Écoutez notre podcast Cogitons Sciences : C’est quoi au juste une industrie sobre ? [Sobriété des industries #1]

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Pour répondre aux enjeux climatiques, les industries doivent devenir sobres. Mais qu’est-ce que cela signifie exactement ? Nous avons posé la question à nos invités Sarah Thiriot, sociologue à l’Ademe et Sam Allier, chargé de projet au Shift Project. Voici leurs réponses.

Pour écouter l’épisode, c’est ici.

C’est quoi en fait, la sobriété ? [1:45 – 8:43]

La sobriété, selon l’Ademe, est une approche qui consiste à se questionner sur ses besoins et à les satisfaire en limitant leur impact sur leur environnement. Cette sobriété engendre ainsi un changement de mode de production et de consommation. Du côté des industries, on parle avant tout de “sobriété énergétique” qui consiste à rendre plus efficiente la production, c’est-à-dire moins énergivore. Mais pour Sarah Thiriot, l’efficience à elle seule ne suffira pas à faire face aux défis environnementaux. “La sobriété énergétique permet en partie de respecter les accords sur la décarbonation mais également de faire face à des contraintes physiques d’approvisionnement” explique Sam Allier.

Des trajectoires pour atteindre la neutralité carbone [8:51 – 14:36]

Pour atteindre la neutralité carbone, il n’y a pas qu’un seul et unique chemin à emprunter. L’Ademe en propose quatre, construits sur les archétypes des scénarios du GIEC et adaptés à l’échelon français. Ces quatre scénarios enclenchent plus ou moins les leviers de sobriété, d’efficacité et de décarbonation. Avec ces scénarios, “nous montrons que différents champs des possibles sont atteignables à long terme pour atteindre la neutralité carbone en 2050 (…) en offrant des visions contrastées sur le contexte économique, le déploiement dans les territoires ainsi que sur les modes de gouvernance” explique Sarah Thiriot.

Comment décarboner l’industrie française sans la saborder ? [14:39 – 22:33]

Le Shift Project part du constat que “l’industrie représente 20 % des émissions de gaz à effet de serre, dont 75 % par l’industrie lourde” explique Sam Allier. Pour la décarboner, “le premier levier est de continuer d’améliorer les procédés et le deuxième est de développer les ruptures technologiques, comme le recyclage des plastiques, les bétons décarbonés ou encore les procédés à base d’hydrogène.” Selon lui, avec ces deux premiers leviers, l’industrie peut atteindre 80 % des objectifs de décarbonation. La sobriété ne représenterait que 20 %. “Mais si on n’arrive pas à enclencher les ruptures technologiques pour atteindre les 80 %, la sobriété peut aller jusqu’à 60 %.” Ce qui signifie réduire – ou abandonner – l’utilisation de plastique, de béton, d’acier et de produire moins. Mais “la sobriété ne va pas s’appliquer de la même façon à tous les secteurs” affirme Sarah Thiriot. Certains secteurs devront arrêter une partie de leur activité trop polluante, d’autres devront les adapter et transformer leurs infrastructures. De nouveaux secteurs verront également le jour.

Le rôle de l’ingénieur [22:42 – 26:08]

L’ingénieur peut être une pièce maîtresse de la transformation des secteurs industriels : il peut utiliser ses compétences afin d’orienter le système vers une direction compatible aux enjeux écologiques. Selon Sam Allier, l’ingénieur peut lui-même faire preuve de sobriété en décidant de ne pas faire, c’est-à-dire en choisissant de ne pas travailler pour certains secteurs. “C’est la désertion que l’on commence à observer et qui constitue un nouveau rapport de force avec les industriels qui n’ont pas de plan ambitieux pour la planète” indique l’expert. Et ce nouveau rapport de force peut également permettre aux ingénieurs d’aller vers des métiers passion mais polluants en se questionnant sur la réorientation des activités ou en travaillant sur les ruptures technologiques.

La fin du progrès technique ? [26:15 – 29:25]

La sobriété signe le glas du progrès technique… vraiment ? “Il y a tout un imaginaire un peu apocalyptique derrière ça” déclare Sarah Thiriot. Mais pour elle, il ne s’agit pas de bannir le progrès technique ou l’innovation. Les développements techniques seront d’une nature différente, en fonction des choix industriels, économiques mais également de société. « On peut faire moins mais mieux« , conclue-t-elle.

Retrouvez l’épisode en cliquant ici !

Références citées :

La direction Direction Exécutive Prospective et Recherche au sein de l’Ademe

Le groupe de réflexion The Shift Project

Le GIEC et les rapports sur le climat

Ingénierie de la fermeture

Le sociologue Antoine Bouzin et ses travaux

Ressources pour aller plus loin :

Le sixième rapport du GIEC, publié en novembre 2022

Le Rapport Transition(s) 2050 : Quatre scénarios pour atteindre la neutralité carbone en 2050

Le rapport du Shift Project : Décarboner l’industrie sans la saborder

Antoine Bouzin : “Crise écologique : ces élèves ingénieurs qui veulent transformer leur métier”

AgroParisTech : quand de futurs ingénieurs racontent leur “conversion écologique”

Cogitons Sciences est un podcast produit par Techniques de l’Ingénieur. Cet épisode a été réalisé par Séverine Fontaine, en collaboration avec Marie-Caroline Loriquet. Le générique a été réalisé par Pierre Ginon et le visuel du podcast a été créé par Camille Van Belle.

L’Europe échappe à un retour en force du charbon

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Le mix énergétique européen a affronté une triple crise en 2022. Alors que l’Europe s’efforçait de rompre ses liens avec la Russie, son premier fournisseur de gaz, elle était confrontée à des niveaux de production d’hydroélectricité et d’électricité nucléaire les plus bas depuis au moins deux décennies. En cause notamment : la sécheresse, et des arrêts inattendus du parc nucléaire français.

Alors que la demande totale en électricité sur l’année au niveau européen s’élève à 2 809 térawattheures (TWh), le déficit de production pour ces deux sources d’électricité atteignait 185 TWh (119 TWh pour le nucléaire, 66 TWh pour l’hydraulique), soit près de 7 % de la demande. Ce déficit a été contrebalancé à près de 82 % par la hausse de la production solaire, éolienne et la baisse de la consommation, à 18 % par un recours accru au charbon et au gaz, selon le panorama européen 2022 de l’électricité publié par le groupe de réflexion Ember.

Un déficit contrebalancé avant tout par les ENR et la sobriété

La croissance record de l’éolien et du solaire, accompagnée d’une baisse significative de la consommation, a joué un rôle important. La production solaire a en effet augmenté de 39 TWh (+24 %) en 2022, soit près du double de son précédent record. La production éolienne a pour sa part augmenté de 33 TWh (+8,6 %). Sur l’année, la demande d’électricité a baissé de 79 TWh, dont une baisse de 56 TWh au dernier trimestre 2022. La douceur de l’hiver et les mesures de sobriété ont particulièrement participé à l’atteinte de ces résultats.

Ces mesures ont permis d’éviter un retour en force du charbon. Sur l’année, la hausse de la production de charbon est limitée à 7 % (+28 TWh). Plus surprenant, la production de gaz a aussi augmenté de 0,8 % (+5 TWh). Ensemble, le renforcement de ces deux énergies fossiles finit donc de contrebalancer la baisse de la production nucléaire et hydroélectrique.

Éviter un retour en force du charbon

La reprise de l’utilisation du charbon s’est arrêtée sur les quatre derniers mois de l’année. La production au charbon a alors diminué de 6 % (-9,6 TWh) de septembre à décembre 2022 par rapport aux mêmes mois en 2021, grâce à la réduction de la demande pour l’essentiel et les conditions climatiques. « Toute crainte d’un rebond du charbon a maintenant disparu », se félicite Dave Jones, responsable des données chez Ember. Le recours temporaire accru au charbon a tout de même entraîné une hausse de 3,9 % des émissions du secteur électrique européen sur l’année, pour s’établir à 712 millions de tonnes de CO₂.

« Cette tendance devrait changer radicalement au cours de l’année à venir », prévient Ember. Grâce au rebond de l’hydraulique, le retour de la disponibilité du parc nucléaire français, et l’accélération à venir des déploiements d’éolien et de solaire, Ember prévoit une chute record de la production d’électricité à base d’énergies fossiles en 2023 dans l’UE (-211 TWh). Alors que la production à base d’énergies fossiles a augmenté de 3 % en 2022, elle pourrait baisser de 20 % en 2023, soit le double du record établi en 2020.

En 2022, le mix électrique européen était de 22 % de nucléaire, 20 % de gaz, 16 % de charbon, 15 % d’éolien, 10 % d’hydroélectricité, 7,3 % de solaire, 6 % de bioénergies, 3,6 % d’autres énergies fossiles et 0,2 % d’autres énergies renouvelables.

Pompe à chaleur : 100% gagnant si le logement est isolé

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Parmi les orientations données par le Gouvernement pour la transition énergétique, le recours à des pompes à chaleur (PAC) afin de chauffer les logements est une priorité. En mars 2022, il est prévu que cette solution technique bénéficie d’un soutien supplémentaire de 1 000 euros jusqu’au 1er avril 2023 en plus des aides MaPrimeRénov’ déjà accordées aux particuliers. En 2020, la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) prévoyait déjà une hausse substantielle d’installations des PAC qui devaient passer de 26,6 TWh produits en 2017 à plus de 39 TWh en 2023 et 44-52 TWh en 2028.

La dynamique est certes en cours, mais il n’est pas sûr qu’elle soit à la hauteur des attentes. D’autant plus que les associations de consommateurs relèvent des situations d’inconfort, ou pire, des pratiques frauduleuses. Pourtant, grâce à leurs coefficients de performance élevés, les pompes à chaleur sont réellement plébiscitées par les défenseurs d’une transition énergétique ambitieuse, tel le CLER-Réseau pour la transition énergétique et l’Association négaWatt. Ces deux structures viennent donc de publier des recommandations pour optimiser le recours aux PAC, du point de vue des utilisateurs, mais aussi des impacts nationaux sur les émissions de gaz à effet de serre et sur le réseau électrique.

Moins de consommation d’énergie et d’émissions de CO₂

Une étude préalable menée par l’Association négaWatt permet justement de les quantifier. Tout d’abord, en considérant la technologie des pompes à chaleur, elle rappelle que leur performance est directement proportionnelle à la faiblesse de l’écart de température entre la source froide (les calories de l’air, l’eau ou le sol extérieurs) et la source chaude (les radiateurs). De plus, comme une PAC ne peut pas fournir de chaleur à plus de 55°C, la loi d’eau indique que son fonctionnement ne sera pas assuré si la température de la source froide descend en dessous de 9°C ou 5°C selon les cas. En conséquence, dans le cas de logements anciens où les radiateurs étaient habituellement alimentés à 70-90°C, il faut soit compléter la PAC par un autre système, soit tripler ou quadrupler le nombre de radiateurs (peu réaliste…), soit diviser les pertes thermiques du bâtiment par trois ou quatre en l’isolant de manière performante, c’est-à-dire au niveau BBC (bâtiment basse consommation).

L’étude a évalué les effets d’un passage aux PAC de la moitié du parc de logements actuellement classés F et G, les plus énergivores. Ces 1,4 million de logements chauffés au gaz ou au fioul émettent un peu plus de 7 millions de tonnes de CO₂ par an ; ils pourraient être rénovés au rythme de 287 000 par an, rythme compatible avec les objectifs 2023-2028 de la PPE. L’étude simule plusieurs scénarios d’évolution : cinq sans rénovation du bâti où sont installées des PAC ordinaires, ou des PAC avec convecteurs électriques, ou des PAC en relève de chaudière, ou des PAC hybrides ou des PAC haute température, et deux avec rénovation performante du bâti équipée de PAC air/eau ou eau/eau. Sur les trois critères examinés, ce sont les solutions avec rénovation qui gagnent haut la main :

Pour une température extérieure de -5°C, la puissance électrique appelée est de 4 à 5 GW pour les PAC avec convecteurs et les PAC haute température, alors qu’elle n’est que de 0,5 GW pour les PAC air/eau en bâtiment rénové. Par principe, elle est nulle pour les PAC en relève de chaudière et les PAC hybrides qui à ce moment-là recourent à du gaz.
Du côté des consommations d’énergie primaire, les niveaux de toutes les solutions sans rénovation sont presque 20 fois plus importants que dans le cas avec rénovation (voir graphe).
Les émissions de gaz à effet de serre restent importantes pour les PAC avec convecteur et les PAC haute température (environ 1,2 MtCO2/an) et très importantes pour les PAC en relève de chaudière et les PAC hybrides (respectivement 4,4 et 3,2 MtCO2/an). Les PAC en logements rénovés, elles, émettent moins de 0,2 MtCO2/an.

Consommation d’électricité, d’énergie fossile et d’énergie primaire (en TWh) — Le parc étudié correspond à la moitié des logements de classe F et G actuellement chauffés au gaz et au fioul à hauteur de 26,3 TWh.

Selon Olivier Sidler, porte-parole de l’Association négaWatt et auteur de l’étude, « on voit tout l’intérêt de faire précéder l’installation d’une pompe à chaleur par la rénovation performante du bâtiment. On y gagne à tous les niveaux : prenons cette opportunité de créer un grand programme de rénovation efficace ! ». L’expert note par ailleurs que les PAC eau/eau sont à privilégier quand c’est possible, car elles sont plus performantes que les PAC air/eau. Deux réglages techniques sont aussi à développer, car ils améliorent encore les gains : passer d’une régulation « tout ou rien » à une régulation dite « Inverter » où la puissance est adaptée par variation de vitesse du compresseur, et augmenter le taux de charge à température de base, habituellement réglé à 70 %, jusqu’à 87 % pour le « tout ou rien » et 100 % pour l’Inverter.

Réguler le marché des PAC

Les recommandations issues de cette étude sont de deux ordres. En premier, il s’agit de renforcer la régulation. Au niveau européen cela passe par le renforcement des ambitions des directives concernant la performance énergétique des bâtiments et l’efficacité énergétique, et de la réglementation relative à l’écoconception pour les PAC. D’une autre manière, en France, cette régulation doit inclure l’amélioration du référentiel RGE pour que les artisans aient les moyens de réaliser un dimensionnement pertinent des PAC en fonction du logement.

Le second type de recommandations traite du soutien public aux pompes à chaleur combiné à la rénovation performante des logements. Sont ainsi proposés :

le passage obligatoire dans un Espace Conseil France Renov’ avant tout projet de changement de système de chauffage, pour bénéficier d’un conseil neutre et gratuit et alerter sur les risques liés aux démarchages commerciaux ;
l’information plus régulière des consommateurs sur l’obligation de maintenance des PAC tous les deux ans, voire inclure une preuve d’entretien pour les contrats d’assurance ;
la restructuration des systèmes d’aides pour privilégier la combinaison d’une rénovation performante et de l’installation d’une PAC.

Sur ce dernier point, le CLER et négaWatt recommandent d’agir prioritairement sur les systèmes existants de MaPrimeRénov’ et des Certificats d’économies d’énergie (conditionner les aides à un régime de température des émetteurs à 55°C, orienter les rénovations vers des niveaux BBC, inciter à des PAC eau/eau, limiter le recours aux PAC hybrides, PAC haute température et PAC avec chaudière/convecteurs à des situations spécifiques). Et avant que le marché ne continue de s’emballer comme on le voit déjà au niveau des prix d’installation des pompes à chaleur, il est proposé d’encadrer les prix par arrêté.

Les peintures antifouling à base de silicone : des solutions sans cuivre plus écologiques pour protéger les coques des navires

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L’utilisation de peintures anti-encrassement contenant des biocides est une source de pollution marine importante pour les régions où le trafic maritime est dense, notamment la mer baltique, puisque 40 % de la pollution au cuivre de cette région leur est directement imputable !

L’encrassement biologique des coques de bateaux pose de multiples problèmes

L’encrassement biologique (biofouling en anglais) est un phénomène de colonisation des structures artificielles par un panel extrêmement large d’organismes : mollusques, algues, bactéries, plancton, etc.

En milieu marin, ce phénomène naturel concerne à peu près toutes les surfaces immergées et touche la quasi-totalité des coques de navires. Selon la société de biotechnologie suédoise I-Tech AB, plus de 40 % des coques de navires présenteraient même un niveau d’encrassement qualifié d’inacceptable[1].

Pourquoi est-ce inacceptable ? Parce que le niveau d’encrassement a un impact direct sur le profil hydrodynamique de la coque et donc sur l’efficacité énergétique du navire. Le biofouling a ainsi d’importantes conséquences économiques et environnementales : plusieurs milliards de dollars de carburant seraient ainsi gaspillés chaque année, entraînant par ailleurs l’émission de dizaines de millions de tonnes de CO₂ inutiles !

Les solutions actuelles : pas si efficaces et très polluantes

La lutte contre ce phénomène est donc un enjeu de première importance, à condition que les solutions choisies n’aient pas des conséquences néfastes. C’est justement le problème rencontré avec les solutions de type peinture. Actuellement, le marché des peintures antifouling est totalement dominé par les peintures à base de cuivre, un métal aux propriétés biocides bien connues et dont l’impact (à long terme et court terme) sur la biodiversité est évident.

