J.-F. Spindler, chimiste : « Il y a de nouvelles filières à construire et de nouvelles compétences scientifiques à développer. C’est ce que j’appelle un changement de chaîne de valeur »

La tendance à restreindre, à limiter, voire même à faire disparaître les véhicules à énergie fossile a un impact sur les matériaux.

Cela concerne d’abord les batteries qui stockent l'électricité. Dans ces batteries, il y a des polymères très spéciaux qui résistent aux fortes densités de courant. Ce sont des polymères chers, nouveaux et que nous devons produire puis recycler. Les membranes à l’intérieur des batteries sont également faites en polymères. Ce sont elles qui séparent les deux parties de la batterie et qui transportent les électrons d’un côté à l’autre. C’est ce que l’on appelle l’anode et la cathode. En France, il existe deux fabricants, Arkema et Solvay.

Mais dans ces batteries, il y a aussi beaucoup de métaux comme le nickel, le cobalt ou le lithium. Ces matériaux, nous devons les produire puis, en fin de vie, les recycler. Nous intervenons dans ce domaine en récupérant les métaux, en les purifiant et en les réinjectant dans la fabrication des batteries. Solvay est d’ailleurs en train de monter une unité pilote à La Rochelle pour valider cela.

Mais, prenons un autre système comme les véhicules à hydrogène. En fait, pour avoir de l’hydrogène, il faut faire de l’électrolyse de l’eau et pour cela, il nous faut des électrolyseurs contenant de nouveaux matériaux comme les membranes électrolytes. De nombreux chimistes travaillent à concevoir ces membranes mais nous sommes encore loin de maîtriser ces techniques.

À l’étape suivante, les développements en cours consistent à travailler sur le stockage énergétique. Nous partons, là aussi, de presque rien. L’électricité n’étant pas facile à stocker, il nous faut de grandes piles industrielles avec des membranes et d’autres produits capables d’assurer ce stockage. Des unités de ce type sont déjà utilisées un peu partout comme en Inde, en Chine ou en Amérique latine. Et une fois que l’hydrogène est produit, il faut fabriquer le réservoir qui le stockera dans le véhicule. L’hydrogène est assez réactif et si vous n’avez pas les bons matériaux cela peut être très dangereux. Vous vous souvenez sans doute de l’incendie d’un zeppelin à hydrogène allemand au terme d’une traversée de l'Atlantique en 1937. Ce type d’incident est à présent maîtrisable grâce à des matériaux qui supportent des pressions de 800 ou 900 bars.

À Lyon, il y a des expérimentations sur des péniches ou des bus. La Compagnie Nationale du Rhône (CNR) monte, quant à elle, un électrolyseur pour alimenter une station au niveau de Gerland. De son côté, la société Symbio développe les appareils qui permettront d’équiper de petites camionnettes. À l’avenir, toutes les camionnettes qui iront en ville fonctionneront à l’hydrogène : les véhicules professionnels, les bus, les camions, les péniches, etc. À terme, je pense que ce sera aussi le cas des trains et des bateaux maritimes. C’est une grosse révolution !

On ne connaît pas encore la part de l’électrique et d’hydrogène dans les futures mobilités, mais ces deux technologies vont supplanter les véhicules essence ou diesel. C’est une réalité. On peut déjà s’en rendre compte en voyant les voitures électriques, puis on verra des bus, des péniches, etc. Mais, tout ça mettra un certain temps à se diffuser. Ce n'est pas simple de faire disparaître une technologie en la remplaçant par une autre.

Dans l’aviation, il y a aussi des évolutions de matériaux qui visent à rendre l’appareil plus léger car, plus un objet est léger, moins il lui faudra d’énergie pour se déplacer. C’est aussi vrai pour les voitures, les bateaux et les trains. Dans un avion, il n’y a déjà presque plus de métal. On utilise à la place des matériaux ultra-résistants avec de la fibre de carbone. Chez Solvay, dans le cadre d’un programme européen (LIFE project VIABLE), nous avons, par exemple, séparé la cellulose et la lignine provenant des déchets du bois. Ce sont des polymères naturels fabriqués par le bois lui-même afin de résister aux UV et qui se trouvent en abondance dans la nature. Nous avons essayé de les réintégrer dans des composites pour faire des parties d’avions ou de voitures. Et ça marche ! Ce qui était impossible il y a 10 ans, aujourd'hui, nous y arrivons. Alors forcément, les défis que nous n’avons pas encore réussi à relever nous le ferons dans les quelques années qui viennent. C’est une question d’enjeux, de moyens et de réglementation.

