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L’Europe face aux défis de la substitution des métaux stratégiques.

Le 17 novembre dernier, répondant à une invitation, j’ai pu participer au groupe de travail du CESE (Conseil Economique Social et Environnemental http://www.lecese.fr/) qui se tenait au Palais d'Iéna à Paris. Le thème traité: De la recherche à l’industrie : L’Europe face aux défis de la substitution des métaux stratégiques.

Les discussions qui se sont tenues permettent d’apprécier la situation actuelle en Europe sur le plan des efforts de la recherche et du développement.

A noter que la présentation du professeur Kobe, coordinatrice du programme ROMEO (visant à développer un aimant permanent sans terres rares, http://cordis.europa.eu/project/rcn/105901_en.html) n’a pas eu lieu. Mme Kobe a préféré annuler son voyage suite aux évènements terroristes qui se sont déroulés quelques jours plus tôt à Paris.

Substitution

La stratégie est dictée par une volonté de réduction de la dépendance à une substance ou à un élément chimique tout en gardant un ensemble de propriétés et de performances pour maintenir un fonctionnement identique voir amélioré.

Deux axes principaux de recherche : 

·         Remplacement substance par une autre substance

·         Remplacement substance par une autre technologie (ex model Nissan-Renault Leaf qui a remplacé l’utilisation d’AP (Aimant permanent) dans ses moteurs par un système de bobines (consommatrice de Cu)

L’innovation dans les matériaux crée des opportunités pour  la substitution. Cependant cette voie doit être dirigée en fonction des attentes et des contraintes de l’industrie.

Sur le plan de la recherche, la substitution représente 50% des plateformes d’étude. 

3 niveaux de recherche sont explorés : 

·         la réduction dans l’utilisation de certains éléments ;

·         le remplacement partiel

·         le remplacement total.

Ces niveaux se répartissent sur une échelle de temps. 

Les nanotechnologies et les alliages de type alternatif (utilisant par ex des métaux de transition) produisent des résultats intéressants en termes de réduction ou de remplacement partiel. 

En ce qui concerne le remplacement total, les recherches dans des voies telles que le bio-mimétisme (p.ex : la résistance extraordinaire du fil de soie de l'araignée) ou la bio-inspiration (p.ex le Velcro ; ou les micro-fissures présentes dans la nacre, etc.. ) progressent également. 

Une autre alternative de la recherche s’intéresse à concevoir des matériaux théoriques qui permettrait  ensuite de générer de nouveaux matériaux. Ce type d’approche peut être comparé à celle qui concerne le Lithium et son utilisation à l’échelle industrielle comme composant de batteries dans les automobiles. Ce développement industriel a pris plus de 20 années. 

Aujourd’hui de nombreuses recherches visent à optimiser les comportements de tenues mécaniques de certains matériaux comme les alliages (p.ex. Etude théorique des carbures de bore). Cette démarche vise à répondre à des défis industriels toujours plus exigeants en termes de fiabilité, d'économie, d'élaboration, d'impact environnemental et de capacité de recyclage. 

KIC : Knowledge and Innovation Community

L’organisation, dont le siège se trouve à Berlin, englobe 120 partenaires sur l’ensemble de la chaîne de valeurs (ERAMET, ARCELOR, EURARE, SUEZ environnement, etc.). Le KIC a été récemment constitué et 2015  correspond à une année de mise en place. 2016 vise à initier les premiers projets sur 20 plateformes de recherche. 50% de ces projets concernent la substitution. 2016 sera également la définition des axes de développement ; tâche probablement très délicate et complexe.

L’organisme comprend des centres de co-location dont l’un se trouve en France à Metz avec un partenariat entre la France et l’Allemagne. 

Il apparaît que les objectifs se portent sur l’optimisation de la chaîne de valeur : Exploration-mine-processus extraction- transformation-substitution-recyclage.

Au niveau européen certaines synergies peuvent s’avérer bénéfiques entre le know-how d’exploration minière qui a été préservé dans les pays du Nord (Suède, Finlande, Norvège, Danemark, Groenland..) et les compétences technologique, industrielle (chimique, métallurgique) et d’innovation des pays d’Europe les plus développés (Allemagne, Angleterre, France, Italie).  

http://www.geus.dk/DK/about-geus/departments/geus-nuuk/PublishingImages/KIC%20EIT_RM_Nuuk_Stensgaard.pdf

Après discutions il ressort que les efforts visent à renforcer la compétitivité des entreprises françaises et européennes au travers de l’innovation et d’une redynamisation de la chaîne d’approvisionnement des matières premières européenne tout en conservant leur cycle de vie au sein de l’Europe.

