait par une simple idée et grandit jusqu’à devenir un projet d’innovation à entreprendre. Pour les entreprises désireuses de se lancer dans un projet ‘’industrie du futur’’ la problématique de protection de l’innovation est incontournable.
Donatienne Gauvin, chef de produit éditorial, vous partage dans cet entretien les meilleures solutions pour protéger ses idées novatrices.
Donatienne Gauvin – Chef de produit éditorial
Exporter, c’est prendre le risque de dévoiler ses atouts sur des marchés nouveaux. La sécurisation de la propriété intellectuelle devient alors indispensable. Comment sont traités ces sujets par Techniques de l’Ingénieur ?
La question de la propriété intellectuelle est au cœur d’une stratégie d’innovation réussie. Chez Techniques de l’Ingénieur, nous avons dédié une offre complète à toutes les facettes de l’innovation, en commençant par les techniques pour faire émerger de nouvelles idées, identifier des opportunités, organiser sa veille, jusqu’à la mise en œuvre et ses implications concrètes dans l’entreprise. 16 retours d’expérience, issues des secteurs public et privé, complètent les articles pour ancrer la théorie dans la réalité du terrain. Parmi les rubriques composant l’offre, « Propriété intellectuelle et brevets d’invention » propose une cinquantaine de fiches pratiques à destination des ingénieurs. Connaître les grandes lignes de la propriété intellectuelle, savoir lire un brevet, faire une recherche dans une base, rédiger et exploiter un brevet ou un accord de confidentialité, sont aujourd’hui des compétences indispensables pour mener à bien des projets générateurs de valeur.
A quel moment faut-il envisager cette protection ?
En droit de la propriété intellectuelle, selon une expression jurisprudentielle, les idées sont libres de parcours. En d’autres termes, les idées, novatrices ou non, ne sont pas protégées ni protégeables par le droit de la propriété intellectuelle, même par le droit d’auteur qui est pourtant le plus souple. Toutefois, l’absence de protection en tant que telle d’une idée novatrice, par le droit de la propriété intellectuelle, ne lui fait pas perdre son intérêt économique et stratégique. Les idées novatrices sont souvent les prémices d’une activité créative ou inventive. Dès lors, son secret doit être conservé et protégé, afin de conserver tout avantage concurrentiel sur l’œuvre, la marque, le brevet ou encore le dessin et le modèle à venir.
Le secret est l’un des premiers modes de protection du savoir-faire. Il est d’ailleurs au cœur de sa définition. C’est lui seul qui confère son avantage concurrentiel. Juridiquement, la protection du savoir-faire par le secret nécessite la conclusion de contrats ou de clauses de confidentialité imposant à leurs signataires une obligation de non-divulgation et de non-utilisation, à des fins autres que celles prévues dans l’accord, des informations confidentielles auxquelles ils pourront accéder. Ces obligations de confidentialité sont essentielles et doivent être imposées à toute personne susceptible d’avoir accès au savoir-faire. Techniquement, la protection du savoir-faire par le secret impose des mesures pratiques et organisationnelles garantissant, directement et indirectement, la confidentialité. Il s’agit par exemple de mettre en place un système de sécurité d’entreprise efficace et notamment des mesures physiques de sécurité. Il est également souhaitable d’instaurer un système d’identification et de classement des éléments constitutifs du savoir-faire, selon leur valeur et leur sensibilité. Les nouveaux éléments secrets doivent être identifiés et classés, et les éléments ayant perdu, pour diverses raisons, leur valeur économique doivent être déclassifiés.
Comment passer de la théorie à la pratique ?
Il faut oser se lancer ! D’autres que vous ont fait les erreurs classiques quand on met en place une stratégie d’innovation. C’est pourquoi nous avons créé le format « fiche pratique » pour vous accompagner, étape par étape, dans la mise en œuvre d’un projet réussi. Des experts, ainsi que des industriels, donnent des conseils précis et incarnés afin de vous aider tout au long du chemin. Vous trouverez également des outils, documents à télécharger et à personnaliser pour mettre en place les techniques expliquées dans les fiches pratiques.
Une nouvelle révolution industrielle est en cours… Pour les entreprises, cela représente de nouveaux concepts à appréhender, des choix technologiques et financiers à faire… il est important pour chaque structure de s’engager dans la bonne direction dès le début du projet.
Techniques de l’Ingénieur vous accompagne sur ces sujets en se joignant à S2M, Smart Manufacturing Meetings, les 30-31 mai 2018 à Paris. Au cours de cet événement, découvrez une série de conférences organisées avec Techniques de l’Ingénieur !