Dans les énergies renouvelables, par exemple. L’enjeu est de stocker l’énergie, qu’elle soit nucléaire ou éolienne. Mais quel que soit le domaine, le même défi revient toujours, les membranes.

Et puis, il y a aussi de nombreuses révolutions de matériaux de construction. Pour un habitat à énergie zéro, il faut que ce soit très bien isolé. Ce sont souvent des matériaux organiques qui entrent en jeu, mais demain, nos maisons ne pourront plus être des passoires. La maison du futur sera très bien isolée et elle produira de l’énergie, avec des panneaux photovoltaïques notamment. Ces derniers sont composés de polymères et de silicium, un métal abondant. Soit ces matériaux seront assemblés sur votre toit, soit il s'agira de films de polymères que nous mettrons sur nos vitres. Ces polymères transformeront les ultra-violets en énergie électrique pour lesquels il vous faudra une unité de stockage comme pour vos panneaux. On en revient encore et toujours à la problématique du stockage.

Ces maisons vous permettront aussi de chauffer en hiver et de refroidir en été en utilisant peu d’énergies. Pour cela, nous allons capter de l’énergie à l’extérieur de la maison, dans la nappe phréatique, dans le sol ou simplement l’air, comme pour une climatisation. On peut capter des calories à l’extérieur, même quand il fait froid, et on les transforme à l’intérieur. Il faut de l’énergie électrique, mais pour un kilowattheure d’énergie électrique, vous allez sortir six ou sept kilowattheures d’énergie thermique. Il s’agit donc d’un gros rendement. Dans tous les immeubles récents, vous avez déjà ce type de machinerie air-air. On capte, en hiver, de l’énergie venant de l’extérieur et on la restitue dans votre appartement à travers un échangeur, comme un radiateur. Même s’il fait froid, on transporte la chaleur de l’extérieur vers l’intérieur, avec de l’eau. Et en été, vous ferez l’inverse. Il fera 30°C dehors et on ira chercher des calories négatives, de l’air froid pour rafraîchir de cinq à six degrés votre appartement afin que vous soyez à l’aise.

L’isolation des maisons se fera, elle, avec de la silice qui est un peu comme de la laine de verre mais mille fois plus performante. Vos murs seront soit en bois, soit en matériaux minéraux recyclables.  Mais pour toutes ces choses-là, il nous faut des matériaux, des polymères, des métaux, etc.

Et puis, une fois à l’intérieur d’un bâtiment, il est aujourd’hui possible de tout piloter. Vous avez de l’Intelligence Artificielle pour piloter votre chauffage, l’arrêter, le remettre à distance, ventiler, renouveler l’air, etc. Tout cela demande aussi beaucoup de matériaux et de l’électronique. Il y a donc aussi une véritable révolution dans notre habitat.

Plutôt que d’utiliser des ressources fossiles, nous essayons en effet d’aller en chercher dans des déchets de l’agriculture ou du bois, dans tout ce qui ne sert pas l’alimentation. La France est un pays très agricole et on a probablement beaucoup de ressources non exploitées. Nous n’avons probablement pas non plus la connaissance chimique de tout ce que contiennent ces ressources.

Prenons l’exemple du shampoing. Beaucoup de constituants des shampoings viennent des graines d’une plante, appelée Guar, qui est cultivée dans des pays très arides comme l’Inde ou le Pakistan. Cette plante produit des glycosides qui sont composés de sucre. Ces glycosides sont un peu comme des polymères naturels dont la fonction est de retenir l’eau. Quand on met le Guar dans l’eau, cela produit un gel, c’est-à-dire que la molécule gonfle et retient l’eau à l’infini. Grâce aux plantes, on peut également extraire des arômes ou des parfums, c’est assez connu.