Pour la mer baltique, dont les eaux mettent 25 à 30 ans à se renouveler, l’accumulation de cuivre est ainsi d’autant plus critique que le trafic maritime y est dense ! D’autres solutions beaucoup moins polluantes existent néanmoins. Malheureusement, leur utilisation est loin d’être systématique, car l’industrie de la construction navale et le secteur de la navigation de plaisance ont un point commun : ils se méfient de l’efficacité de ces produits « alternatifs ».

Les peintures antifouling respectueuses de l’environnement, ça fonctionne !

Au cours de la dernière décennie, de nouvelles formulations sans biocides[2], à base de silicone, sont entrées sur le marché des peintures antifouling.

Leur mode d’action est totalement différent de celui des peintures au cuivre : au lieu de relarguer une substance biocide (le cuivre) en continu, ces peintures créent une surface antiadhérente qui empêche l’accumulation des organismes.

Afin de démontrer l’efficacité de ces solutions, une équipe de chercheurs suédois[3] a ainsi réalisé une étude comparative, en conditions réelles, dans trois régions de la mer baltique, sur une durée de 12 mois.

Les conclusions de l’étude parue dans Marine Pollution Bulletin (open access) sont plutôt claires : sur une année, l’efficacité des peintures à base de silicone est équivalente aux solutions à base de cuivre.

Dans un communiqué de presse, Maria Lagerström, première auteure de l’étude, va même plus loin : « Nous avons laissé nos échantillons sur l’un des sites d’essai. Ils sont maintenant sous la surface depuis plus de deux ans. Nous pouvons constater que la peinture au silicone fonctionne toujours bien et, surtout, qu’elle fonctionne mieux que la peinture au cuivre ».

Enfin, il existe également des solutions industrielles antifouling plus technologiques, qui ne sont pas basées sur des peintures. C’est le cas des techniques par ultrasons, peu invasives et sans effet environnemental connu.

[1] https://selektope.com/i-tech-research-finds-that-over-40-of-vessels-have-unacceptable-levels-of-barnacle-fouling/

[2] Si les peintures au silicone sont significativement moins toxiques pour l’environnement, certaines formulations du marché contiendraient néanmoins des PFAS. Ces formulations, non étudiées ici, sont à éviter !

[3] Composée de : University of Gothenburg, Swedish Environmental Research Institute IVL, Chalmers

TotalEnergies visé par une enquête pour greenwashing

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TotalEnergies compte parmi les grands groupes les plus controversés du moment. Il est la cible privilégiée des ONG qui l’accusent de greenwashing, de manque à son devoir de vigilance et d’atteinte à l’environnement et aux droits humains dans le cadre de son projet Eacop, un pipeline de pétrole brut entre la Tanzanie et l’Ouganda. Ce jeudi 26 janvier, le parquet de Paris a confirmé une information de Mediapart : le groupe est la cible d’une enquête portée par le pôle économique et financier du parquet de Nanterre pour « pratiques commerciales trompeuses » depuis décembre 2021.

TotalEnergies ciblé dans trois dossiers et une enquête

En octobre 2020, les associations Wild Legal, Sea Shepherd France et Darwin Climax Coalitions ont porté plainte au pénal contre Total, l’accusant notamment de pratiques commerciales trompeuses et de dégradation de l’air. Contacté par l’AFP, le géant pétrolier répond n’avoir « aucune information sur la plainte évoquée. Et ni la compagnie ni ses dirigeants n’ont reçu de demande d’audition à ce sujet ».

En mars 2022, Greenpeace France, les Amis de la Terre France et Notre Affaire à Tous ont, elles aussi, assigné TotalEnergies en justice pour « greenwashing » et « pratiques commerciales trompeuses ». Les ONG visent notamment une campagne publicitaire où la firme se revendique comme étant un « acteur majeur de la transition énergétique » pour « atteindre une société NetZero dès 2050 ». Une décision est attendue le 28 février à Paris, pour savoir s’il y a lieu à enquête.

En janvier 2020 d’autres associations environnementales – Notre affaire à tous, Sherpa, ZEA, les Eco Maires et FNE – ont déposé un recours contre Total concernant le devoir de vigilance des multinationales. Elles souhaitent que la justice ordonne au groupe de « réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre », selon un communiqué de presse de Notre affaire à tous. En septembre 2022, Poitiers, Paris, New York et Amnesty France ont rejoint l’appel. Une nouvelle audience aura lieu le 22 mars prochain au tribunal judiciaire de Paris.

TotalEnergies répond aux accusations

Contacté par l’AFP, le géant pétrolier a défendu sa stratégie « concrète (…) pour atteindre la neutralité carbone en 2050 ». Il évoque « des investissements », des « nouveaux métiers » et une « baisse significative des émissions de gaz à effet de serre ». Ses émissions en Europe ont été réduites « de 23 % entre 2015 et 2021 », affirme le groupe.

TotalEnergies organise et finance encore aujourd’hui des projets d’exploitation des énergies fossiles comme Eacop. Ce projet de pipeline chauffé émettra à lui seul 34 millions de tonnes de CO₂ par an selon l’ONG Afiego, l’IDI et la société BankTrack. Le groupe est largement actif pour défendre son projet sur les réseaux sociaux et partage « 10 idées reçues sur les projets Tilenga & EACOP ».

Des investissements suffisants dans sa transformation ?

Selon l’agence internationale de l’énergie (AIE), le mix énergétique mondial compatible avec la neutralité carbone impose « la baisse rapide de la demande de pétrole et de gaz naturel ». Elle ajoute : « il n’y a pas d’exploration requise » et « aucun champ gazier et pétrolier nouveau n’est nécessaire au-delà de ceux déjà approuvés ». La feuille de route exclut aussi tout nouvel investissement dans les centrales électriques à charbon.

Sur la période 2022-2025, TotalEnergies prévoit des investissements compris entre 14 milliards à 18 milliards d’euros par an. Un tiers sera dédié aux énergies renouvelables et aux économies d’énergie ; les deux tiers restants seront dédiés à la croissance dans le gaz naturel liquéfié et à de nouveaux projets pétroliers.

Les ONG reprochent notamment au géant pétrolier son double discours. En effet, alors qu’il se présente comme un acteur majeur de la transition écologique et énergétique et prône en apparence la neutralité carbone, il continue d’investir dans de nouveaux projets pétroliers et gaziers, en contradiction avec la position de l’AIE.

2030, c’est déjà demain pour le secteur aérien

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Même si on a souvent tendance à surestimer l’impact du transport aérien sur la pollution de l’air dans son ensemble, le secteur aérien doit, d’ici la fin de la décennie, mettre en place des mesures pour réduire son empreinte carbone et changer les habitudes des usagers. En effet, 10% des utilisateurs du transport aérien émettent 90% des émissions du secteur : l’usage des avions privés, qui fait exploser la quantité de gaz à effet de serre émis par passager sur cet usage précis, est de plus en plus difficile à défendre.

Publiée en 2021, la stratégie environnementale de la Direction des services de la navigation aérienne (DSNA) avance pour le secteur aérien des objectifs ambitieux de réduction des émissions dans leur ensemble pour 2025, dans le but d’accélérer encore la transition énergétique à venir dans l’aérien.

Pour y parvenir, tout un éventail d’objectifs ont été mis en place, et doivent, chacun selon leur potentiel, participer à la décarbonation des transports aériens. Par exemple, les évolutions technologiques et opérationnelles de la navigation aérienne doivent permettre d’économiser environ 6% des GES actuellement émis. On le voit, les biocarburants, l’hydrogène ou encore l’avion électrique ne sont pas les seules options pour sortir le secteur de l’ornière, même si ces trois dernières solutions sont celles présentant le plus gros potentiel, en termes de volumes de GES économisées. Ainsi, au-delà des avions, c’est tout le secteur, notamment au niveau des aéroports, qui va être mobilisé.

Cela dit, l’optimisation des émissions issues des vols commerciaux reste le nerf de la guerre. Surtout si on regarde les prévisions futures concernant l’évolution des usagers de l’aérien : si le COVID a mis un coup d’arrêt brutal au secteur, sa croissance a repris depuis et va se prolonger dans les années à venir.

La DSNA veut agir sur toutes les phases du vol :

Lors de la phase de décollage : mise en place de procédures concourant à diminuer les émissions, comme par exemple les départs en montée continue, qui s’appuient sur des données satellitaires, et permettent notamment aux avions de réduire les temps de roulage (ce qui économise des GES).
Pendant la phase de croisière, l’optimisation des trajectoires, et le partage et l’exploitation des données peuvent permettre de réaliser des économies de carburant substantielles, et ceci sur tous les vols réalisés. L’altitude de vol est également un facteur qui, s’il est optimisé, limite les émissions de GES en vol.
A l’atterrissage, l’utilisation des données satellitaires doit permettre de limiter l’impact des turbulences liées aux sillages.
Enfin, au sol, l’utilisation de piles à hydrogène pour l’alimentation électrique des appareils doit aussi permettre de limiter l’impact du secteur.

La mise en place de ces mesures va de pair avec les ambitions tricolores pour la fin de la décennie. Au premier rang d’entre elles, la production d’un premier appareil bas carbone, présentant probablement une capacité de transport bien inférieure aux standards actuels.

La réalisation de ces objectifs s’accompagne de subventions importantes de la part de l’État : en décembre 2022, ce sont près de 435 millions d’euros qui ont été injectés dans le secteur aérien, exclusivement destinés à la décarbonation du secteur.

Il sera intéressant de voir dans quelle mesure l’ensemble des mesures citées ci-dessus feront effectivement baisser l’empreinte du secteur aérien dans les années qui viennent. Car 2030 arrive très vite.

Facture record des catastrophes naturelles en France en 2022

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Avec ses tempêtes, orages de grêle, incendies et sécheresses, 2022 a fait exploser la facture pour les assureurs. Sur l’année, les catastrophes naturelles leur ont coûté 10 milliards d’euros, a annoncé le 26 janvier la Fédération française de l’assurance France Assureurs. 2022 rejoint ainsi 1999 au rang des pires années, marquée par les tempêtes Lothar et Martin. Entre 2017 et 2021, les catastrophes naturelles en France avaient coûté en moyenne 3,5 milliards d’euros par an.

Dans le détail, les épisodes de grêle et les tempêtes entre mai et juillet 2022 ont coûté 6,4 milliards d’euros, précise France Assureurs à l’AFP. À cela s’ajoutent les effets de la sécheresse, notamment sur les maisons individuelles, pour une enveloppe proche des 2,5 milliards d’euros. Les dommages aux récoltes, les inondations et les feux de forêt complètent la facture.

Le changement climatique, deuxième risque majeur pour les assureurs

La fédération professionnelle des assureurs n’est par ailleurs pas très optimiste pour les années à venir. La 6e édition de la cartographie des risques à un horizon de 5 ans, publiée également le 26 janvier par France Assureurs, place le dérèglement climatique à la deuxième place des plus grandes menaces identifiées par la profession pour les cinq prochaines années. Il se situe derrière les cyberattaques, et devant l’environnement économique dégradé. Le risque de pénurie de matières premières et d’énergie ainsi que le risque politique mondial arrivent en quatrième et cinquième positions.

Le risque de cyberattaque se maintient en tête du classement des risques depuis la première édition de la cartographie des risques il y a six ans, le changement climatique en deuxième position depuis 2021. « Leur relative stabilité dans notre cartographie démontre qu’il s’agit là des principaux défis auxquels nous devons collectivement faire face, assure Florence Lustman, présidente de France Assureurs via communiqué. La montée en puissance du risque politique et du risque de pénurie d’énergie et de matières premières dans notre cartographie 2023 fait écho au retour de la guerre en Europe. »

Dans son étude « Impact du changement climatique sur l’assurance à l’horizon 2050 » publiée en octobre 2021, France Assureurs estime que le montant des sinistres dus aux catastrophes naturelles pourrait atteindre 143 milliards d’euros en cumulé entre 2020 et 2050. Ce serait 69 milliards de plus que les 30 dernières années, soit quasiment le double.

La France a été particulièrement touchée par les catastrophes naturelles en 2022. Dans le monde, ces catastrophes ont coûté 270 milliards de dollars sur l’année, selon le réassureur Munich Re. C’est moins qu’en 2021 et ses 320 milliards de dollars.

En image : un robot humanoïde capable de travailler sur un chantier

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Par Hubert Blatz

Pour en savoir plus

Une molécule biosourcée pour améliorer les propriétés mécaniques des papiers

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La jeune pousse FunCell valorise une technologie issue du CERMAV (Centre de recherches sur les macromolécules végétales). À l’origine, ce laboratoire du CNRS, situé à Grenoble, développait des matériaux composites à partir de fibres naturelles. Au cours de leurs travaux, les chercheurs découvrent qu’une molécule biosourcée a la particularité de se fixer sur les fibres en cellulose et qu’il est possible de la modifier chimiquement pour améliorer leurs propriétés. Grâce notamment à la présence du Centre technique du papier (CTP) et de L’École internationale du papier (Grenoble INP-Pagora) à proximité du CERMAV, les scientifiques ont l’idée de développer ce procédé pour renforcer les propriétés mécaniques des papiers. Une start-up est créée, et actuellement, elle débute une phase d’industrialisation de sa technologie. Rencontre avec Gilles du Sordet et Julien Leguy, deux des quatre cofondateurs de la start-up, et respectivement CEO et CTO de l’entreprise.

Techniques de l’Ingénieur : Quel est le principe technologique de votre procédé ?

Les quatre cofondateurs de FunCell, avec de gauche à droite : Laurent Heux, Julien Leguy, Gilles du Sordet et Henri Sors. Crédit FunCell

Gilles du Sordet : Dans un premier temps, nous récupérons des déchets de l’industrie agroalimentaire constitués de pulpes de fruits utilisés pour faire des jus, ainsi que certaines graines. À partir de ces sous-produits, un polymère naturel, classé dans la famille des hémicelluloses, est extrait. Il a été sélectionné pour sa capacité intrinsèque à se fixer sur la fibre cellulose. Ensuite, nous modifions chimiquement ce polymère, en procédant à une réticulation, pour qu’il vienne renforcer les performances des fibres. Cette étape permet de créer des liaisons chimiques multiples qui vont venir se fixer sur plusieurs fibres en même temps, et ainsi permettre de les maintenir entre elles, et faire en sorte que l’ensemble des fibres ait une meilleure cohésion. Pour des raisons de secrets industriels, je ne peux pas vous donner plus de détails sur notre procédé.

Quels sont les bénéfices apportés par votre additif sur les papiers ?

Julien Leguy : Notre technologie améliore les performances mécaniques des fibres cellulosiques. À sec, en ajoutant notre additif biosourcé, il est possible de rendre le papier jusqu’à deux fois plus performant. Cet additif peut aussi servir à réduire la quantité de fibres utilisées pour fabriquer des papiers, tout en conservant leurs propriétés mécaniques. Ce qui est très avantageux, surtout dans le contexte actuel d’envolée du prix des matières premières, dont le bois fait partie et qui est utilisé pour fabriquer des fibres papier. Dans ce cas, les papetiers peuvent enlever jusqu’à 30 % de fibres dans la formulation de leurs papiers.

Un équipement dont se sert la start-up FunCell pour fabriquer des échantillons de papier à l’échelle du laboratoire, afin de tester l’efficacité de ses additifs. Crédit FunCell

Notre additif permet aussi d’apporter un renforcement à l’état humide, comme pour les papiers d’hygiène de type essuie-tout, mouchoirs en papier, lingettes, couches pour les bébés. Actuellement, ce renforcement est réalisé à l’aide de molécules de type résine PAE (Polyamidoamine-épichlorhydrine), qui fonctionnent très bien mais qui sont pétrosourcées. Notre additif peut venir se substituer à ces molécules et nous parvenons, sur un papier à l’état humide, à conserver jusqu’à environ 20 % de ses performances à sec, ce qui correspond à ce qui est rencontré sur ce type de papier d’hygiène.

Quelles sont les applications de votre procédé ?

JL : Il s’applique à tous les types de papiers. En plus des papiers d’hygiène dont je viens de parler, il peut être utilisé pour fabriquer du packaging, de l’emballage de produits alimentaires, des barquettes. Dans un autre domaine, nous avons un client qui est intéressé pour assurer le transport de charges lourdes de grosses pièces mécaniques. Actuellement, il utilise un emballage en bois et il souhaiterait le remplacer par du carton ayant des performances mécaniques renforcées. Grâce à notre procédé, il est aussi possible de remplacer des matériaux en plastique par du papier plus résistant.

À l’opposé, certains de nos clients cherchent à réduire le grammage de leur emballage, utilisé par exemple pour de la livraison de produits achetés sur Internet, mais ne souhaitent pas perdre en résistance. Dans ce cas, nous sommes aussi capables de répondre leurs besoins.

