4 avril 2014

Développement d'une filière fibre de carbone économique par la Plateforme de la Filière Automobile

Les constructeurs automobiles, après avoir amélioré le confort et la sécurité de véhicules au détriment de la masse dans les dernières décennies, ont commencé à la compenser en utilisant des aciers à très hautes performances ainsi que de l'aluminium et, plus récemment, des pièces en matériaux composites. Cette tendance doit s'accentuer pour atteindre l’objectif de 20% de gain de masse sur véhicule. La fibre de carbone est une voie à privilégier pour l’allègement, car elle peut faire gagner jusqu’à 60 % de masse par rapport à l’acier, dans le domaine automobile et dans de nombreux autres secteurs, tels l’aéronautique, le ferroviaire, l’énergie, la défense et les loisirs. Néanmoins, il faut faire évoluer son coût actuel pour la rendre plus compétitive à moyen terme.

Le marché de la fibre de carbone est en pleine expansion, contrôlé en majorité par des groupes japonais (avec une part de marché supérieure à 60%), américains, allemands et, bientôt, coréens et chinois. Sa forte croissance prévisionnelle est principalement liée aux secteurs de l’énergie, du loisir et de l’automobile. On estime que sa taille évoluera d’environ 60 kt/an aujourd’hui, à environ 100-150 kt/an à l’horizon 2020-2025, dont un tiers pour le secteur automobile. Tous les pays ayant une industrie automobile ont lancé une filière carbone et travaillent sur une solution à coût optimisé.

Le PAN (ou poly-acrylonitryle), précurseur de référence utilisé aujourd’hui pour la fabrication de la fibre de carbone est l’un des contributeurs majeurs de la structure de coût de la fibre de carbone et s’avère bien trop coûteux pour les exigences de l’industrie automobile. On estime pouvoir diviser par deux ce coût en recourant d’une part à des matériaux alternatifs tels que la lignine ou la cellulose (matériaux renouvelables que l’on trouve en grande quantité dans le bois) ou encore tels que les polyoléfines, d’autre part en améliorant les procédés de fabrication.

L’optimisation ou la suppression de certaines étapes du procédé de fabrication, à l’exemple des phases de stabilisation, d’oxydation ou de graphitisation, constituent d’autres opportunités de réduction de ce coût, au même titre que les importantes économies d’échelle liées à la variété des applications possibles dans l’industrie automobile.

Pour améliorer la compétitivité de la filière automobile française dans ce domaine, la Plateforme de la Filière Automobile s’est engagé dans le projet FORCE : Fibre Optimisée Réaliste Carbone Economique. Le projet FORCE porte sur l'étude et la production, en France, d'une fibre de carbone économique principalement à partir de matières premières bio-sourcées, dont le prix serait inférieur à 7-8€/kg.

La France possède toutes les compétences nécessaires au déploiement de ce projet avec, à son actif, un réseau d’entreprises innovantes reconnues au niveau mondial, épaulées par des laboratoires de recherche et des universités de pointe. En favorisant l’investigation des matériaux bio-sourcés comme la lignine ou la cellulose, ce projet contribuera au développement de la filière du bois et du recyclage des biomasses et ainsi à une filière française portant sur l’ensemble de la chaîne de valeur.

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