Mais nous pouvons aller encore plus loin par l’extraction des produits chimiques qui sont aujourd’hui tirés de la pétrochimie sans pour autant entrer en compétition avec les ressources qui nous nourrissent. Chez Solvay, par exemple, nous récupérons un produit issu des déchets agricoles pour en faire de la vanilline, celle que vous pouvez mettre dans vos gâteaux. Initialement, nous faisions cela à partir de produits pétrochimiques puis, nous l’avons fait avec l’enveloppe du riz et maintenant, nous arrivons à le faire avec des déchets agricoles. Nous récupérons une molécule, nous la faisons fermenter et nous produisons de la vanilline.

Nous travaillons aussi dans les solvants, pour la fabrication des peintures utilisées dans les maisons ou l’industrie. Nous avons développé toute une série de solvants verts à partir de l’alcool de canne à sucre, un alcool renouvelable. Nous avons une unité au Brésil, mais nous avons aussi investi en France, à Melle (Deux-Sèvres), pour faire une unité de solvants verts. Il y a un switch entre les solvants pétrochimiques et les solvants verts car les industriels veulent du renouvelable. La chimie verte va donc se développer encore plus. Il s’agit davantage de molécules que de matériaux, mais c’est tout aussi important.

Dans la chimie verte, je considère également tout ce qui concerne le recyclage. Par exemple, une bouteille d’eau, qui est faite en polyéthylène téréphtalate (PET), se recycle déjà mécaniquement. Quand vous mettez une bouteille dans votre bac de recyclage, les usines vont en faire de nouvelles bouteilles, par mélangeage mécanique. Aujourd’hui, on est capable de prendre cette bouteille, de la mettre en morceaux, de la faire digérer par des bactéries et de la dépolymériser. On en fait ensuite de l’acide téréphtalique d’un côté et de l'éthylène de l’autre. Il y a une quinzaine d’entreprises en France qui lancent des unités de recyclage de ce genre. Parmi elles, il y a des start-up lyonnaises, comme Recyc’Elit, qui arrivent à reproduire des polymères purs. C’est aussi une forme de chimie verte. Ce qu’on brûlait avant, on en fait maintenant de la matière.

Pas toutes. Pour la famille des polyesters, comme le PET, ce n’est pas trop compliqué. On commence aussi à le faire sur les polyamides (chaussures de ski, cordes de nylon, filets de pêche, coussins d’airbag, etc). Dans une voiture, il y a beaucoup de composants en polyamides comme le circuit de refroidissement de l’eau ou les pédales de freins. Le polyamide constitue 15 à 20 % du poids d’une voiture et on arrive à le recycler.

Généralement, on en fait des briques de monomères qu’on réutilise pour faire d’autres polymères, pas forcément le même polymère. Nous avons d’ailleurs réalisé des recherches dans ce domaine pour développer de nouveaux polymères. Le recyclage chimique peut aussi se faire sur une gamme de polymères connue, les polyoléfines, également très présents dans les voitures comme dans les pare-chocs. Il est également possible de recycler le PVC. Serge Ferrari, un entrepreneur de la région qui utilise des toiles en PVC, a monté des unités de recyclage pour cela. Mais, il vrai qu’il reste quelques plastiques que nous n’arrivons pas à recycler. Il s’agit de petits volumes ultra-techniques. Il faut donc continuer à travailler dans ce domaine.

Oui, car il y a de nouvelles filières à construire. Si l’on reprend l’exemple des déchets du maïs utilisés pour la vanilline, nous essayons de constituer une nouvelle filière avec les agriculteurs. Nous ferons l’extraction à proximité des zones agricoles, probablement en montant des usines quelque part dans l’Est de la France et la fermentation se fera dans la Vallée de la Chimie.