L’avantage de notre procédé est qu’il est Iso process, cela signifie que le papetier peut utiliser notre additif comme s’il utilisait n’importe quel autre additif. Il n’a aucun changement à réaliser sur ses machines.

À quel stade de développement se trouve votre projet ?

GdS : Nous sommes encore à l’échelle du laboratoire, mais nous finalisons une levée de fonds de deux millions d’euros afin d’industrialiser notre technologie. Cette somme va nous permettre de construire un premier pilote, courant 2023, qui produira entre 5 et 10 kg d’additifs par jour. Il nous permettra de faire des essais sur des machines à papier pilotes chez des papetiers. Ensuite, nous construirons un deuxième pilote, d’une taille beaucoup plus importante, capable de produire une centaine de kilogrammes par jour. Ce volume nous permettra de couvrir les besoins de certains de nos clients.

La levée de fonds nous servira aussi à poursuivre nos efforts de R&D, car plusieurs additifs apportant de nouvelles fonctionnalités aux papiers sont en cours d’élaboration. Nous développons un additif permettant d’apporter de nouvelles fonctionnalités aux papiers ; nous nous focalisons sur les propriétés barrières notamment à l’eau ou à la graisse, pour des applications alimentaires, notamment des barquettes pour emballer des plats préparés. Mais il serait également techniquement possible de fabriquer des papiers antifongiques ou antibactériens pour le secteur médical, ou tout simplement pour fixer des colorants sur des papiers afin qu’ils ne migrent pas vers le contenu d’un emballage.

En parallèle de ces développements, nous allons poursuivre l’accompagnement de nos clients. Nous travaillons déjà avec cinq groupes papetiers, dont trois ont une taille à minima européenne, voire mondiale. Nous travaillons aussi avec des grands groupes dans le domaine de l’agroalimentaire, du luxe et de la cosmétique, qui ont des programmes de recherche pour trouver de nouvelles solutions à leurs emballages.

À l’horizon 2025, nous souhaitons procéder à une autre levée de fonds afin de construire un outil industriel capable de produire de très gros volumes et ainsi répondre aux besoins de tous nos clients.

Des insectes-robots sauteurs inspirés de coléoptères

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Les taupins sont des coléoptères un peu particuliers. Au cours de leur évolution, ils ont développé une étonnante capacité à sauter plus de dix fois leur taille… et sans s’aider de leurs pattes ! Dès 2021, une étude parue dans PNAS et menée par une équipe de chercheuses de l’université de l’Illinois (États-Unis) avait éclairé le mécanisme à l’œuvre chez ces insectes. Ils possèdent dans leur thorax, juste derrière leur tête, un outil rappelant une charnière et qui leur sert à sauter. Pour en comprendre le fonctionnement, les scientifiques ont eu recours aux rayons X. Elles ont alors découvert qu’une cheville située sur l’un des côtés de la charnière était reliée à l’autre côté. Quand cette liaison se relâchait brusquement, un « clic » sonore retentissait et la charnière se détendait rapidement, provoquant le saut du coléoptère. L’énergie considérable amassée puis dépensée par un si petit animal promet des fonctions uniques, exploitables par des robots bio-inspirés…

Insecte sauteur, robotique, bioinspiration — Les insectes-robots sont assez petits pour s’engouffrer dans des espaces réduits, assez puissants pour éviter des obstacles, et aussi rapides que leurs modèles biologiques.
Crédits: Michael Vincent, université de l’Illinois.

Des coléoptères-robots encore plus performants que leur inspiration

En ingénierie, répliquer un taupin robotique est loin d’être chose aisée. En effet, le coléoptère peut compter sur un système musculosquelettique capable d’amplifier fortement sa puissance musculaire. Chez un robot, le stockage de l’énergie élastique et l’amplification de la puissance nécessitent habituellement l’emploi de deux actionneurs embarqués différents. Et donc un design d’autant plus complexe, avec de multiples parties à assembler… Pourtant, l’équipe menée par le professeur d’ingénierie et de sciences mécaniques Sameh Tawfick, de l’université de l’Illinois, est parvenue à résoudre ce problème. Dans un article publié en janvier 2023 dans PNAS, les chercheurs décrivent la conception et la réalisation de leur propre robot sauteur, associant le meilleur des domaines du vivant et de la robotique.

Leur trouvaille repose sur le flambage dynamique en cascade. Autrement dit, un mode de déformation structurelle en présence d’une charge, capable de déclencher une séquence automatique menant au saut en lui-même. À l’intérieur de l’insecte-robot, un muscle artificiel vient s’enrouler autour d’une « poutre » représentant la charnière du taupin. En se contractant, l’unique actionneur qu’est le muscle vient activer la déformation puis la détente de la poutre. L’ensemble du système, nommé JUMPA (Jumping with Unidirectional Muscles and Power Amplification), consiste en un mécanisme ultraléger d’une masse de 1,6 gramme et d’une longueur d’à peine 2 centimètres. Le tout permet au robot de sauter jusqu’à 90 centimètres de hauteur, soit près de 40 fois sa taille ! L’appareil mis au point par Sameh Tawfick et son équipe a l’avantage de concurrencer les macro-robots en termes d’énergie, tout en possédant la taille réduite, l’accélération extrême et le temps de réponse rapide typiques des insectes. À l’avenir, des flottes de taupins-robots pourraient servir en agriculture pour surveiller les cultures, en maintenance pour des turbines et autres moteurs afin de localiser un potentiel problème, ou même dans des situations de sauvetage.

Les paysages forestiers intacts face à de multiples pressions

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L’Union européenne s’est récemment dotée d’une nouvelle réglementation pour lutter contre la déforestation importée. Elle impose à tous « les opérateurs et commerçants qui ne sont pas des PME » important des produits en Europe de se doter d’un système de vigilance qui exclut les produits issus de la déforestation de leur chaîne d’approvisionnement. Plusieurs produits agricoles et dérivés entrent dans le champ d’application du règlement, notamment le bétail, le bois, le soja, l’huile de palme, le cacao, le café et le caoutchouc. Mais selon une étude parue dans la revue One Earth ce 20 janvier, d’autres secteurs participent activement à la dégradation des forêts.

S’intéresser aux paysages forestiers intacts

L’étude rappelle à quel point les paysages forestiers intacts (PFI) constituent d’importants régulateurs du climat et des refuges de biodiversité. Elle définit les PFI comme « des étendues continues de forêts et d’écosystèmes associés ne présentant aucune trace d’interférence humaine et disposant d’un espace suffisant pour maintenir la biodiversité indigène, d’une taille minimale de 500 km² ».

Ces zones forestières ne sont donc ni artificiellement morcelées ni dégradées. Alors que les études se focalisent le plus souvent sur la déforestation qui entraîne la suppression complète du couvert forestier, le fait de se concentrer sur les paysages forestiers intacts permet de mettre en lumière la dégradation et la fragmentation provoquées par différentes industries.

Ces PFI abritent des espèces plus diversifiées, sont plus résistantes aux perturbations naturelles telles que les incendies de forêt. En Afrique et en Amérique du Sud, ils peuvent stocker plus de trois fois la quantité de carbone par hectare que les forêts perturbées ou mal gérées. Toutefois, « même l’élimination de petites étendues de forêts peut affecter la structure et la composition globale de la forêt », rappellent les auteurs, dirigés par Bin Chen, chercheur postdoctoral à l’Université de Fudan (Chine).

Au-delà des seuls produits agricoles

L’étude estime ainsi que pour l’économie mondiale de 2014, la perte totale de PFI s’est élevée à 5,58 millions d’hectares. L’exploitation forestière industrielle, par exemple pour la production de bois, de papiers et de cartons, est la première responsable de la dégradation des paysages forestiers intacts. Elle est ainsi responsable de 47 % de cette perte. Les produits agricoles arrivent en deuxième position des responsables, devant l’exploitation minière et énergétique (15 %).

Vu la diversité des facteurs en jeu, les auteurs appellent à davantage d’implication des gouvernements. « Il est largement pensé que la production de viande bovine contrôle la déforestation en Amazonie, mais il est difficile pour les consommateurs de se rendre compte que la production d’équipements hautement transformés peut impliquer du bois et des métaux produits aux dépens des paysages forestiers intacts et que les services fournis par les secteurs tertiaires peuvent être soutenus par l’électricité produite à partir du pétrole et du gaz associés à cette perte », soulignent les auteurs.

Le commerce international comme moteur

Le changement régional d’affectation des sols est aujourd’hui largement influencé par les marchés internationaux. Les auteurs soulignent donc l’importance de tenir compte des marchés internationaux lors de la conception des stratégies nationales de conservation.

Pour l’économie de 2014, 37 % de la perte de PFI était due à l’export international, en provenance majoritairement de Russie, du Canada et des régions tropicales, vers la Chine l’Europe et les États-Unis. Sur les pertes de PFI associées à l’exportation, les chaînes d’approvisionnement mondiales en produits forestiers, énergétiques et miniers ont respectivement compté pour 51 % et 26 % des pertes, calcule l’étude.

Avec Insolagrin, Insolight concilie photosynthèse et photovoltaïque

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Le défi était de taille : concilier photosynthèse et photovoltaïque. Une jeune pousse basée en Suisse – Insolight – l’a pourtant relevé, en développant une ingénieuse solution permettant de combiner, sur une même surface cultivable, production d’électricité solaire et production végétale. Baptisé Insolagrin et adapté à la culture sous serre ou sous ombrières en plein champ, le dispositif est le fruit d’un parcours entrepreneurial débuté en 2015 par trois diplômés de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL).

« Nous avions tous les trois, dès le départ, un vrai intérêt pour l’énergie solaire. Nous voulions avant tout trouver un moyen d’améliorer le rendement de la production d’électricité par les panneaux photovoltaïques. Et puis au fil du temps, l’agrivoltaïsme est apparu à nos yeux comme un marché intéressant, auquel nous pourrions apporter notre contribution », retrace Mathieu Ackermann, directeur technique et cofondateur d’Insolight aux côtés de Laurent Coulot et de Florian Gerlich.

Les trois néo-entrepreneurs ont ainsi entamé un important travail de R&D axé, au départ, sur une technologie de concentration des rayons du soleil sur les cellules photovoltaïques à l’aide de lentilles. Après avoir fait ses preuves dans le cadre d’installations pilotes, l’approche a toutefois été mise de côté au profit d’une solution plus compétitive, basée quant à elle sur un système d’écran réfléchissant.

Un écran réfléchissant, premier pilier d’Insolagrin

« Après évaluation, cette solution nous est apparue comme plus avantageuse sur tous les plans, notamment au niveau de son coût et de ses performances. De plus, la technologie repose sur des éléments, notamment l’écran réfléchissant, qui peuvent être fournis par des acteurs bien connus des agriculteurs, qui ont déjà une bonne réputation auprès d’eux », explique Mathieu Ackermann.

Un écran réfléchissant devenu ainsi la clé de voûte de la solution développée par Insolight. Rétractable, il peut en effet être déployé au-dessus des cultures pour les protéger d’un excès de lumière, tout en renvoyant alors les rayons du soleil vers des panneaux solaires. Et en cas de baisse de luminosité, l’écran peut aussi, à l’inverse, être en partie ou totalement replié pour permettre aux plantes de bénéficier d’un éclairement maximal. Un astucieux dispositif qui ne serait rien, toutefois, sans des panneaux solaires d’un genre un peu particulier.

Des modules solaires semi-transparents et bifaciaux

Installés en lieu et place des vitres formant le toit de la serre, les panneaux photovoltaïques reçoivent en effet par le dessous le surplus de lumière réfléchie par l’écran lorsqu’il est déployé au-dessus des cultures. Pour en tirer parti, leur face inférieure doit donc elle aussi être capable de convertir l’énergie solaire en électricité. Et à cela s’ajoute un autre impératif, celui de la transparence : les rayons du soleil doivent également pouvoir atteindre les plantes. Une quadrature du cercle – à première vue – qu’Insolight est pourtant parvenue à résoudre grâce à des panneaux dits « bifaciaux » et en partie transparents. « Notre solution Insolagrin repose, outre l’écran réfléchissant, sur des modules solaires silicium que nous appelons THEIA[1]. Ils sont semi-transparents, et ce grâce à des espaces ménagés entre les cellules, qui laissent donc passer une grande partie de la lumière, autour de 60 % », décrit Mathieu Ackermann. « Ces modules sont aussi bifaciaux, c’est-à-dire qu’ils sont capables de collecter la lumière à la fois sur leur face avant et sur leur face arrière », poursuit le directeur technique de la jeune pousse suisse. De quoi obtenir un rendement jusqu’à 30 % supérieur à celui de panneaux conventionnels, notamment en hiver. Insolight estime ainsi à environ 700 kW par hectare la puissance moyenne qu’une installation sera capable d’atteindre.

Solution Insolagrin, Insolight — S’adressant notamment aux cultures de baies et autres petits fruits, la solution Insolagrin développée par Insolight combine modules photovoltaïques bifaciaux semi-transparents, écran réfléchissant rétractable et logiciel de gestion. © Insolight

Un troisième pilier logiciel

Outre la partie matérielle constituée par cette ingénieuse combinaison de panneaux photovoltaïques bifaciaux semi-transparents et d’un écran réfléchissant amovible, Insolight a concentré une autre partie de ses efforts sur la partie logicielle. Une brique technologique tout aussi indispensable au bon fonctionnement d’Insolagrin, comme le dévoile Mathieu Ackermann : « Nous avons développé un système de pilotage de l’écran réfléchissant basé sur les données fournies par des capteurs de lumière, de température et d’humidité installés auprès des plantes. Une boucle de rétrocontrôle permet d’automatiser le déploiement de l’écran et d’en déterminer la surface. Insolagrin est ainsi une solution d’agrivoltaïsme dynamique ».

En route vers un déploiement à grande échelle

Désormais mature, la technologie développée par Insolight se dirige vers un déploiement à grande échelle, notamment au profit des producteurs de baies et autres petits fruits tels que fraises, framboises ou encore myrtilles. « Ces cultures ont besoin d’ombrage mais aussi d’une protection contre les aléas comme la pluie ou la grêle, ce que permet justement Insolagrin », souligne Mathieu Ackermann, qui n’exclut par ailleurs pas d’autres cibles : arboriculture – pommiers, abricotiers… – ou encore viticulture. Insolight travaille ainsi actuellement sur une quarantaine de projets de déploiement de sa solution d’agrivoltaïsme dynamique. En Suisse, certes, mais aussi en France, en Allemagne et en Italie. « Deux ou trois d’entre eux devraient voir le jour dès le printemps prochain, les permis étant déjà déposés », glisse Mathieu Ackermann. Des projets qui devraient couvrir des surfaces de l’ordre d’un demi à quelques hectares.

« La culture de baies représente à elle seule des centaines de milliers d’hectares en Europe. Le potentiel est donc colossal », souligne le directeur technique d’Insolight, qui imagine déjà convertir une partie de la célèbre « mer de plastique » espagnole à la technologie Insolagrin.

Une ambition sans doute loin d’être irréaliste, alors qu’Insolight a annoncé, en décembre dernier, une levée de fonds de pas moins de 4,85 millions de Francs suisses, soit près de 4,89 millions d’euros. De quoi lui permettre, dans un premier temps, d’atteindre son objectif principal pour 2023 : déployer une première installation de grande envergure.

[1] Translucent High-Efficiency In Agrivoltaics

Un nouvel accélérateur pour les startups industrielles circulaires

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Éléonore Blondeau est co-fondatrice et présidente du Collectif Startups Industrielles France (CSI France). Avec le soutien de La French Tech, elle lance le premier accélérateur destiné aux startups industrielles « linéaires » qui souhaitent pivoter vers un modèle circulaire et celles qui souhaitent industrialiser un modèle circulaire à grande échelle. La première promotion 2023 sera composée de 20 startups industrielles, en provenance de toute la France. L’appel à candidatures pour un programme de 5 mois court jusqu’au 16 février.

Techniques de l’ingénieur : Votre expérience vous a montré les freins à l’amorçage des startups industrielles en France. Pouvez-vous nous expliquer votre parcours ?

Eléonore Blondeau, CSI France — Eléonore Blondeau, co-fondatrice et présidente du Collectif Startups Industrielles France (CSI France). Copyright : CSI France

Éléonore Blondeau : J’ai été entrepreneure dans l’industrie pendant cinq ans. J’ai notamment cofondé CleanCup. Cette solution reposait sur une machine qui distribuait, collectait et lavait automatiquement, sur place, des verres réemployables. L’idée était de supprimer l’usage des gobelets jetables et d’améliorer l’expérience de boire dans les campus, entreprises et collectivités. Tous les voyants étaient au vert. Nous avions les clients et un partenaire industriel. Nous avions levé les verrous industriels, mais n’avons malheureusement pas trouvé les fonds propres pour finir l’industrialisation.