Au programme, retrouvez notamment :
L’Intelligence Artificielle au service des performances de production industrielle
Léa Relkin – OPTIMDATA
Optimiser la qualité grâce à l’Intelligence Artificielle
Aurélien Verleyren – DATASWATI
La maintenance prédictive : transition pour l’usine du futur
Bruno Duquesne – I-CARE
La simulation numérique, une opportunité pour les PME d’améliorer leurs performances et résultats
Karim Azoum – Teratec
De l’idée au projet : l’art de pitcher pour faire la différence
Laura Chagneux-Becker – Florent Ploujoux – Chloé Moortgat, YA+K
Intrapreunariat : les nouvelles clés de l’innovation
Laura Chagneux-Becker – Florent Ploujoux – Chloé Moortgat, YA+K
Les outils et méthodes à mettre en place pour piloter son projet Industrie du futur
Innovation, technologies disruptives et nouveaux matériaux :
autant de sujets passionnants que Techniques de l’Ingénieur vous aide à approfondir depuis de nombreuses années. Pour appréhender les récentes innovations et leurs champs d’application, participez aux conférences organisées lors des rendez-vous M2i les 30 et 31 mai à Paris.
M2i est le salon d’affaires des matériaux innovants, matériaux intelligents et fonctionnels. En plus des rendez-vous d’affaires, une série de conférences est planifiée pour vous faire découvrir les matériaux du futur, leurs propriétés et leurs applications. Au programme, vous retrouverez notamment :
Le graphène peut-il rendre des matériaux polymères intelligents ?
Philippe Poulin – Centre de Recherche Paul Pascal – CNRS
Graphène : comment exploiter ce matériau exceptionnel dans l’industrie ?
Alban Chesneau – Carbon Waters
Des fenêtres intelligentes aux afficheurs : optimisation de matériaux électrochromes pour de multiples applications
Aline Rougier – Université de Bordeaux
Matériaux photochromiques : mise en lumière des innovations
Stéphane Aloïse – Institut Chevreul de Lille
De l’idée au projet : l’art de pitcher pour faire la différence YA+K
Laura Chagneux-Becker – Florent Ploujoux – Chloé Moortgat– YA+K
Intrapreunariat : les nouvelles clés de l’innovation
Laura Chagneux-Becker – Florent Ploujoux – Chloé Moortgat – YA+K
Les outils et méthodes à mettre en place pour piloter son projet Industrie du futur
Après avoir indiqué le 8 mars souhaiter « ne pas brutaliser EDF » tout en estimant que « le nucléaire n’est plus une énergie d’avenir », Nicolas Hulot a enfoncé le clou sur France 2 le 19 mars en soulignant que dans une démocratie, « ce n’est pas EDF quidécide ! » de l’avenir énergétique des Français. « C’est le gouvernement après consultation des Français. Une consultation de plusieurs mois, c’est inédit ».
Le PDG de Neoen, Xavier Barbaro, a délivré dès juin 2017 sur la radio publique France info un message clé pour éclairer ce débat. Neoen, n°3 en France français après EDF et Engie, a construit près de Bordeaux la plus grande solaire d’Europe (300 MW). Le groupe est particulièrement actif en Australie où il a installé une batterie de 140 MWh permettant d’assister un parc éolien. Un nouveau projet portant sur une batterie de 400 MWh est dans le pipeline.
France info: « Quelle pourrait être la part de l’énergie renouvelable en France ? »
Xavier Barbaro: « 30% facilement entre l’éolien et le solaire. On voit que l’Allemagne est en train d’y arriver et que cela ne pose aucun problème au réseau. Aujourd’hui on est bien en deçà de ce niveau là donc on a une marge de progression extrêmement importante en France. En Italie, en Espagne, en Angleterre, en Allemagne, le niveau de renouvelables est plus élevé qu’en France et ça marche très bien ».
En effet la plupart des experts s’accordent sur le fait qu’atteindre environ un tiers de solaire + éolien ne posera pas de problème en France sur la base des outils de flexibilités dès à présent en place, notamment l’hydroélectricité modulable. Et que parvenir à 80-90% sera possible en faisant appel à du stockage intra-journalier additionnel, autrement dit quelques heures de stockage de type STEP ou batteries. Les 10 à 20% restants peuvent être comblés avec du back-up thermique classique type gaz. Gaz qui pourra devenir vert dans le futur, via la bioélectricité et l’électrolyse. Mais avant de songer à la troisième étape il convient de focaliser concrètement sur la première.
France info : « Et à quelle échéance, si l’on voit les projections de la Loi de transition énergétique on pourrait y être quand ? ».
Xavier Barbaro : « On pourrait y être (30% de solaire + éolien en France ndlr) dans 5 ans. Il y a aujourd’hui en France de vrais champions nationaux, à la fois industriels, à la fois énergéticiens; des grands, des petits, donc le savoir-faire est là. Il est là, il est exportable aussi d’ailleurs, mais en France la filière est en place et peut en faire beaucoup plus si on nous y invite » (sourire).