Finalement, cette entreprise ambitionne de reconstituer une chaîne de valeur et de connaissance qui a été fortement morcelée au cours des 60 dernières années et qui se veut durable pour le futur.   

Le rôle du KIC  sera de dynamiser le développement d’innovations, mais l’organisme est également conscient de la problématique du financement des projets de recherche. Par similarité, cette problématique est celle du financement de start-up. Sur ce point, l’Europe n’a jamais été un leader pour promouvoir le ‘capital risk’. Ce comportement n’est pas ancré dans les mentalités du vieux continent dont la communauté scientifique demeure encore trop académique dans son approche. Comme anecdote, il a été observé que les étudiants européens ne font pas appel aux bourses de recherche européennes; alors que les étudiant chinois sont apparemment plus entreprenants en la matière. 

Le KIC est dans sa phase de lancement et son approche demeure encore globale. Les années qui viennent devraient nous renseigner sur les axes de développement et entrevoir les perspectives futures en termes de substitution.  Actuellement le KIC a une capacité de financement de EURO 20M à 30M. Ce qui est relativement réduit compte tenu du nombre de plateformes (20). En 2016 EURO 100M devrait être financé par l’EIT et ses partenaires.

Parmi les objectifs remarquables, on notera : 

·         la recherche des meilleures pratiques dans le domaine des matériaux,

·         le co-financement,

·         la diffusion de l’information sur les métaux dans le but de générer de nouvelles ambitions de carrières.

Ce dernier point est important car l’industrie minière et métallurgique en France et en Europe s’est fortement appauvrie en ressources humaines spécialisées dans le domaine.

Les risques identifiés pour le développement d’innovation en matière de substitution sont : 

·         la volatilité technologique,

·         le recyclage des matières premières.

J’ajouterais également les risques liés au ‘tempo industriel’ et ceux lié à la cyclicité et/ou volatilité  du prix des métaux. 

Au niveau des industriels, ceux-ci sont confrontés à des aspects pragmatiques à court ou moyen terme compte tenu du degré et de la qualité de leur processus d’évaluation des risques. Le secteur automobile français est soumis aux contraintes CRM (Critical Raw Material) comme l’utilisation de REE et de Pt. Apparemment le recyclage du Pt semble bien maîtrisé et est réintroduit avec succès dans la chaîne de fabrication. 

Mais ceci n’est pas le cas pour les REE dont moins de 1% des REE sont actuellement recyclés. De plus les rebus de fabrication (scraps) de certaines sociétés fabricants des aimants permanents (‘AP’) repartent en Chine au lieu d’être réutilisé en Europe. Au niveau européen des plateformes de recherches visent à solutionner le problème de la réutilisation des REE.(http://www.kuleuven.rare3.eu/projects/research-platform-for-the-advanced-recycling-and-reuse-of-rare-earths-rare%C2%B3/#more-167)

Renault investit approximativement Euro 5Bn dans les matériaux, mais ils font appel à des équipementiers qui, eux, ont la problématique de la garantie d’approvisionnement en matière première. 

Les risques majeurs identifiés pour le secteur automobile : 

·         Approvisionnement

·         Coûts (équipementiers, couverture financière, recyclage)

La gestion du risque d’approvisionnement se fait par une diversification des équipementiers et par l’utilisation de technologies alternatives. Au niveau des coûts, les périodes de baisse du prix des matières premières sont bien entendu très favorables pour cette industrie. 

Finalement,  on peut constater que depuis 2010, les efforts en termes de substitutions et de contrôle de la chaine de valeurs des métaux stratégiques ont évolué ; cependant le ralentissement économique a semble-t-il pesé sur les financements et les résultats obtenus. L’industrie, quant à ellek s’adapte au contexte du marché et intègre certaines solutions de rechange qui s’avèrent temporaires. Cette même industrie est consciente que l’innovation et le développement de solutions durables pour l’utilisation des métaux stratégiques sont indispensables pour le futur.