En discutant avec d’autres entrepreneurs industriels partout en France, je me suis rendu compte que, quels que soient le produit développé et la filière, il y a trois grandes phases similaires de développement : la phase de R&D – prototypage, celle de pré-industrialisation et celle de grande série –. Ces trois phases s’accompagnent de problèmes similaires : la difficile accessibilité à des fonds propres, un problème d’accès au foncier adapté, le manque de compétences et le manque de connaissance du monde industriel dans l’écosystème startup. Enfin, comprendre à quelles norme, homologation ou certification un produit doit répondre est un vrai casse-tête réglementaire.

Ces constats vous ont poussés à cofonder l’association Collectif Startups Industrielles France et vous venez de lancer un accélérateur de startups industrielles. Dans quel but ?

La France compte officiellement 1 600 startups industrielles. J’ai cofondé ce collectif pour faire connaître leur existence et accompagner l’écosystème startup. Celui-ci était jusqu’à présent très orienté vers les projets numériques et les services. Le collectif aide l’écosystème à s’adapter et propose désormais une nouvelle offre aux projets dont l’innovation repose aussi sur un produit matériel ou procédé industriel duplicable à grande échelle. Nous proposons plusieurs solutions en « open source » pour que tous les acteurs de l’écosystème puissent les déployer dans leur territoire. Aujourd’hui, nous avons un peu plus de 170 adhérents partout en France, plus de 3 000 personnes dans la communauté et une quinzaine de partenaires.

L’accélérateur va accompagner 20 startups industrielles linéaires ou déjà en réflexion sur certains sujets circulaires. À la fin des cinq mois d’accompagnement, elles auront une feuille de route opérationnelle qui décrira les actions par lesquelles elles doivent passer, les financements et les acteurs associés, pour devenir circulaires à grande échelle. Par cet accélérateur notre objectif est de faire de la circularité, le nouveau standard industriel.

Quelle est donc la différence entre une startup industrielle linéaire et circulaire ?

Une startup industrielle, c’est un projet dont l’innovation repose sur un produit matériel ou un procédé industriel reproductible à grande échelle. S’interroger sur la linéarité ou la circularité d’une startup, c’est se poser plusieurs questions sur le produit et son modèle économique. La startup linéaire n’a pas intégré dès le départ les critères de la circularité. Une startup circulaire a nativement intégré les sept piliers de l’économie circulaire.

C’est déjà se poser la question : est-ce qu’il y a besoin de créer le produit et le projet ? Si oui, avec quel niveau de technologie ? C’est aussi prendre en compte les aspects d’éco-conception, de réparabilité, de recyclabilité et le business model. Il y a aussi l’écologie territoriale qui consiste à étudier la possibilité de produire localement, voir si des ressources et des partenaires sont disponibles à proximité. En fin d’usage, il faut regarder s’il est possible d’upcycler, recycler, composter le produit, le valoriser énergétiquement ou s’il faut malheureusement le mettre à l’enfouissement.

Dans ce cadre, quelle est la vision du modèle industriel circulaire pour la France portée par le collectif et l’accélérateur ?

Notre mission est de réconcilier l’industrie, la finance et le numérique au service de la transition écologique et sociale. Nous pensons que le développement d’un écosystème national en faveur de l’amorçage industriel en France est déjà une énorme première étape. Au lieu de produire à l’autre bout du monde, nous allons en effet produire localement et ainsi mieux maîtriser les impacts tout au long de la chaîne de valeur.

L’idée maintenant est d’accompagner les acteurs sur la réflexion de la sobriété. Avons-nous vraiment besoin du NFC [technologie de communication sans fil à courte portée, NDLR], de la 5G, ou encore d’un pot de fleurs connecté ? Quel est le niveau de déploiement du produit, du procédé, du service ou de la technologie dont on a besoin réellement ? Nous considérons que ce n’est pas parce qu’on maîtrise une technologie qu’on doit la déployer. Il faut simplement le faire lorsqu’elle répond à un vrai besoin.

La France en retard dans l’éolien et le photovoltaïque

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Les chiffres sont têtus. Année après année, la part des énergies renouvelables dans la consommation d’électricité grandit, mais elle est toujours inférieure aux objectifs que la France s’est fixés. Cette part était de 24,8 % en 2020 alors qu’elle aurait dû être de 27 % : l’Hexagone est donc le seul pays de l’Union européenne à ne pas avoir respecté ses engagements… et écope en conséquence d’une amende de 500 millions d’euros. La part dépassait tout juste 25 % en 2021 et est estimée à 26 % pour 2022. On est donc encore loin du compte, surtout que l’objectif de 2030 est de 40 % !

« Il faudrait gagner 15 points de plus les neuf prochaines années, alors qu’on n’a même pas gagné 12 points les 21 années précédentes. La France fait moins bien que la moyenne de tous les pays de l’UE. Il y a besoin d’une véritable accélération, en particulier dans les filières éolienne et solaire photovoltaïque » explique Frédéric Tuillé, responsable des études d’Observ’ER, une association qui vient de publier son 13e Baromètre des énergies renouvelables électriques en France, avec la FNCCR et l’Ademe. Selon son estimation, seuls 4 400 MW ont été nouvellement raccordés sur le réseau électrique en 2022, soit 180 MW de moins qu’en 2021. Le solaire photovoltaïque est le premier dans le palmarès des puissances installées l’an dernier avec 2 500 MW, devant l’éolien terrestre (1 400 MW), l’éolien en mer (480 MW) et un tout petit 10 MW pour le biogaz (la filière privilégiant désormais l’injection directe du biométhane dans le réseau de gaz). Dans le solaire, on voit un maintien – même si elles sont à la baisse – des installations de parcs photovoltaïques au sol de plus d’1 MW. Les projets sur grandes toitures (de 100 à 250 kW) sont dans une bonne dynamique, mais les petites installations (moins de 9 kW) bénéficient du plus grand engouement : 119 MW ont été raccordés chez des particuliers les six premiers mois de 2022, à 90 % pour de l’autoconsommation individuelle. Les autres filières (hydroélectricité, biomasse, géothermie, valorisation des déchets) ne changent quasiment pas. Tout cumulé, la puissance totale des renouvelables électriques atteint environ 66 000 MW fin 2022.

Nécessaire accélération

Les niveaux installés chaque année sont donc inférieurs à ce qu’il faudrait pour recoller avec les objectifs 2028, c’est-à-dire au moins 3 GW/an pour l’éolien et 3,5 GW/an pour le photovoltaïque. En ce qui concerne l’éolien terrestre, on notera d’ailleurs qu’aucun nouveau parc n’a été raccordé en 2022 dans trois régions (PACA, Occitanie et Auvergne-Rhône-Alpes). Le baromètre d’Observ’ER pointe les difficultés rencontrées pour accélérer le développement des énergies renouvelables : une réglementation complexe et changeante, un sous-effectif des services déconcentrés de l’État pour traiter les dossiers (15 000 MW de projets sont dans les tiroirs), des oppositions savamment entretenues, et une hausse conjoncturelle des prix des matériaux.

En ce sens, tout comme un règlement européen l’a déjà fait en décembre 2022, le projet de loi qui doit être adopté le 31 janvier par l’Assemblée nationale devrait permettre d’accélérer la production d’électricité renouvelable. Mais les professionnels restent très vigilants sur la portée réelle du texte. Dans le solaire, il doit faciliter l’accès au foncier tout en évitant les conflits d’usages, par exemple en définissant un rôle pour l’agrivoltaïsme. Par contre, il ne permet toujours pas de faciliter l’autoconsommation individuelle, malgré le plébiscite des particuliers dans ce domaine et son potentiel important (estimé à 15 000 MW/an par Enerplan), ni l’autoconsommation collective des collectivités alors que ces dernières militent fortement pour y avoir accès afin de sécuriser leur approvisionnement en électricité à bas coût sur le long terme. Dans le secteur éolien terrestre, le projet de loi doit simplifier les procédures, notamment en ouvrant la possibilité aux projets de parcs d’être reconnus de raison impérative d’intérêt public majeur, ce qui ferait gagner quelques mois sur les procédures. Mais l’ajout par les sénateurs d’une planification, pour définir des zones d’accélération et d’exclusion, fait craindre un ralentissement des projets par les communes les plus frileuses.

Car la bataille se joue aussi au niveau local. La FNCCR demande d’ailleurs que la compétence énergie ne soit pas réservée aux seules intercommunalités. Beaucoup de communes se rendent en effet compte des avantages d’accueillir une production électrique renouvelable sur leur territoire : non seulement cela leur permet d’être en phase avec les schémas régionaux ou avec les plans climat-air-énergie territoriaux, mais en plus elles peuvent en bénéficier directement en s’engageant dans une entreprise publique locale (EPL), que ce soit sous la forme d’une société d’économie mixte, d’une société publique locale ou d’une société d’économie mixte à opération unique (voir le détail pages 120-127 du baromètre d’Observ’ER). Elles génèrent directement emplois et retombées économiques. Ainsi, sur les 607 EPL déjà existantes, 128 sont engagées dans la transition énergétique et cumulent 4 735 emplois et un volume d’activité de 2,8 milliards d’euros.

Au niveau national en 2021, toutes les énergies renouvelables électriques ont produit 120,5 TWh, ont représenté plus de 50 000 emplois directs et ont généré un chiffre d’affaires de près de 24 milliards d’euros.

Les thèses du mois : Quels matériaux pour l’Europe des batteries ?

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Pour notre dossier de janvier, « Quels matériaux pour l’Europe des batteries ? », voici les thèses sélectionnées par le REDOC SPI. Retrouvez le résumé de ces thèses ainsi que les thèses des mois précédents sur le site de notre partenaire.

Nanofils de silicium à façon pour nanocomposites de batteries Lithium-ion à haute densité d’énergie
Caroline Keller
Thèse de doctorat en Chimie physique moléculaire et structurale, soutenue le 22-03-2022
Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l’énergie et la santé
Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux

Copolymères en peigne à greffons éthers et carbonates : du design macromoléculaire à leur utilisation comme électrolyte de batterie au lithium
Thomas Clément
Thèse de doctorat en Sciences des polymères, soutenue le 26-03-2021
Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l’énergie et la santé
Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux

Développement d’un procédé innovant pour la valorisation en boucle fermée des matériaux cathodiques usagés provenant de batteries lithium-ion
Delphine Yetim
Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie, soutenue le 26-01-2022.
Laboratoire d’électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces

Nouvelle génération de batteries Li-Air basées sur l’utilisation de MOFs flexibles (Metal-Organic Frameworks)
Yujie Zhang
Thèse de doctorat en Chimie, soutenue le 04-04-2022
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l’Energie

Fonctionnalisation de Nanotubes pour la fabrication de batteries Lithium/Soufre et Lithium/Organique
Hanine Kamaleddine
Thèse de doctorat en Chimie, soutenue le 10-03-2021
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l’Energie

Matériaux pour conversion et stockage simultanés de l’énergie
Jérémy Sum
Thèse de doctorat en Chimie, soutenue le 20-01-2022
Chimie de la matière condensée de Paris

Synthesis, characterization and study of the properties of new exotic lithium ion intercalation compounds
Thomas Marchandier
Thèse de doctorat en Chimie des matériaux, soutenue le 10-12-2021
Laboratoire de chimie du solide et énergie

Advanced Electrolytes for Calcium Batteries
Antonio Scafuri
Thèse de doctorat en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux, soutenue le 29-03-2021.
Institut Charles Gerhardt

Particules core-shell à base de silicium comme matériaux d’anode pour batteries Li-ion
Bastien Rage
Thèse de doctorat en Chimie Séparative, Matériaux et Procédés, soutenue le 09-12-2021
Institut Charles Gerhardt

Synthèse de cathodes multimétalliques fluorées pour batteries Lithium métal
Fabien Eveillard
Thèse de doctorat en Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés, soutenue le 03-12-2021
Institut de Chimie de Clermont-Ferrand

Up-scaling methodology for lithium-ion battery modelling
Oumaima Chaouachi
Thèse de doctorat en Mécanique des fluides Energétique, Procédés, soutenue le 12-03-2021
Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux

« Notre ambition est de devenir leader sur le marché des batteries de moyenne puissance »

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Outre leurs performances spécifiques, ces batteries offrent une alternative à la technologie lithium-ion dont la production repose sur des matériaux critiques par leur rareté et leur provenance géostratégique.

Issu du réseau français sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) porté par le CNRS, Tiamat dispose aujourd’hui de plusieurs prototypes fonctionnels, et planche actuellement sur la construction d’une gigafactory sur le sol français dans les années à venir, pour alimenter un marché européen qui va fortement croître dans les années à venir.

Hervé Beuffe, Président de Tiamat, a expliqué à Techniques de l’Ingénieur ce qui fait la spécificité des technologies sodium-ion et de la société Tiamat.

Techniques de l’Ingénieur : Présentez-nous la société Tiamat et la spécificité des batteries au sodium que vous développez ?

Hervé Beuffe : Nous développons une façon spécifique de réaliser des batteries sodium-ion. Comme pour les batteries lithium-ion, on retrouve dans la famille des batteries au sodium plusieurs chimies de cathode, qui ont chacune leurs spécificités. On distingue ainsi trois chimies différentes.

La première, les PBA (Prussian Blue Analogs) sont des matériaux de cathode peu chers et disponibles facilement. Cependant, ils vont offrir des performances de batteries moyennes. La seconde famille de chimie de cathode, les matériaux polyanioniques, constituent les cathodes de notre première génération de batteries, qui sont aujourd’hui sur le marché. Ces composés cristallographiques ont une très forte densité de puissance, ce qui permet de fournir une forte quantité de courant sur un laps de temps très court. Ce qui permet, par exemple, de charger nos batteries de génération 1 en 10 minutes. Nous nous situons avec cette génération de batteries sur une densité d’énergie que je qualifierais de moyenne, d’environ 100 Wh/kg.

Quelles sont les applications pour ces batteries de puissance ?

Les applications pour ce type de batterie de puissance vont être l’hybridation automobile, les applications stationnaires de puissance, l’accompagnement des fuel cells d’hydrogène, les power tools… Au final, cette batterie de génération peut intéresser un ensemble de secteurs de marchés assez dispersés, mais qui au final représentent un volume relativement important. Notre ambition est de devenir la référence des batteries de puissance. Le matériau que nous avons développé pour cette application, le MVPF, est de plus breveté, ce qui nous permet d’être protégés quant à la spécificité de nos batteries de première génération.

Quels sont les matériaux qui constituent la troisième chimie de cathode des batteries au sodium ?

Les composés lamellaires constituent la troisième catégorie de matériaux utilisés. Ils concentrent d’ailleurs une très large majorité des recherches et des innovations actuelles. Notre seconde génération de batterie, que nous développons en parallèle de la première, fonctionne avec ces composés. L’ambition avec cette seconde génération de batteries est de se rapprocher des performances des batteries LFP (lithium-fer-phosphate). Voire de les dépasser. Il ne s’agit pas d’un produit de puissance comme peut l’être notre batterie de première génération, mais d’un produit de densité moyenne, qui peut par exemple trouver des débouchés dans le secteur de la mobilité électrique.

Les ambitions européennes en termes de production de batteries dans les années à venir sont très importantes. Comment relever ce défi ?

En 2030, une étude du cabinet McKinsey estime qu’il faudra 4,7 TWh de fabrication de batteries annuelles dans le monde. Ces chiffres illustrent entre autres la volonté européenne d’aller vers une mobilité électrique rapidement, pour répondre aux enjeux climatiques. Pour réaliser cela, les ressources en matériaux manquent. Nous ne disposerons d’ici à 2030 que de seulement 50% du lithium et du nickel nécessaires pour atteindre cet objectif. Et 80% pour le cobalt. Il est donc indispensable de développer des solutions alternatives. Les technologies sodium-ion que nous développons peuvent permettre d’atteindre cette ambition de 4,7 TWH, notamment car nous sommes d’ores et déjà en phase d’entrée sur le marché.

Qu’en est-il du recyclage des batteries au lithium ? Pourrait-il permettre d’éviter l’écueil du manque de ressources ?

Pas avant 2030, c’est certain. Les premières batteries à recycler seront disponibles dans environ cinq ans, et elles ne représenteront qu’une part infime des besoins à ce moment-là. Le recyclage sera toujours à la marge par rapport à l’utilisation de matériaux neufs, il ne peut pas être la solution au problème. Même s’il est bien sûr nécessaire de recycler les batteries, cela fait aujourd’hui partie de notre mission, et elle est indispensable. Mais cette mission de recyclage est à décorréler des objectifs de production de batteries européens pour 2030.

Pouvez-vous nous expliquer les contours du projet de gigafactory porté par Tiamat ?

Nous disposerons d’une usine à la fin de l’année 2025, qui aura une capacité de 1 GW extensible à 5 GW et qui fournira le marché européen en cellules prismatiques à destination de marchés que nous avons identifiés. Nous aimerions installer cette usine près de notre emplacement actuel à Amiens. Il se trouve que de nombreux acteurs français du secteur des batteries se trouvent dans le Nord, il existe donc une opportunité pour développer un écosystème de la batterie dans la région qui profiterait à l’ensemble de la filière.