Le PDG de Noen a ajouté: « C’est assez paradoxal, il y a aujourd’hui moins de centrales solaires en France qu’en Angleterre. Il y a encore beaucoup à faire en France. »
«Même en France le solaire et l’éolien sont extrêmement compétitifs, il manque de la simplification administrative tout simplement. Il y a 2 ans le MWh solaire coûtait 105 euros (en France ndlr). Il coûte aujourd’hui moins de 60 euros. Donc il y a deux ans on était au niveau des EPR, du nouveau nucléaire ; aujourd’hui on est en train d’aborder le niveau du nucléaire historique. Et nos coûts vont continuer à baisser alors que les coûts du nucléaire ont plutôt tendance à continuer à augmenter. »
Avec 30% de solaire + éolien, 15% d’hydroélectricité et 5% autres EnR, la France peut produire la moitié de son électricité de façon durable. L’électrification complète de l’intégralité du parc automobile conduirait à une hausse d’environ +15% de la demande électrique, tout en conduisant à une baisse globale très significative de la demande en énergie primaire.
« Nous sommes arrivés avec un jour de retard à cause d’une mauvaise météo qui nous empêchait de décoller. Depuis il fait grand beau et -25°C. Les nuits sont particulièrement froides : nous sommes à la limite de nos équipements mais le moral est la.
Malgré ces températures saisonnières, les effets du réchauffement climatique sont bien présents : plus tôt dans la saison, au début du mois de février, ont eu lieu une série de tempêtes qui a brisé une bonne partie du fjord. Les tempêtes ont été violentes et la glace est plus fine que d’habitude.
Cela nous oblige à revoir complètement notre itinéraire de retour : nous devrons passer par les terres. Celui-ci durera 3 semaines et nous prive d’une semaine en terre de Milne.
Après nous être fait déposés à Sydkap en motoneige, nous évoluons désormais sur la banquise entre les iceberg. Nous sommes vraiment sur une autre planète. D’ici 2 jours nous devrions arriver en Terre de Milne.
Les réseaux organo-métalliques (MOF pour metal-organic framework) sont des matériaux de nouvelle génération composés d’ions métalliques ou de groupe d’atomes métalliques reliés entre eux par des liens organiques et qui forment des structures à une, deux ou trois dimensions. Ils possèdent une très grande surface de contact interne comme une sorte d’éponge cristalline qui peut capter, stocker et relarguer d’autres composés chimiques. Dans ces travaux, publiés dans Sciences Advances, des MOF ont été testés pour filtrer le sel et les ions de l’eau de mer de manière efficace et beaucoup moins énergivore que les membranes utilisées actuellement. Les recherches ont été menées par des chercheurs australiens de la Monash University (Melbourne) et du CSIRO en collaboration avec l’Université du Texas (Austin – Etats-Unis).
Sélectivité, déshydratation et transport rapide
Pour mettre au point leurs filtres sélectifs à base de MOF, les chimistes se sont inspirés de la structure et du fonctionnement des membranes cellulaires, capables de trier des ions aux diamètres proches et de les faire circuler très rapidement. L’objectif était de réussir, comme le font les membranes, à être sélectif sur plusieurs ions monoatomiques dont la valence et la taille sont similaires tels que les ions Li+, Na+, et K+.
S’appuyant sur les récentes recherches concernant les membranes MOF munies de pores de l’ordre de l’ångström (0,1 nm) pour des technologies de séparation et de perméation des gaz ou de solutions, ces travaux ont montré qu’une membrane ultrafine de type ZIF-8 (ZIF pour zeolitic imidazolate framework) pouvait ainsi transporter très rapidement et sélectivement des ions lithium parmi d’autres ions alcalins tels que NA+, K+ et Rb+. Les simulations de dynamiques moléculaires laissent à penser que ce phénomène est associé à une déshydratation des ions. D’autres types de membranes ont été testée, comme une de type UiO-66 qui montre des résultats similaires mais moins performants. Ces résultats ouvrent la voie à de nombreux développement de membranes basées sur des MOF avec des pores subnanométriques pour des applications de séparations d’ions efficaces.
Vers un lithium plus accessible et moins polluant?
Non seulement cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour les process de désalinisation mais elle intéresse aussi la filière d’extraction du lithium. En effet, les procédés actuels d’extraction du lithium depuis la roche ou l’eau salée utilisent des solvants polluants, ils sont peu efficaces et impactent fortement les économies et sociétés locales. La demande globale de lithium continuant de croître pour le marché des appareils électroniques et des batteries, ces nouveaux types de membranes pourrait constituer une nouvelle voie d’extraction, plus propre et permettant par exemple d’utiliser l’eau de mer, ressource courante et accessible partout dans le monde ou encore de l’utiliser sur des rejets d’autres industries comme sur les rejets secondaires à l’extraction de gaz de schistes tels que ceux du Texas qui sont riches en lithium.
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