Prenons un autre exemple, comme les pneus. Dans un pneu, si l’on met de la silice, on consomme environ 10 à 20 % d’énergie en moins lorsque l’on roule. Aujourd’hui, Solvay produit cette silice en Italie car il y a beaucoup de rizières dans ce pays, par exemple dans la plaine du Pô. Nous récupérons la silice dans de la cosse, un déchet du riz. Nous arrivons à en faire des produits techniques et renouvelables que nous envoyons vers tous les pneumaticiens du monde comme Michelin, Goodyear, Bridgestone, Pirelli, etc. Mais le reste des produits qu’on met dans les pneus va également être de plus en plus naturel. Vous ne voyez pas les choses changer, mais on les fait différemment.

Il y a de nouvelles filières à construire et de nouvelles compétences scientifiques à développer. C’est ce que j’appelle un changement de chaîne de valeur. Je pense que ce sera assez bénéfique pour le pays car, quelque part, ce sont des ressources que nous n’exploitions pas. En Europe, nous avons la chance d’être très en avance en matière de durabilité. On nous donne des contraintes et nous, les chimistes, quand on nous donne des contraintes, on trouve des solutions. Ça permet d’explorer de nouveaux domaines. Ça fait 35 ans que je fais de la chimie et je n’ai jamais trouvé une période aussi riche d'opportunités pour nous car il y a beaucoup de choses à changer dans notre société et dans les objets qui nous entourent. Le driveur, c'est d’éviter le réchauffement climatique et vivre dans un monde moins pollué, où les matériaux que l’on développe auront une innocuité vis-à-vis du genre humain et des animaux.

Nous avons plus de 400 adhérents, toutes des personnes très différentes. Le pôle les aide beaucoup. C’est un moyen de mettre des entreprises en face d’acteurs académiques et de centres techniques. Avec Axelera, ils ont davantage de capacités à créer de la valeur collective et à innover.

L’une des grandes thématiques du pôle est la décarbonation. Nous essayons de pousser l’industrie chimique dans cette direction-là de façon à ne plus avoir d’impact environnemental. Aujourd’hui, lorsque l’on fait un polymère, nous voulons une innocuité totale vis-à-vis de la vie. Les chimistes travaillent, par exemple, sur des éléments aqueux qui constituent des biotopes pour développer de nouvelles molécules, non toxiques pour l’humain, les animaux ou les plantes, et qui ne sont pas rémanentes, c’est-à-dire qui se biodégradent.

Il y a aussi des enjeux qui concernent les effluents des usines. Notre but c’est d’essayer de minimiser ces effluents et leur toxicité voire de les rendre non toxiques. Il y a des progrès à faire, mais ce sont des choses tout à fait atteignables. Je pense qu’on peut créer un autre monde avec d’autres produits. C’est le rôle d’Axelera.

Axelera travaille aussi sur les friches et sur la dépollution. Nous avons un exemple de site sur lequel nous avons dépollué l’eau avec des rhizomes de plantes aquatiques. Ce sont des technologies douces, qui marchent très bien et qui ne sont pas coûteuses.

En matière d’économie circulaire, nous travaillons essentiellement avec Polymeris, le pôle des matériaux polymères. L’idée est de catalyser l’émergence de cette nouvelle économie. Dans le cadre de ce partenariat, nous réalisons des points réguliers entre les bureaux. En tant que chimiste, j’en fais partie. Mais il y a aussi des acteurs comme Michelin. On essaye de les aider, car ils travaillent la matière en aval et nous, chimistes, on sait, par exemple, comment dépolymériser.

C’est sa chaîne de valeur. Par exemple, Total qui fait de la pétrochimie nous alimente tous. À présent, Total a quelques produits biosourcés. Il utilise ses raffineries, comme dans le Sud de la France, pour rentrer de l’huile usagée venant des plantes et en sortir des produits chimiques, mais biosourcés. Vous voyez, toute la chaîne de valeur est en train de se transformer, même à la base. Total sort de l’éthylène bio, des phénols bio, etc. On a l’impression, en passant devant la raffinerie, que rien n’a changé, mais si. Ce qui change, c'est l’alimentation. Toute cette chaîne de valeur est liée. On se connaît tous, on s’entraide et on se transforme. Même si ce n’est pas apparent.