Propos recueillis par Pierre Thouverez

Associer des polymères pour augmenter la durabilité des batteries

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Un extrait de Électrolytes polymères pour les batteries au lithium métal par Renaud BOUCHET et Trang N. T. PHAN

Les batteries lithium métal polymère présenteraient de nombreux avantages. D’abord, une densité d’énergie élevée dans des batteries plus minces et moins lourdes, associée à une amélioration importante de la sécurité grâce à l’utilisation d’un polymère non volatil. De plus, l’électrolyte polymère permet de sceller l’ensemble électrode/électrolyte et assure ainsi une bonne qualité de l’interface. Par conséquent, les coûts de production se voient diminués par une facilité de fabrication via des procédés automatisés d’extrusion. Le tout fourni par une technologie plus verte du fait de l’élimination des solvants organiques volatils. Le développement de nouvelles familles d’électrolytes polymères, et notamment les copolymères à blocs polyanioniques, ouvre des perspectives importantes en permettant de cumuler différentes propriétés (mécanique, conductivité, nombre de transports, stabilité électrochimique…) en jouant sur la nature chimique des blocs.

Les atouts des électrolytes copolymères à blocs

Pour rassembler dans un même matériau une bonne conductivité et une bonne tenue mécanique, une solution évidente est de mélanger deux polymères. Or, peu de polymères sont miscibles entre eux. Cela entraîne par exemple une hétérogénéité des propriétés physico-chimiques de l’électrolyte. Pour s’affranchir de ce problème, la réalisation d’électrolytes à base de copolymères à blocs a donné des résultats très prometteurs. En effet, au sein de ces macromolécules, les polymères de natures distinctes sont reliés entre eux par des liaisons covalentes. Cela permet d’avoir une combinaison synergique des propriétés des polymères constituant les divers blocs. Quels que soient la structure (dibloc ou tribloc) et le type d’architecture (greffés ou linéaires), les électrolytes des copolymères à blocs ont des valeurs de conductivité comprises entre 10–2 et 10–3 S/m à 40 oC, avec une tenue mécanique plus ou moins grande selon la composition du copolymère.

Cependant, ces systèmes présentent une forte limitation en puissance due au faible nombre de transports des ions lithium Li+, appelé t+ (t+ < 0,3). Durant la décharge de la batterie, les cations lithium sont consommés à l’électrode positive et produits à l’électrode négative, créant ainsi aux interfaces des excès de charges (positive à l’électrode négative et négative à l’électrode positive). Pour compenser ce phénomène, les anions mobiles diffusent de l’électrode positive vers l’électrode négative, ce qui entraîne la formation d’un gradient de concentration de sel au sein de l’électrolyte. Ce gradient de concentration conduit à une polarisation de concentration et à un courant de diffusion qui limite la puissance des batteries. La charge doit donc être faite à des courants faibles… Un problème résolu en attachant les anions sur les chaînes du polymère hôte afin de les immobiliser et de tendre ainsi idéalement vers un t+ de 1. Dans ces conditions, le transport des ions ne se fait plus par diffusion-migration, mais uniquement par migration. Il n’y a alors plus de courant limite de diffusion.

Exclusif ! L’article complet dans les ressources documentaires en accès libre jusqu’au 9 février 2023 !

Électrolytes polymères pour les batteries au lithium métal, par Renaud BOUCHET et Trang N. T. PHAN

Wavely, une oreille attentive au service des professionnels

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Wavely est le fruit d’un travail de recherche mené à l’Institut d’Électronique, Microélectronique et de Nanotechnologies (IEMN) de Villeneuve-d’Ascq, près de Lille, par Nicolas Côté – chercheur en acoustique, expert en traitement du signal et perception sonore – et Alexis Vlandas, chercheur au CNRS et physicien des matériaux, rejoints par Marion Aubert, passée par Sciences Po et HEC.

À grand renfort d’IA, la technologie de Wavely permet la reconnaissance, en local, directement sur des capteurs connectés, des bruits indésirables et des sons indicateurs d’un dysfonctionnement. Outre la détection de fuites de gaz, mise en œuvre auprès de clients tels que Totalenergies ou Air Liquide, l’entreprise nordiste propose une solution baptisée Modul’ear – combinant capteurs et plateforme en ligne – capable d’identifier nativement plusieurs dizaines de signatures sonores. Wavely propose également d’adapter cette solution aux besoins spécifiques de certains de ses clients, en lui « apprenant » à reconnaître des bruits nouveaux. C’est ce que nous explique le CEO et co-fondateur de Wavely, Nicolas Côté

Techniques de l’Ingénieur : Quand et comment Wavely a-t-elle vu le jour ?

Wavely, Nicolas Côté — Nicolas Côté, chercheur en acoustique, expert en traitement du signal et perception sonore ; CEO et co-fondateur de Wavely.

Nicolas Côté : Wavely est une entreprise universitaire ; elle utilise une technologie issue d’un laboratoire académique. Après un an d’incubation dans la métropole lilloise, à Euratechnologies, la société a été créée en avril 2017 par trois cofondateurs : Alexis Vlandas, chercheur au CNRS et physicien des matériaux, Marion Aubert[1], passée par Sciences Po et HEC, et moi-même. J’étais à l’époque enseignant-chercheur. Je suis donc sorti du parcours « classique » de la recherche académique pour pouvoir porter tous les aspects techniques liés à Wavely.

Nous avons suivi le parcours typique d’une start-up, en réalisant notamment une première levée de fonds dès le mois de décembre 2017, qui nous a permis de développer la technologie.

Quel est le principe de base de cette technologie ? Comment êtes-vous parvenus à la mettre au point ?

Notre technologie mêle intelligence artificielle et IoT. Nos capteurs communicants incluent un microphone, qui permet de capter l’environnement sonore. Ce son est ensuite analysé par nos algorithmes d’IA afin d’identifier les différents bruits : le passage d’une voiture, le cri d’une personne, le ronronnement d’un moteur… Cette analyse est réalisée directement sur place, grâce aux composants de nos capteurs IoT. Nous sommes certainement les seuls en France à faire cela.

Il s’agit donc d’une technologie assez complexe, qui a nécessité un important travail de R&D. Pour le financer, nous avons réalisé une levée de fonds, mais nous avons aussi reçu un soutien important de la part de Bpifrance ; notamment dans le cadre d’un projet i-Lab, puis d’une aide au développement deeptech.

Nous sommes partis, au départ, d’un capteur communicant assez simple, qui faisait simplement de la mesure de niveau sonore. Nous y avons ensuite intégré des composants permettant d’exécuter des modèles d’identification en deep learning[2]. Ce travail de R&D se poursuit, l’idée étant de parvenir à mettre à jour en continu les modèles d’IA présents sur les capteurs, afin qu’ils soient capables d’identifier des bruits nouveaux, d’apprendre de manière autonome.

Pouvez-vous nous en dire plus sur les aspects matériels et logiciels de vos solutions ?

Sur l’aspect matériel, nous nous appuyons en partie sur des cartes électroniques existantes, mais nous avons aussi développé notre propre carte d’acquisition acoustique. Des partenaires tels que STMicroelectronics nous ont aidés à développer un certain nombre de solutions dédiées au traitement du signal. Un gros travail a également été réalisé en interne au niveau du développement du capteur et de l’intégration mécanique.

La solution se destinant notamment au secteur du gaz et du pétrole, les capteurs ont par ailleurs été conçus de manière à répondre aux exigences de la réglementation ATEX[3].

En ce qui concerne la partie logicielle, nous avons véritablement développé nos propres briques technologiques, qui sont en effet très spécifiques. Nos capteurs génèrent d’importantes quantités de données. Nous avons donc dû développer nos propres solutions de traitement, qui se rapprochent en quelque sorte de ce qui se fait pour le traitement d’images. La grande différence avec le secteur de la vidéoprotection est que la majorité des opérations de traitement du signal audio sont réalisées directement sur nos capteurs, et non sur un serveur distant. Nos capteurs étant notamment voués à être installés sur le domaine public, ce traitement en grande partie local nous permet d’être en accord avec le RGPD[4].

Quelles sont les applications possibles, sur le terrain, de vos solutions ?

Nous adaptons notre technologie d’identification de sources sonores aux besoins de nos clients. Nous avons aujourd’hui 130 capteurs déployés sur le terrain, chez des clients. Un tiers de ces capteurs est déployé sur des chantiers de construction, afin de détecter les nuisances sonores liées à certains équipements. Par exemple, si le bruit d’un marteau-piqueur est détecté sur un chantier tôt le matin alors que cela est interdit par la municipalité, le capteur va envoyer une alerte au chef de chantier. Nous sommes capables d’identifier 18 sources sonores différentes, directement liées aux activités des chantiers, mais aussi aux transports, aux bruits de voisinage, etc.

Nous avons aussi un autre tiers de capteurs installés sur des sites industriels, pour détecter des fuites de gaz et assurer ainsi la sécurité des salariés. Nous travaillons déjà avec TotalEnergies et Air Liquide, et nous avons aussi un travail en cours avec GRDF.

Le dernier tiers concerne des preuves de concept mises en œuvre avec des industriels, qui nous demandent d’adapter nos technologies à leurs problématiques : surveillance de convoyeurs, de robinets… dont nous pouvons détecter les anomalies en identifiant certains bruits particuliers.

Quels sont les intérêts de traiter des signaux acoustiques, plutôt que des images pour assurer ces services de surveillance ?

Modul'ear, Wavely — Compacts, les capteurs connectés développés par Wavely pour sa solution Modul’ear se révèlent discrets et peu intrusifs.

D’une certaine manière, analyse acoustique et vidéo peuvent être complémentaires. Ceci dit, le son a un avantage majeur par rapport à la vidéo : il est capté à 360°. Le capteur acoustique est aussi moins visible, plus petit, et se révèle ainsi moins intrusif.

Quelles seront les prochaines grandes étapes du développement de Wavely ?

Wavely existe depuis plus de cinq ans maintenant. Nous avons réalisé depuis sa création beaucoup de travail de développement interne, mais aussi, en 2021, une phase d’industrialisation de notre solution Modul’ear. En partant des 130 capteurs déployés chez nos clients, notre objectif est désormais de doubler ce chiffre d’ici fin 2023.

Je tiens par ailleurs à souligner l’aide précieuse que nous ont apportée des soutiens tels que Bpifrance et le réseau Entreprendre, sans qui tout cela n’aurait pas été possible.

[1] Marion Aubert a quitté l’entreprise il y a un peu plus d’un an.
[2] Apprentissage profond
[3] Atmosphère explosive
[4] Règlement général sur la protection des données

« Le recyclage des matériaux constituant les batteries est un enjeu immédiat »

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Gilles Moreau, co-fondateur en charge du développement durable et de l’innovation partenariale au sein de Verkor, est un expert dans le domaine des batteries. Ayant été tour à tour chef de projet au CEA sur des projets de batteries lithium-ion puis expert piles à combustibles chez 3M puis Renault, entre autres, Gilles Moreau fait partie de l’équipe chargée, en 2020, d’étudier la faisabilité d’une gigafactory de production de batteries sur le territoire français.

Aujourd’hui, Verkor a validé l’intérêt de développer une gigafactory, choisi un site à Dunkerque, où les travaux commenceront dans les mois à venir.

Gilles Moreau, également vice-président de l’association européenne des industriels de la batterie Upcell, a expliqué aux Techniques de l’Ingénieur l’importance de développer sur le sol européen des gigafactories pour produire des batteries tout en développant des process innovants, notamment en termes de traçabilité, de recyclage des matériaux et d’impact carbone.

Techniques de l’Ingénieur : Pouvez-vous revenir sur la genèse de Verkor ?

Gilles Moreau : Verkor est issue de l’alliance européenne des batteries impulsée par l’EIT (European Institute Energy). Cet organisme européen a pour mission de faire émerger des start-up innovantes dans le domaine de l’énergie, à l’image de Northvolt par exemple.

L’EIT InnoEnergy a souhaité la naissance d’autres projets de gigafactories en Europe, et a rassemblé des experts des batteries, dans la région de Grenoble. De plus, l’électricité bas carbone, peu chère et sécurisée produite dans l’hexagone, ainsi que les compétences – uniques en Europe – du CEA en électrochimie, constituent une base solide pour se projeter sur une gigafactory en France.

En juillet 2020, une petite équipe a été constituée pour évaluer la faisabilité de cette Gigafactory : constituer une équipe, trouver un terrain, des clients… un an plus tard, nous avions une idée précise du terrain sur lequel construire la Gigafactory, et surtout nous avions réussi à convaincre Renault de nous suivre dans cette aventure. Avoir un client comme Renault est un atout fondamental pour se projeter sur une production de batteries en masse.

Où en est Verkor aujourd’hui ?

Cela fait un an et demi que nous sommes dans l’étape d’exécution du projet, à travers la mise en œuvre d’une ligne pilote, qui nous permet de tester les process, les produits, et qualifier les premiers prototypes qui pourront être inclus dans les véhicules Renault.

En parallèle, nous travaillons sur le site que nous avons choisi à Dunkerque pour construire la Gigafactory, dont les premiers travaux doivent débuter dans deux à trois mois.

Expliquez-nous en quoi la problématique de la durabilité est fondamentale pour développer une industrie de production de batteries pérenne ?

La problématique de sustainability (durabilité) est fondamentale aujourd’hui pour le développement de projets industriels innovants, notamment pour obtenir des financements européens.

Au niveau de Verkor, nous avons identifié quatre piliers qui doivent permettre à l’entreprise de s’installer durablement dans le paysage industriel européen.

Tout d’abord, la traçabilité des matériaux, pour mieux les choisir en fonction de leur origine. Le second pilier est le recyclage : il est important de recycler au maximum, pour être le moins dépendant possible des activités extractives.

Ensuite, l’impact carbone de notre activité est un facteur déterminant qui aiguille notre développement.

Dernier pilier, la formation des talents. Nous nous sommes développés dans un premier temps en allant chercher les talents, notamment en Asie, sur le développement d’usines de batteries. Aujourd’hui, nous voulons développer ce savoir-faire en interne. C’est dans cette optique que nous avons créé, avec des partenaires spécialisés dans la formation, l’école de la batterie, pour former des jeunes amenés à nous rejoindre, où à développer des projets innovants au sein de l’écosystème dans lequel évolue Verkor. Plus cet écosystème sera pérenne, plus les chances de l’entreprise de durer dans le temps seront importantes.

Quels produits seront fabriqués dans la future Gigafactory de Dunkerque ?

Nous développons des cellules de batteries NMC (nickel-manganèse-cobalt) souples (pouch) relativement grosses. On en trouve environ 200 dans un véhicule électrique. Nos batteries ne constituent pas une innovation en tant que telle. Le pari se situe plus sur le fait que la demande pour ce type de batteries existe aujourd’hui, et qu’avant de se projeter sur des batteries innovantes, il faut déjà réussir à répondre à la demande actuelle de manière efficace et durable.

Un facteur important est aussi de réussir à développer en Europe un écosystème performant et durable sur les technologies existantes, pour être compétitif par rapport, notamment, aux acteurs asiatiques.

Quelle est votre stratégie pour vous fournir en matières premières ?

Nous travaillons sur la supply chain existante, c’est-à-dire la Chine, puisque 90% du raffinage se fait là-bas. Au-delà de cette réalité, l’objectif à terme est de se fournir en Europe. Aujourd’hui, les tensions à venir sur la supply chain, au vu du nombre de projets de gigafactories en Europe, sont prévisibles. Dans les faits, il va y avoir une dichotomie très claire entre les acteurs ayant des clients et les autres, pour qui exister durablement sera très compliqué.

Dans les années qui viennent, les fournisseurs de cellules qui vont pouvoir travailler en Europe, sont selon toute vraisemblance : les gros fournisseurs asiatiques déjà connus, et les trois gros fournisseurs européens qui ont déjà des clients : NorthVolt, ACC et Verkor.

Quelles sont les perspectives possibles en termes d’approvisionnement en matériaux pour les fournisseurs de batteries européens ?

La demande concernant ces matériaux augmentant considérablement, de nouvelles sources de lithium, de nickel ou de manganèse sont aujourd’hui en développement, que ce soit au niveau de l’extraction, du raffinage ou de la synthèse. Aussi, une partie non négligeable de ces projets vont voir le jour en Europe, au vu du mix énergétique en grande partie décarboné disponible, et de la demande croissante sur ces matériaux. La relocalisation de ces activités sur le vieux continent est un énorme enjeu pour les années à venir.

Le recyclage des batteries et des matériaux qui les constituent est-il un enjeu de compétitivité immédiat ou de moyen voire long terme ?

Selon moi, le recyclage des batteries est un atout immédiat. Quand on regarde l’industrie du recyclage, on observe qu’une grande quantité de véhicules électriques vont être en fin de vie dans 5 à 10 ans. Ainsi, une grande quantité de batteries vont devoir être recyclées à partir de 2035. Il y a deux façons d’appréhender cette réalité : soit on peut se dire que cela nous laisse du temps, soit on peut se dire qu’il faut s’y préparer dès aujourd’hui.

S’y préparer dès aujourd’hui est la solution que nous privilégions, notamment grâce aux déchets de production directement issus des gigafactories. Ces derniers constituent une source de matériaux plus facilement recyclables que ceux issus des batteries usagées.

Concrètement, une gigafactory consomme environ 60 000 tonnes de matériaux par an. Même en étant très performant, il est impossible d’éviter une perte de matériaux lors de l’usinage, qu’on va estimer aux alentours de 10%. Ce qui fait 6 000 tonnes de matériaux non usinés à retraiter.

Aujourd’hui, la capacité française de recyclage de batteries plafonne à 3 000 tonnes par an. Ainsi, rien qu’en considérant l’activité de notre Gigafactory, il est évident que nous allons nous retrouver très rapidement face à un goulet d’étranglement si rien n’est fait. Il s’agit d’un enjeu immédiat, si on veut éviter de voir nos déchets de production partir en Asie pour être recyclés. Il est donc fondamental, selon moi, qu’il y ait une montée en compétence rapide, au niveau français et européen, sur le recyclage des déchets de production.

Cette montée en compétence facilitera par la suite le développement des compétences sur le recyclage des batteries usagées. Pour résumer, il est important de prendre en marche le train du recyclage des batteries le plus rapidement possible.

Parlez-nous de la réglementation européenne établie en fin d’année dernière concernant la production de batteries sur le sol européen.

La réglementation européenne va obliger d’ici à 2030 les fournisseurs au recyclage des batteries en fin de vie, à l’incorporation de matériaux recyclés dans les batteries, à la traçabilité des matériaux et limiter l’impact carbone de la production. Il s’agit d’une réglementation extrêmement volontariste, puisqu’en 2030 les fournisseurs de batteries ne rentrant pas dans les clous de cette réglementation ne pourront pas vendre en Europe. Le recyclage ne sera alors plus un facteur différenciant entre les acteurs, mais une condition obligatoire pour pouvoir vendre en Europe. De notre côté, nous avons inscrit ces obligations dès le départ dans l’ADN de Verkor, ce qui explique en partie notre position plutôt avantageuse à l’heure actuelle.

Propos recueillis par Pierre Thouverez

Prenez votre badge pour la seconde édition du World Artificial Intelligence Cannes Festival (WAICF) !

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L’intelligence artificielle est une technologie qui, dans un avenir proche, pourrait permettre à tous les secteurs de l’industrie de gagner en compétitivité. Cette technologie contribue au développement de nouvelles innovations et de nouvelles façons de travailler. Elle participe également à la mise en place de la transition écologique. En tant qu’industriel, il est essentiel de rester bien informé et de garder ainsi une longueur d’avance sur les nouveautés technologiques.

Dans ce contexte, WAICF est le festival international à ne pas manquer ! Né d’une initiative entre les collectivités locales et les partenaires privés, ce rendez-vous a pour but de d’apporter de la compréhension sur les enjeux économiques, humains et sociétaux liés à l’IA et ses applications. Il est également l’occasion de déceler les tendances du marché, faire des rencontres et des échanges avec les acteurs clés.

Venez à la rencontre de plus de 120 exposants, conférenciers internationaux et de nombreuses entreprises innovantes qui présenteront leurs nouveautés et apporteront des éclairages sur l’impact et l’intérêt de l’IA tant au niveau professionnel que sociétal. Ce lieu d’exposition accueillera plus de 10 000 professionnels et personnalités du domaine. Les deux premières journées (9 et 10 février) sont dédiées aux professionnels tandis que la journée du 11 février est ouverte au grand public pour encourager la découverte et la réflexion sur les différentes applications de l’IA.

Au programme

Un village startup est prévu pour permettre aux futures pépites de l’IA de pitcher leur solution disruptive et de la présenter dans une véritable bulle d’innovation.

7 zones d’expériences thématiques (sport, RH, robotique, gaming, bien-être, alimentation & hôtellerie et RA) seront aménagées pour favoriser le contact et l’échange entre les entreprises exposantes et les visiteurs.

Par ailleurs, ce salon proposera des conférences à cinq volets pour répondre aux besoins des entreprises et aider le public à comprendre les effets de l’IA au quotidien, sur le monde d’aujourd’hui et de demain. Les 5 thèmes suivants seront abordés :

L’IA pour la société
L’IA aujourd’hui et demain
Stratégie d’IA
Technologie de l’IA
Applications de l’IA

La programmation riche et variée de cette année met en valeur toutes les facettes de l’IA via des démonstrations, des expériences immersives, des ateliers et des applications de l’IA dans les entreprises comme dans la vie de tous les jours. Une opportunité pour comprendre comment l’IA modélisera le futur, pour observer les évolutions des usages et ainsi mieux appréhender la transformation numérique.

Si vous souhaitez en savoir plus sur cet événement et connaître le programme complet, rendez-vous directement sur le site : https://worldaicannes.com/

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Repowering éolien : opération gagnante

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Le débat est vif en France sur les énergies renouvelables. L’éolien cristallise à lui seul bien des tensions alors qu’il apporte une solution aisée à mettre en œuvre pour la transition énergétique, déployable à grande échelle et créatrice d’emplois. Un des enjeux soulevés dans ces débats est celui du démantèlement des parcs une fois leur activité terminée. Très peu de parcs sont concernés, mais les premiers cas se présentent, comme à Rivesaltes en Pyrénées-Orientales, où l’entreprise GEG ENeR vient de terminer le repowering d’un parc mis en service il y a plus de vingt ans.

Techniquement, la facilité d’installation d’un parc éolien lui ouvre en effet la possibilité d’être tout aussi facilement déconstruit. Depuis cinq ans, ce sont environ 1 000 à 1 800 MW d’éolien qui sont installés en France chaque année. Un rythme qui devrait doubler, voire quadrupler pour tenir les objectifs de la transition énergétique. Au fur et à mesure que ces parcs vieillissent, se pose donc la question de leur fin de vie. Réglementairement, la réponse est simple : la déconstruction est obligatoire et à la charge de l’exploitant du parc, afin de rendre le terrain en l’état initial avant d’être réutilisé. La législation prévoit même que la très grande majorité des matériaux issus de la déconstruction soit recyclée, selon un arrêté du 22 juin 2020. Financièrement, l’exploitant a l’obligation de constituer des garanties pour le démantèlement à hauteur de 50 000 euros par éolienne dès la mise en service des installations. Économiquement, le repowering, c’est-à-dire le remplacement des anciennes éoliennes par de nouvelles plus performantes, doit faire l’objet d’une étude de rentabilité, mais va s’avérer bien souvent l’option la plus intéressante.

Deux éoliennes en moins et 50 % de puissance en plus

Le parc éolien de Rivesaltes a choisi cette option. Exploité depuis 2003, il comptait huit éoliennes de la marque Nordex pour une puissance installée totale de 7,6 MW. De taille modeste (avec une hauteur maximum à 80-90 m), ces éoliennes à génératrice asynchrone commençaient à fatiguer, obligeant à des rythmes – et donc des coûts – de maintenance plus élevés, en particulier sur la partie mécanique. Des aérofreins en bout de pales étaient source de bruit. Autorisé en 1999 à une époque où les contraintes réglementaires étaient moins fortes, le parc gênait partiellement un radar de Météo-France. « Tous ces éléments nous on fait anticiper la fin de vie de ce parc éolien, quand bien même il aurait pu tourner encore plusieurs années. Cela nous a donné l’occasion de réaliser une déconstruction exemplaire, pour laquelle nous avons réalisé un bilan carbone », explique Antoine Charrier, responsable de projet de GEG ENeR.

Une fois le projet « notable, mais non substantiel » validé par l’Administration, il s’est déroulé en deux temps. Tout d’abord, la déconstruction proprement dite en 2021 : en six mois, la partie visible des éoliennes a été démontée, les câblages et transformateurs électriques enlevés, et l’intégralité des fondations (béton et acier) retirées du sous-sol. Le véritable enjeu a été de trouver des filières adaptées au recyclage ou à la réutilisation de toutes les matières et matériaux récupérés. Le béton a été concassé pour être réutilisé en fonds de chaussée. Les aciers sont allés vers les filières où ils sont refondus. Les composants mécaniques, électriques et électroniques de la nacelle ont rejoint le marché des pièces d’occasion. Quant aux pales, encore peu recyclables, elles vont être réutilisées, après découpage, en mobilier urbain, ce qui a d’ailleurs donné l’occasion de faire réfléchir des étudiants en architecture à ce sujet.

Ensuite, la construction du nouveau parc a commencé en 2022. En neuf mois, de nouvelles fondations ont été posées pour soutenir six éoliennes de marque Enercon, quatre d’une puissance unitaire de 2,35 MW et deux de 0,9 MW. Ainsi, avec deux éoliennes en moins, le parc compte désormais une puissance totale de 11,2 MW, soit presque +50 % par rapport à l’ancien. L’augmentation relative de la production du parc sera du même ordre puisqu’un productible annuel de plus de 24 GWh est attendu, contre 15 GWh auparavant. L’investissement total du projet est de 13 millions d’euros, à 96 % pour la construction des nouvelles éoliennes.

Indicateur carbone : moins de 10 g de CO₂ par kWh

Avec ce nouveau parc dont la période de test s’achève ce mois de janvier 2023, GEG ENeR dispose d’un moyen de production fiable et mieux intégré. Pour les riverains, il fait en effet moins de bruit : il n’y a plus d’aérofreins sur les pales qui, au contraire, disposent de peignes acoustiques réduisant l’effet sonore ; et les génératrices synchrones à entraînement direct sont plus silencieuses. Les radars de Météo-France ne sont plus gênés et il y a peu d’enjeux de biodiversité sur ce site en zone périurbaine. L’analyse environnementale peut néanmoins aller plus loin, d’où l’intérêt du bilan carbone réalisé par GEG ENeR.

La totalité des émissions de gaz à effet de serre du projet, de la déconstruction de l’ancien à la fin de vie du nouveau, a été calculée. « Le bilan global, intégrant à la fois la production d’énergie éolienne du parc sur 20 ans, mais aussi l’empreinte évitée du fait des recyclages et l’empreinte carbone des démantèlements, de l’ancien parc et du nouveau lorsqu’il arrivera en fin de vie, de la construction et de l’exploitation, conduit à une économie de 12 300 tCO₂eq sur la durée de vie » indique Antoine Charrier. Si on ne regarde que l’empreinte carbone liée aux démantèlements, à la construction et à l’exploitation, les émissions du projet s’élèvent à 9 400 tCO₂eq. Le démantèlement de l’ancien parc compte pour 13 % de ces émissions, la fabrication des nouveaux éléments (éoliennes, transformateur, câbles) pour 61 %, le chantier de construction du nouveau parc pour 1 %, l’exploitation pendant 20 ans pour 6 % et la fin de vie du parc pour 19 %. Du point de vue des postes les plus émissifs, ce sont clairement les matériaux utilisés à la construction de l’éolienne (surtout l’acier, le fer et la fibre de verre) et la gestion des déchets qui pèsent le plus (voir graphe).

Rivesaltes Émissions GES. Source : GEG ENeR

« Lorsque nous reconstituons l’empreinte carbone de notre parc en prenant en compte l’ensemble des inducteurs y compris du démantèlement de l’ancien parc, nous arrivons à un indicateur carbone de 9,9 gCO₂eq par kilowattheure », détaille Antoine Charrier. Un chiffre inférieur à la moyenne nationale actuellement considérée pour l’éolien (14 gCO₂/kWh) selon la Base carbone de l’Ademe. Cette différence s’explique par le fait que les éoliennes de Rivesaltes sont plus performantes que le parc moyen considéré il y a quelques années par l’Ademe, et que des éléments déjà en place comme le raccordement au réseau électrique ne s’ajoutent pas au calcul. Ce repowering s’avère donc un projet gagnant sur de nombreux plans pour produire plus d’électricité propre avec moins d’impacts.

Quels matériaux pour les batteries du futur ?

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Que ce soit pour équiper des véhicules électriques de plus d’une tonne, ou les objets connectés qui envahissent notre quotidien, l’usage des batteries lithium-ion est devenu incontournable dans de nombreux secteurs d’activité. Et pour cause : le lithium, métal alcalin extrêmement léger, présente une densité énergétique importante, tout en occupant un volume très faible. Ces propriétés ont permis de miniaturiser les batteries, pour in fine produire de nouveaux produits technologiques – montres, smartphones, ordinateurs, drônes… – aux tailles de plus en plus réduites. De plus, la technologie lithium-ion permet de produire des batteries qui ne nécessitent pas d’entretien, et présentant un taux d’autodécharge extrêmement réduit.

Différentes technologies électrochimiques permettent de fabriquer des batteries au lithium :

La plus répandue est le lithium-manganèse-cobalt (NMC), réservée pour les solutions embarquées ;
Le lithium-polymère (LiPo) est également très utilisé, mais sa durée de vie est courte au regard de son prix.
Le lithium-fer-phosphate (LFP) est une technologie de plus en plus utilisée pour des applications stationnaires, notamment car elle possède une grande stabilité.
Le lithium-cobalt-nickel-aluminium (NCA) est une technologie dense en énergie, mais qui présente une certaine fragilité, qui empêche une utilisation intensive.
Le lithium manganèse (LMO) est une technologie où le cobalt est remplacé par le manganèse, qui lui confère une durabilité plus importante à un moindre coût.

D’autres technologies sont aujourd’hui étudiées et présentent un potentiel qui intéresse les industriels. On peut citer le lithium-titanate (LTO), le lithium-air, ou encore le lithium-cobalt-oxyde (LCO). Ces technologies présentent certaines contraintes, notamment en termes de stabilité et de coût, mais également un potentiel intéressant qui justifie les recherches menées actuellement.

Aujourd’hui, l’usage massif de lithium oblige l’industrie et la recherche à plancher sur la mise au point de batteries composées de matériaux innovants, permettant d’améliorer leurs performances par rapport aux technologies lithium-ion que nous utilisons massivement aujourd’hui. Le principal problème lié à l’usage du lithium est la quantité astronomique d’eau nécessaire – 2,2 millions de litres – pour obtenir une tonne de ce matériau. Si le lithium peut potentiellement être réutilisé, à l’heure actuelle les technologies de recyclage ne sont pas généralisées dans l’industrie. Il est probable que la situation évolue dans les prochaines années, et l’Europe légifère dans ce sens actuellement.

Ceci dit, quelles sont les alternatives existantes pour se passer du lithium ? Plusieurs pistes existent, à des degrés de maturité technologique différents.

Proche chimiquement du lithium, le sodium, élément très abondant sur terre, intéresse la recherche. C’est une alternative intéressante au lithium, avec deux inconvénients majeurs : son poids – il est trois fois plus lourd que le lithium -, et la puissance des batteries ainsi obtenues, inférieure à celle des technologies au lithium.

Le fer pourrait également se révéler être un excellent substitut au lithium. Cet élément chimique permet de stocker les énergies renouvelables sur un temps beaucoup plus long, ce qui pourrait constituer un avantage fondamental dans le développement d’un mix énergétique à forte teneur en énergies solaires, éoliennes, hydrauliques… L’inconvénient majeur de l’utilisation du fer est le volume des batteries, qui les rendraient trop grosses pour être incorporées dans des smartphones, et même dans la plupart des véhicules électriques.

Troisième solution, le silicium. Cet élément chimique ne remplace pas le lithium mais y est ajouté, en remplacement du graphite composant les anodes des batteries. Cela permet de produire des batteries plus sûres, mais également plus légères : aujourd’hui, le silicium est probablement la piste la plus prometteuse, en tout cas celle présentant un potentiel très important, selon les chercheurs.

D’autres matériaux sont à l’heure actuelle testés dans les laboratoires de recherche du monde entier, comme l’eau de mer, le magnésium et même le chanvre. L’urgence écologique poussant l’industrie à développer, par exemple, une mobilité électrique a drainé des investissements massifs qui permettront, sur le moyen terme, de faire émerger des technologies de batteries nouvelles, basées sur des matériaux alternatifs au lithium… bien que ce dernier ne soit pas voué aux oubliettes, si son recyclage se généralise dans les années qui viennent.

Time For The Planet : déjà 7 innovations contre l’urgence climatique

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À la fin de 2022, Time for the Planet a rallié près de 30 000 nouveaux actionnaires. En cinq jours, l’entreprise est passée de 72 000 actionnaires à plus de 100 000 et a levé plus de 2 millions d’euros. Et le mouvement continue. Le 18 janvier 2023, le compteur indique près de 107 000 actionnaires pour 16,2 millions d’euros rassemblés.

Denis Galha Garcia est cofondateur de Time for the Planet, directeur innovation de l’entreprise. Techniques de l’ingénieur profite de cet événement pour vous présenter les grandes innovations soutenues par le mouvement.

Techniques de l’ingénieur : La première innovation soutenue par Time for the Planet permettrait de stocker naturellement du carbone à large échelle. Quel est le procédé utilisé ?

Denis Galha Garcia cofondateur et directeur innovation de Time for the Planet — Denis Galha Garcia, cofondateur et directeur innovation de Time for the Planet. Crédit : Time for the Planet

Denis Galha Garcia : La première innovation que nous avons soutenue dès 2021 est Carbon Time. C’est une solution qui était connue dans les laboratoires depuis 30 ans, mais elle n’en sortait pas. C’est pour cela que nous avons créé Time for the Planet : créer une dimension entrepreneuriale et en faire une solution qui puisse être déployée à large échelle.

Carbon Time est une innovation qui a un potentiel monstrueux : elle permet de réduire l’acidification des océans et retire donc du CO₂ de l’atmosphère [pour 50 kg de CO₂ émis (minage et transport), c’est 1 tonne de captée et stockée selon l’entreprise, NDLR]. Nous avons investi 1,5 million d’euros.

Concrètement, le procédé repose sur l’olivine, un minéral que l’on trouve dans la roche volcanique, et sur l’action des vagues et des courants. On broie l’olivine pour la transformer en sable et on vient la déployer au niveau d’un littoral. Puisque les minéraux volcaniques retirent naturellement le CO₂ de l’atmosphère, ce procédé permet d’accélérer un cycle naturel grâce aux vagues et aux courants, sans apport énergétique supplémentaire. Une grosse partie de la réaction et de la séquestration est naturelle : un sédiment se forme naturellement et se dépose au fond de l’océan.

Vous avez également soutenu deux solutions à large potentiel de réduction d’émissions. Quelles sont-elles ?

En janvier 2022, nous avons soutenu deux solutions qui servent à réduire les émissions de gaz à effet de serre : Leviathan Dynamics pour 1,85 million d’euros et Beyond The Sea pour 1 million d’euros.

Leviathan Dynamics est plutôt une solution technique. Il s’agit d’un système de production de froid mais sans gaz fluorés, qui utilise tout simplement de l’eau comme fluide réfrigérant. Les gaz fluorés, c’est tout de même 2 % des émissions mondiales en équivalent CO₂. Vu qu’il y aura de plus en plus besoin de climatisation et de production de froid avec le changement climatique, là encore il y a un énorme potentiel. L’entreprise a pour l’instant installé quatre pilotes.

Beyond the Sea propose une solution pour le transport maritime qui représente 3 % des émissions mondiales. La solution est un système de kite qui peut s’appliquer rapidement sur tous les bateaux, de toutes tailles sans modifier leur architecture et qui ne nécessite aucune énergie pour fonctionner. Elle permet ainsi de réduire de 20 % les émissions de gaz à effet de serre. En plus, c’est Yves Paris qui porte l’innovation, un navigateur du Vendée Globe. En septembre 2022, Marc Thienpont est arrivé en tant que directeur général. Cela a tout accéléré : un démonstrateur est à l’eau et des essais en situations réelles sont en cours.

Vous avez également évoqué Shyva et Cool Roof France. On parle ici à la fois d’hydrogène vert et de peinture pour lutter contre la chaleur…

Oui, Shyva propose une électrode qui permettrait d’avoir un meilleur rendement pour la production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau. C’est un procédé simple qui pourrait permettre d’utiliser des eaux usées. On en est à la phase de tests en laboratoire, donc on a simplement investi 100 000 euros pour le moment.

Cool Roof France propose un principe vieux comme le monde : mettre de la peinture blanche sur le toit des bâtiments pour éviter qu’ils se réchauffent. On baisse ainsi les besoins en climatisation l’été. C’est une peinture très peu polluante dont la formulation intègre des coquilles d’huître, qui a un grand pouvoir de réflexion et qui dure pendant 20 ans. On est en train de construire la première licence libre pour tester ce modèle de partage de la solution. Nous avons investi ici 500 000 euros.

Quelles sont les deux prochaines innovations qui seront financées ?

L’argent levé nous donne les moyens d’être ambitieux. On a voté deux nouveaux financements en décembre, les discussions restent en cours : Elow, une solution d’effacement électrique et C.I.A. qui développe le « CompactCarbonCatcher ».

La solution CompactCarbonCatcher est un dispositif qui s’installe en sortie de l’échappement d’un moteur thermique. On peut imaginer l’appliquer aux véhicules, aux groupe électrogènes, et aux navires… Le dispositif casse la molécule de CO₂ pour récupérer le carbone et relâcher l’oxygène. On le fait grâce à une réaction chimique, sans apport énergétique complémentaire.

Dans un premier temps, nous devrions investir 500 000 euros pour vérifier que la technologie peut bien se faire à plus grande échelle. On veut faire une analyse de cycle de vie complète pour s’assurer qu’il y a bien un gain carbone intéressant. Si tout fonctionne bien, on investira 2 millions d’euros supplémentaires.

Le recyclage des batteries a le vent en poupe

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« En 2021, 23 % des véhicules (électrique ou hybride) immatriculés en Europe avaient des batteries », explique Pascal Muller, Directeur du Pôle Nord Est, chez SARP-Veolia, lors d’une conférence à la Maison de la Chimie. Et ce pourcentage va continuer à augmenter dans un contexte d’électrification de la flotte automobile. Dès lors, comment traiter les batteries en fin de vie ? D’autant plus qu’il existe de nombreuses technologies de batteries : NMC (Nickel manganèse cobalt), la plus courante, LCO (Lithium cobalt oxyde) ou encore LFP (Lithium fer phosphate). Et ces systèmes renferment parfois des composants classés CMR (cancérogène, mutagène, ou toxique pour la reproduction), des solvants inflammables qui compliquent leur recyclage.

Pourtant leur recyclage est indispensable. En effet, d’après le groupe Orano (ex-Areva), le marché des batteries amplifie les besoins en métaux critiques, à tel point qu’à partir de 2030, il est prévu que plus de 50 % de la production mondiale de lithium et de cobalt soit captée par ce marché. Il faut donc arriver à sécuriser l’approvisionnement en métaux. Mais pour cela, l’Europe va devoir développer ses capacités de traitement. Selon l’Ademe, « il est estimé que les capacités de recyclage françaises et européennes actuelles (15 000 tonnes par an) seront insuffisantes dès 2027. Les acteurs européens, dont les recycleurs français, devront multiplier par trois leur capacité de traitement à cette date ».

Comment recycler les batteries ?

Aujourd’hui, le meilleur moyen pour recycler les batteries reste l’hydrométallurgie, qui requiert un nombre important d’étapes préalables. Les batteries sont démantelées et broyées avant de subir plusieurs séparations mécaniques et thermiques. Cela permet de récupérer la majorité du fer et de l’aluminium, et d’écarter les plastiques, les liants et le graphite. Le procédé permet également d’obtenir une poudre contenant les espèces métalliques à valoriser (nickel, cobalt, lithium, manganèse), appelée « black mass ». C’est à ce moment que commence l’hydrométallurgie. Le processus est constitué de lixiviations, d’extractions et de séparations complexes afin d’obtenir des sels métalliques. Les projets autour de l’hydrométallurgie et du traitement de la black mass sont au cœur des recherches actuelles.

Ainsi, le consortium français RECYVABAT, lancé par Orano, en partenariat avec d’autres industriels, vise à tester un nouveau procédé de recyclage des métaux contenus dans les batteries des véhicules électriques. Orano prévoit de construire deux unités pilotes, une de prétraitement et une autre d’hydrométallurgie au CIME (Centre d’innovation en métallurgie extractive). Ces matériaux purifiés seront ensuite envoyés au CEA pour la fabrication de matériaux de cathode.

Des chercheurs suédois de la Chalmers University of Technology, ont également montré que le processus d’hydrométallurgie pourrait être réalisé à température ambiante. « Dans certains cas, il suffit de réduire la température de 60 à 80°C à la température ambiante et de passer de plusieurs heures à seulement 30 minutes », explique Burcak Ebin, chercheur au département de chimie et de génie chimique de Chalmers et l’un des principaux auteurs de l’article.

La start-up Mecaware, quant à elle, a développé un procédé qui n’utilise que du CO₂ récupéré d’émissions industrielles, et des amines. Il est réalisé dans un milieu triphasique, soit à la fois dans une phase gazeuse, liquide et solide. Le CO₂ et les amines forment des molécules spécifiques qui vont s’associer aux métaux de manière sélective. La start-up sépare ensuite le métal de l’extractant en chauffant la solution à moins de 100°C, afin d’éliminer le CO₂. Un procédé qui permet d’éviter l’utilisation de produits très acides ou basiques, comme dans l’hydrométallurgie classique. Ce qui rend cette technologie plus « verte » grâce à une diminution des intrants et moins énergivore. L’entreprise souhaite construire une première unité industrielle en 2025.

Une réglementation qui progresse

Les législateurs se penchent de plus en plus sur la question du recyclage des batteries. L’Union européenne a d’ailleurs fixé des objectifs pour leur composition. Ainsi, à partir du 1^er janvier 2030, elles devront comprendre en métaux recyclés : 12 % de cobalt, 85 % de plomb, 4 % de lithium et 4 % de nickel. Dès le 1^er janvier 2035, la proportion minimale de cobalt, de lithium ou de nickel issu d’une valorisation sera portée à 20 % de cobalt, 10 % de lithium et 12 % de nickel.

En décembre dernier, Pascal Canfin, député européen (Renaissance) et président de la Commission environnement, avait annoncé que le Parlement européen et les États membres avaient trouvé un « accord sur la loi européenne pour des batteries durables. […] Ce règlement doit permettre de localiser une filière industrielle en Europe pour assurer notre autonomie stratégique et la compétitivité de notre industrie ». Si cet accord, encore provisoire, est ratifié, il devrait permettre de fixer des objectifs de collecte, de recyclage et de réutilisation des matières premières recyclées.

Les satellites pour détecter les déchets plastiques sur Terre

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Chaque année, environ 8 millions de tonnes de déchets plastiques finissent dans les océans. La pollution plastique fait des ravages en mer, mais aussi sur terre. En mai 2020, des scientifiques de l’Université anglaise de Plymouth dévoilaient un algorithme pour détecter les plastiques flottant à la surface de la mer par satellite grâce à l’exploitation des données des satellites Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne (ESA). Désormais, des scientifiques américains et australiens dévoilent dans la revue PLOS ONE : un nouveau système informatique qui utilise des données issues de ces mêmes satellites pour identifier les sites de déchets plastiques sur terre.

Le programme Copernicus Sentinel-2 de l’Agence spatiale européenne fournit en effet en accès libre des données d’observations de la Terre par satellite, avec une résolution spatiale modérément élevée (10, 20 ou 60 mètres / pixel), une large gamme spectrale, et une fréquence temporelle de 5 jours. Les chercheurs se basent sur l’ensemble de ces données pour traquer les déchets plastiques.

Un nouvel algorithme pour traquer les déchets

En mer, la signature spectrale des plastiques flottants peut être caractérisée. Les données spectrales issues de Sentinel-2 suffisent donc à détecter ces déchets par satellite. Sur terre, la diversité spectrale des déchets et de la couverture terrestre demande davantage d’informations.

Les chercheurs se sont ainsi intéressés aux réseaux de neurones, un système d’algorithmes d’apprentissage automatique, qui révolutionnent la classification des images. Ils ont ainsi développé un nouveau système basé sur un réseau de neurones à convolution, capable d’analyser les informations spectrales, structurelles et temporelles des données satellitaires Sentinel-2. Le système permet ainsi d’identifier les agrégations de déchets plastiques sur Terre dans toute l’Asie du Sud-Est.

Identifier les déchets plastiques sur terre en Asie du sud-est

Pour combattre la pollution plastique en mer, il faut mieux connaître les points chauds d’apport de déchets sur terre, qu’il s’agisse de décharges sauvages ou officielles. Pour évaluer les performances du système, les chercheurs l’ont d’abord entraîné sur 184 sites connus en Indonésie. Il y a ensuite détecté 374 sites de déchets, « soit plus du double du nombre de sites signalés dans les archives publiques », précise l’étude. L’appliquant ensuite à 12 pays d’Asie du Sud-Est, le système a identifié un total de 996 sites de déchets potentiellement agrégateurs de déchets. Soit « près de trois fois le nombre de sites enregistrés publiquement », notent les auteurs. 53 % des emplacements candidats ont ensuite été validés par des humains évaluateurs en tant qu’agrégateurs de déchets.

Les chercheurs ont démontré que leur nouveau système peut être utilisé pour surveiller les décharges dans le temps. En outre, ils ont montré que 19 % des sites de déchets qu’ils ont détectés se trouvent à moins de 200 mètres d’un cours d’eau. Certains se déversent visiblement dans des rivières qui finissent par atteindre l’océan.

Les chercheurs prévoient d’affiner et d’étendre leur nouveau système de surveillance des sites de déchets à l’échelle mondiale. Ils espèrent ainsi aider à éclairer les politiques de gestion des déchets. Les données sont accessibles au public sur Global Plastic Watch pour faciliter les actions contre cette pollution.

Nouveauté 2023 : le salon des Systèmes et Objets Connectés

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Les systèmes connectés à base d’objets prennent aujourd’hui une toute nouvelle place dans notre société. Ils sont présents dans notre quotidien, notre habitat, nos modes de transports, et même dans la santé, le pace-maker en est une bonne illustration. Ces exemples soulignent qu’il est devenu indispensable aux industriels de se doter d’intelligence embarquée pour répondre aux nouvelles exigences des marchés et des nouveaux projets.

Le salon S.O.C (Systèmes et Objets Connectés), repensé à partir du salon IoT World & MtoM – Embedded, se tient les 19 et 20 avril à porte de Versailles, en même temps que le Forum Cloud+Security. C’est le lieu privilégié pour rencontrer, échanger avec les acteurs et décideurs des systèmes et objets connectés et s’imprégner des savoir-faire, des technologies et de la culture de ce secteur.

Au programme de ses 2 jours des tables rondes, des conférences et des ateliers sont organisés :

Forum « 5G et systèmes connectés »,
Executive Track, un programme de conférences réservé à ceux qui décident et investissent dans les SOC,
Carrousel des projets avec une présentation de diverses solutions,
Colloque » Asset Tracking Systems – ATS « ,
Focus » Space IoT « ,
Embedded Day est une mise en avant des dernières actualités,
Cybersécurité et sécurité physique des systèmes & objets connectés,
Talents & People propose des pistes pour bien recruter et former dans ce secteur.

Cet événement vous offre l’opportunité de discuter, débattre et apprendre auprès d’experts, de trouver des solutions répondant à vos besoins et de dénicher de nouvelles collaborations pour vos projets en cours ou à venir.

Pour plus d’informations, rendez-vous sur le site du salon SOC.

Les ressources en matériaux, talon d’Achille de l’Europe des batteries ?

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L’Europe a décidé de se battre contre le monopole chinois sur la fabrication de batteries destinées à la mobilité électrique. Ainsi, c’est une véritable industrie européenne de la batterie qui est en train de voir le jour. A l’heure actuelle, les batteries Lithium-ion s’octroient la quasi-totalité des parts de marché, dans le domaine des véhicules électriques. Si d’autres modèles sont développés par les industriels, et pour d’autres usages, le modèle lithium-ion est aujourd’hui incontournable.

L’objectif du vieux continent est d’atteindre 25% de la production mondiale d’ici à 2030, en développant pas moins de 30 gigafactories, dont cinq en France. Cela équivaut à une capacité de production de 500 GWh par an.

Cette croissance programmée de la production made in Europe de batteries, justifiée par l’électrification, également programmée, des transports, va engendrer un besoin croissant en matériaux, pour les produire à grande échelle. C’est ici que les problèmes commencent.

Tout d’abord, quels sont les matériaux qui composent la batterie lithium-ion, qui est aujourd’hui la batterie la plus fabriquée ? Ces batteries sont composées d’une électrode positive composée de lithium et de cobalt, et d’une électrode négative composée de graphite. L’usage de métaux de transition, ayant la faculté de s’oxyder à la charge et de se réduire à la décharge pour constituer de nouvelles électrodes positives, va voir les industriels également utiliser du nickel, du fer, ou du manganèse.

L’effervescence autour du développement de batteries innovantes dans les années à venir ne permet pas aujourd’hui de prédire quels sont les matériaux qui constitueront les batteries du futur. Pour ce qui est du futur proche, les batteries lithium-ion sont toujours en phase d’amélioration, et leur coût de production baisse d’année en année.

La question des ressources naturelles se pose donc certainement. L’institut BMI prévoit une demande de graphite multipliée par 18,9 entre 2019 et 2029. Une hausse faramineuse qu’il faut anticiper.

Pour le nickel, le volume de demande sera multiplié par 26 ! Cette hausse calculée au niveau mondial sera probablement plus forte encore en Europe, étant donné les investissements actuels. Or, l’Union Européenne n’a pas d’autre choix que d’importer massivement ces matériaux pour soutenir une rythme élevé de production. En effet, le taux de dépendance à l’importation de notre continent est proche des 100 % pour de nombreux matériaux comme le lithium, le graphite ou le cobalt. Les grands pays producteurs de ces matériaux, comme la Chine, le Chili ou encore le Congo, rendent l’hexagone et le continent entier extrêmement dépendant de ces fournisseurs de matériaux pour développer une filière industrielle des batteries compétitive et pérenne. Ces tensions à venir sur le marché des matériaux entrant dans la composition des batteries existent déjà aujourd’hui, et expliquent en partie l’augmentation des prix constatés pour des matériaux comme le lithium ou le graphite.

De plus, à l’heure actuelle, la compétition internationale pour le développement de batteries les plus performantes possible tend les chaînes de production. Une illustration récente de ce phénomène est la difficulté actuelle des producteurs de matériaux cathodiques à suivre la demande grandissante en Europe. D’où la nécessité de s’adresser aux pays asiatiques, Chine et Corée en tête, pour la fourniture de ces matériaux.

Pour résumer, si l’Europe a décidé de se donner les moyens de développer une véritable filière continentale pour assurer ses besoins en batteries et développer une mobilité électrique massive, il paraît difficile d’imaginer une véritable autonomisation industrielle à ce niveau, tant les besoins en matériaux, et de manière plus contextuelle en composants, est important. Un chiffre pour illustrer cet état de fait : aujourd’hui, la Chine dispose sur son sol de 80% des capacités mondiales du traitement du minerai des batteries.

Une première réponse a été donnée par l’Europe sur ce point, avec la volonté de recycler de plus en plus ces matériaux pour les réutiliser. Une approche qui pourrait payer sur le long terme, mais qui va dans un premier temps affecter la compétitivité de l’industrie européenne par rapport à la concurrence.

Les microplastiques s’accumulent de plus en plus dans les sédiments marins

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La présence des microplastiques dans les océans suscite des inquiétudes quant aux méfaits qu’ils représentent pour le fonctionnement de ces écosystèmes. Leur dispersion dans l’eau est un phénomène encore mal compris aujourd’hui, en partie à cause de contraintes liées aux méthodes d’analyse disponibles. Malgré tout, certaines études pointent du doigt que les fonds marins représentent un puits important pour ces polluants. Des scientifiques de l’Institut des sciences et technologies de l’environnement à l’Université Autonome de Barcelone (ICTA-UAB) et de l’Université d’Aalborg au Danemark ont réalisé une étude sur la présence des microplastiques dans les sédiments marins et leur accumulation au fil du temps. Elle a été publiée dans la revue Environmental Science and Technology.

Pour mener à bien ce travail de recherche, les chercheurs ont utilisé des prélèvements réalisés en novembre 2019 dans le delta de l’Èbre, au sud de la Catalogne. Cette zone de la mer Méditerranée a été sélectionnée, car les rivières sont reconnues comme des points chauds pour plusieurs polluants, dont les microplastiques. De plus, l’afflux de sédiments de l’Èbre fournit des taux de sédimentation plus élevés qu’en haute mer.

Au total, cinq carottes de sédiments ont été effectuées, puis une seule, située à une centaine de mètres de profondeur, a fait l’objet d’une analyse approfondie. Elle a été découpée en tranches afin d’étudier la composition en microplastiques de chaque couche, ainsi qu’observer leur dégradation. Les chercheurs sont parvenus à dater les échantillons avec du plomb 210 pour établir la chronologie de chaque portion de sédiments, dans le but de comprendre ce qu’il advient de ces microplastiques avec le temps. Grâce à l’utilisation de techniques d’imagerie de pointe, les quantités de particules d’une taille allant de 11 à 1 000 micromètres ont pu être étudiées.

Le premier résultat mis en avant par ces travaux de recherche révèle que la quantité de microplastiques qui s’accumule dans les sédiments a augmenté de manière exponentielle sur la période allant de 1965 à 2016, au même rythme que la production mondiale de plastique. « Plus précisément, les résultats montrent que, depuis 2000, la quantité de particules plastiques déposées sur les fonds marins a triplé et que, loin de diminuer, l’accumulation n’a pas cessé de croître imitant la production et l’utilisation mondiale de ces matériaux », déclare Laura Simon-Sánchez, chercheuse à l’ICTA-UAB.

Trois types de particules fortement présents dans les fonds marins

Le deuxième enseignement de cette étude concerne l’état de dégradation des particules enfouies. Grâce à des analyses chimiques, les scientifiques ont constaté qu’une fois piégés dans le fond marin, les microplastiques ne se dégradent plus et se préservent tels quels, à cause d’une absence d’érosion, d’oxygène ou de lumière. « Le processus de fragmentation se produit principalement dans les sédiments de plage, à la surface de la mer ou dans la colonne d’eau, explique Patrizia Ziveri, professeur à l’ICTA-UAB. Une fois déposés, la dégradation est minime, de sorte que les plastiques des années 1960 restent sur le fond marin, y laissant la signature de la pollution humaine. »

Pour Michael Grelaud, chercheur à l’ICTA-UAB, ce travail de recherche a permis de « voir comment, depuis les années 1980, mais surtout au cours des deux dernières décennies, l’accumulation de particules de polyéthylène et de polypropylène provenant d’emballages, de bouteilles et de films alimentaires a augmenté, ainsi que le polyester issu de fibres synthétiques dans les tissus d’habillement. » La quantité de ces trois types de particules atteint 1,5 milligramme par kilogramme de sédiments collectés, le polypropylène étant le plus abondant, suivi du polyéthylène et du polyester.

Cette étude apporte une meilleure compréhension du transfert des microparticules depuis la surface des océans vers les fonds marins. Elle ouvre la voie à d’autres axes de recherche, notamment sur la meilleure connaissance de l’impact de ces microplastiques sur les organismes qui se développent dans les fonds marins.

Des tours de contrôle à distance pour de petits aérodromes

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En France, le réseau aérien a été segmenté entre aérodromes de loisir, aéroports régionaux, aéroports internationaux et plateformes militaires. En 2007, la loi sur la décentralisation a transféré 150 aérodromes et aéroports appartenant à l’État au profit des collectivités ou de leurs groupements.

Ce réseau secondaire de petits aérodromes constitue une part importante du paysage aéroportuaire français, mais leur rentabilité et leur sécurité ne sont pas toujours évidentes. L’espace aérien supérieur et l’espace aérien inférieur sont supervisés par les cinq centres en route de la navigation : Athis-Mons, Reims, Brest, Bordeaux et Aix-en-Provence[1].

Également placés sous l’autorité de la Direction des Opérations (rassemblant l’ensemble des activités de contrôle aérien proprement dites), les neuf Services de la Navigation Aérienne (SNA) regroupent par grandes régions les services de contrôle d’approche et les tours de contrôle.

Ces différents services assurent la surveillance des 79 aérodromes français, dont 72 se trouvent en métropole. Mais la DSNA (Direction des services de la navigation aérienne) cherche à rationaliser son réseau pour faire en sorte que les services d’approche et de contrôle des plus petits aérodromes soient rendus par des centres voisins. Une dizaine a été fermée ces dernières années.

Les DAT dans les pays nordiques

Pour relever ce défi, la DGAC s’apprête à tester une solution déjà déployée depuis quelques années en Suède, Norvège, en Allemagne, en Hongrie, en Angleterre… (d’autres pays du sud de l’Europe s’apprêtant à faire de même) : la Digital Advanced Tower (DAT).

Un « système » DAT est un concept technologique de modernisation du service de contrôle basé sur le digital (une caméra permettant de voir sur un écran dans la tour de contrôle une partie d’aéroport non visible est un système DAT). Un RTC – Remote Tower Center – est un centre de contrôle d’aérodrome à distance permettant de contrôler plusieurs aérodromes au moyen de système DAT déployés sur ces sites.

L’expérimentation consistera à s’assurer qu’un contrôleur installé sur le site de la DGAC à Toulouse-Blagnac peut gérer seul l’atterrissage et le décollage des avions à Tours, en Indre-et-Loire. Affichant 150 000 passagers par an, cet aérodrome n’accueille qu’une seule compagnie, Ryanair.

Jusqu’en 2021, le contrôle de cet aérodrome était assuré par les militaires de la base aérienne 705. Le retrait de l’Armée de l’air est l’occasion pour la DGAC de montrer qu’un contrôle à distance est possible sans impacter la sécurité des passagers et des échanges de données entre ces deux sites.

Actuellement, les études de sol ont été faites pour déterminer l’implantation du mat à Tours. Des tests in situ vont être menés durant l’été 2023. Ensuite à partir de la fin du premier trimestre, toute l’installation sera finalisée à Toulouse-Blagnac et des expérimentations seront effectuées. Il s’agira de s’assurer que la radio, la vision, la météo et les strips (données sur les plans de vol) soient bien retranscrits.

Une sécurité renforcée

« Sur le site tourangeau, la DGAC va installer un système de caméras de manière à avoir l’équivalent de ce que verrait une vigie à travers des vitres, mais cette fois en regardant des écrans. Les caméras représenteront un panorama à 360 degrés, ce qui permettra au contrôleur d’avoir une vision globale du terrain et des avions. Les jumelles du contrôleur sont remplacées par deux caméras PTZ (pan-tilt-zoom) qui, une fois “calées” sur un avion, auront la faculté de le suivre en temps réel et de façon automatique. Ces caméras ont également une vision infrarouge permettant de détecter des animaux sur la piste la nuit », nous explique Olivier Beaumont, Chargé de mission Digital Advanced Tower et chef de projet du Remote tower Center de Toulouse-Blagnac à la Direction Générale de l’Aviation Civile.

Simulateur ATM, contrôle aérien — Simulateur ATM Contrôle à vue 360°. Copyright : ENAC

Selon la DGAC, ce système présente un intérêt majeur en termes de modernisation. En plus des écrans, il sera possible d’ajouter de la réalité augmentée et de l’intelligence artificielle au travers de logiciels.

Reste la sécurité de ce contrôle à distance. « En matière de sécurité, tout est redondant. Sans entrer dans le détail pour des raisons de confidentialité, nous pouvons indiquer que si une caméra PTZ tombe en panne, une autre prend le relais immédiatement. Si la liaison internet tombe également en panne ou est coupée volontairement ou accidentellement, une seconde liaison peut être opérationnelle immédiatement et elle n’emprunte pas le même chemin », nous assure Olivier Beaumont.

Au total, la DGAC prévoit d’intégrer dans son remote tower center quatre autres aérodromes équipés d’un système Digital advanced tower après celui de Tours. À Toulouse-Blagnac, la DGAC disposera d’un bâtiment de 400 m² dans lequel seront installés les cinq modules de contrôles de ces aérodromes. Un sixième module sera réservé aux tests et comme plan B si un module tombait en panne.

Pour des obligations réglementaires, les contrôleurs devront se rendre au minimum une fois par an sur le terrain de cinq aérodromes pour se réimprégner de l’environnement.

[1] Les CRNA

« Ingénieur.e ? C’ pour moi ! » 2023 : susciter les vocations chez les filles et les garçons

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L’édition 2022 a été un succès, avec 2500 élèves de collèges et lycées, ainsi que plus de 100 intervenants. « Ingénieur.e ? C’ pour moi ! » revient en 2023, le jeudi 19 janvier. De 9h à 17h, les présentations sont adressées aux collégien.nes et lycéen.nes. Et de 17h à 20h, aux étudiants et aux parents. L’association Femmes Ingénieures renouvelle ainsi sa façon d’encourager les jeunes filles à s’engager dans les carrières scientifiques et les métiers de l’ingénierie.

Pouvoir se projeter dans des secteurs d’activité et des métiers

L’événement est hébergé sur la plateforme de réalité virtuelle des Arts et Métiers. Les visiteurs connectés à ce forum sont représentés par leur avatar qu’ils déplacent dans les différents espaces du forum :
– les conférences sur l’alimentation de demain, les villes du futur ou la mobilité,
– les présentations thématiques qui couvrent l’industrie, le numérique, ou la cybersécurité,
– un atelier pour découvrir l’industrie,
– un escape game, un quiz.

Inscrivez-vous en tant qu’élève, étudiant.e, professeur ou parent

C’est quoi en fait, la sobriété ? [1:45 – 8:43]

Des trajectoires pour atteindre la neutralité carbone [8:51 – 14:36]

Comment décarboner l’industrie française sans la saborder ? [14:39 – 22:33]

Le rôle de l’ingénieur [22:42 – 26:08]

La fin du progrès technique ? [26:15 – 29:25]

Références citées :

Ressources pour aller plus loin :

Un déficit contrebalancé avant tout par les ENR et la sobriété

Éviter un retour en force du charbon

Moins de consommation d’énergie et d’émissions de CO2

Réguler le marché des PAC

L’encrassement biologique des coques de bateaux pose de multiples problèmes

Les solutions actuelles : pas si efficaces et très polluantes

Les peintures antifouling respectueuses de l’environnement, ça fonctionne !

TotalEnergies ciblé dans trois dossiers et une enquête

TotalEnergies répond aux accusations

Des investissements suffisants dans sa transformation ?

Le changement climatique, deuxième risque majeur pour les assureurs

Techniques de l’Ingénieur : Quel est le principe technologique de votre procédé ?

Quels sont les bénéfices apportés par votre additif sur les papiers ?

Quelles sont les applications de votre procédé ?

À quel stade de développement se trouve votre projet ?

Des coléoptères-robots encore plus performants que leur inspiration

S’intéresser aux paysages forestiers intacts

Au-delà des seuls produits agricoles

Le commerce international comme moteur

Un écran réfléchissant, premier pilier d’Insolagrin

Des modules solaires semi-transparents et bifaciaux

Un troisième pilier logiciel

En route vers un déploiement à grande échelle

Techniques de l’ingénieur : Votre expérience vous a montré les freins à l’amorçage des startups industrielles en France. Pouvez-vous nous expliquer votre parcours ?

Ces constats vous ont poussés à cofonder l’association Collectif Startups Industrielles France et vous venez de lancer un accélérateur de startups industrielles. Dans quel but ?

Quelle est donc la différence entre une startup industrielle linéaire et circulaire ?

Dans ce cadre, quelle est la vision du modèle industriel circulaire pour la France portée par le collectif et l’accélérateur ?

Nécessaire accélération

Techniques de l’Ingénieur : Présentez-nous la société Tiamat et la spécificité des batteries au sodium que vous développez ?

Quelles sont les applications pour ces batteries de puissance ?

Quels sont les matériaux qui constituent la troisième chimie de cathode des batteries au sodium ?

Les ambitions européennes en termes de production de batteries dans les années à venir sont très importantes. Comment relever ce défi ?

Qu’en est-il du recyclage des batteries au lithium ? Pourrait-il permettre d’éviter l’écueil du manque de ressources ?

Pouvez-vous nous expliquer les contours du projet de gigafactory porté par Tiamat ?

Les atouts des électrolytes copolymères à blocs

Techniques de l’Ingénieur : Quand et comment Wavely a-t-elle vu le jour ?

Quel est le principe de base de cette technologie ? Comment êtes-vous parvenus à la mettre au point ?

Pouvez-vous nous en dire plus sur les aspects matériels et logiciels de vos solutions ?

Quelles sont les applications possibles, sur le terrain, de vos solutions ?

Quels sont les intérêts de traiter des signaux acoustiques, plutôt que des images pour assurer ces services de surveillance ?

Quelles seront les prochaines grandes étapes du développement de Wavely ?

Techniques de l’Ingénieur : Pouvez-vous revenir sur la genèse de Verkor ?

Où en est Verkor aujourd’hui ?

Expliquez-nous en quoi la problématique de la durabilité est fondamentale pour développer une industrie de production de batteries pérenne ?

Quels produits seront fabriqués dans la future Gigafactory de Dunkerque ?

Quelle est votre stratégie pour vous fournir en matières premières ?

Quelles sont les perspectives possibles en termes d’approvisionnement en matériaux pour les fournisseurs de batteries européens ?

Le recyclage des batteries et des matériaux qui les constituent est-il un enjeu de compétitivité immédiat ou de moyen voire long terme ?

Parlez-nous de la réglementation européenne établie en fin d’année dernière concernant la production de batteries sur le sol européen.

Au programme

Deux éoliennes en moins et 50 % de puissance en plus

Indicateur carbone : moins de 10 g de CO2 par kWh

Techniques de l’ingénieur : La première innovation soutenue par Time for the Planet permettrait de stocker naturellement du carbone à large échelle. Quel est le procédé utilisé ?

Vous avez également soutenu deux solutions à large potentiel de réduction d’émissions. Quelles sont-elles ?

Vous avez également évoqué Shyva et Cool Roof France. On parle ici à la fois d’hydrogène vert et de peinture pour lutter contre la chaleur…

Quelles sont les deux prochaines innovations qui seront financées ?

Comment recycler les batteries ?

Une réglementation qui progresse

Un nouvel algorithme pour traquer les déchets

Identifier les déchets plastiques sur terre en Asie du sud-est

Trois types de particules fortement présents dans les fonds marins

Les DAT dans les pays nordiques

Une sécurité renforcée

Pouvoir se projeter dans des secteurs d’activité et des métiers

Le magazine d’actualité

Moins de consommation d’énergie et d’émissions de CO₂

Indicateur carbone : moins de 10 g de CO₂ par kWh