Compte rendu Nanomat©riaux dans l’automobile : quels ... ... mat©riaux...

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    Compte rendu Nanomatriaux dans lautomobile :

    quels avantages, quelles promesses, quelles incertitudes ?

    Lundi 30 mai 2016

    Les nanomatriaux et nanoproduits sont largement utiliss dans le transport automobile. Pour la fabrication des pneus tout d'abord (noir de carbone, silice, matriaux nanostructurs), pour le renforcement des pices mcaniques et des joints par le bais de nanocomposites, mais aussi pour l'allgement des chssis et des habitacles, ou pour augmenter l'autonomie des batteries, notamment. Un autre intrt potentiel des nanos est de rduire les quantits de matires premires utilises et ainsi les cots de production et de recyclage. Ce forum fera un tat des lieux des applications et du potentiel des nanoproduits dans l'automobile. Il abordera aussi la prise en compte des risques lis leur production, leur usage et leur fin de vie. Avec Emeric FRJAFON, Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS) Quelles sont les applications des nanomatriaux dans lautomobile ? Jean-Franois PERRIN, directeur gnral, Nanomakers Batteries, structures aluminium, joints : les nouvelles applications des nanopoudres de silicium Laurent KOSBACH, CEO, Nanocyl S.A. Applications commerciales et futures des nanotubes de carbone dans lautomobile Francis PETERS, consultant, ancien responsable Monde des Projets Matriaux et Matires Premires, Michelin Pneumatiques et nanomatriaux Christophe BRESSOT, INERIS Pavements routiers (nano) dans lautomobile : quels avantages, quelles promesses, quelles incertitudes

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    Jean-Jacques Perrier introduit la sance et prsente les intervenants. Il voque les sujets qui vont tre abords : relargage de nanomatriaux lors de leurs usages ou par relargage (abrasion, usures), les tensions entre moindre consommation et lgret versus rsistance et les missions (par frottement des pneus ou par usure des revtements photocatalytiques).

    Il signale la prsence parmi les participants de reprsentants de Renault (Mme Meyer, membre de lAlliance NanoRESP) de PSA, de Total et les encourage prendre part aux discussions.

    1 - Panorama des applications des nanomatriaux dans lautomobile

    Emeric FRJAFON, Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS)

    Les recours aux nanotechnologies augmentent puisque lon constate un chiffre daffaires mondial du secteur en nette croissance : 1 000 milliards de dollars en 2013 contre 300 milliards en 2010. En 2013, 400 000 tonnes de nanomatriaux ont t dclares en France. Mais les donnes sont approximatives et manquent de consistance.

    Applications actuelles et potentielles des nanomatriaux dans les vhicules. Source : Hessian Ministry of Economy, Transport, Urban and Regional Development

    Les nanomatriaux dans les transports

    Ils interviennent dans les lments de motorisation (moteur, stockage dnergie, circuit

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    fluidique), dans les structures (chssis, carrosserie, habillage, habitacle, scurit, clairage, vitres, pare-chocs, apparence), les revtements de surface) ou les consommables (carburants, huiles, filtres, catalyseurs, pneus). Ils apportent des proprits mcaniques, thermiques, lectriques, chimiques, optiques permettant des gains en poids, de durabilit, recyclabilit, scurit, de performances, desthtique ou de compatibilit.

    Par exemple, les nanotubes de carbone servent renforcer et confrer des polymres des proprits trs particulires (conducteurs lectriques et thermiques), sources notamment de gains conomiques. Dautres nanomatriaux permettent des gains de poids et donc de rduire la consommation du vhicule. Un enjeu pos ds 2006 a t galement celui du remplacement de matriaux non recyclables par des nanocomposites, afin dobtenir des taux de recyclabilit proches de 100%.

    Des matriaux fibrs permettent de renforcer des panneaux intrieurs aux proprets autoportantes. Les traitements de surface sont sources de valeurs ajoutes (antisalissure et autonettoyante, rsistances aux rayures, voire capture dnergie).

    Lvaluation de risques

    LINERIS travaille valuer les situations pouvant prsenter des risques et fixer des critres et outils de caractrisation des dangers et dvaluation des expositions. Concernant les usages pour les voitures, il sagit notamment dexaminer si les matriaux utiliss apportent des risques nouveaux ou accrus du fait dune dangerosit nouvelle, de comportements indits dans les milieux. Ce suivi concerne aussi bien les sites industriels, les lieux de stockage, les expositions pour les usagers ou le recyclage des vhicules. Lors de lintgration des nanomatriaux, il y a des enjeux de matrise des risques depuis les tapes de R&D avant produits, jusquaux tapes de gestion des dchets aprs usage.

    En fin de vie, on est ainsi confront des questions complexes. Si lon prend lexemple des surfaces vitres prsentant un traitement de surface nanostructur, il sagira de dterminer si ces verres plats nanostructurs en surface peuvent tre considrs de la mme manire que ces mmes verres plats non traits, donc dvaluer si la classification des produits change lors de lajout dune nanostructuration de surface. Un autre exemple pourrait tre celui de lvaluation de ladquation des moyens actuels de valorisation nergtique aux matriaux de demain donc de savoir si un produit nanostructur en surface ou dans la masse a un comportement identique au mme produit non nanostructur, lorsque incorpor dans un procd dincinration.

    Les plateformes de lINERIS

    LINERIS a dvelopp trois plateformes spcifiques visant caractriser les dangers potentiels et den valuer les risques :

    - la plateforme nano-scurise (S-Nano) vise valuer les dangers physiques des produits tels que lexplosion, linflammabilit ou la pulvrulence de poudres nanostructurs. Elle permet galement dtudier le relargage des nanomatriaux en usage, durant leur vieillissement ou lors de leur incinration.

    - La plateforme en science du vivant possde des moyens dessais ddis ltude de la toxicit pulmonaire, tant dans des approche in vivo que in vitro. Sous BPL (Bonne Pratique de Laboratoire), elle permet la production de donnes de rfrences.

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    - La plateforme dtude des dchets (ARDEVIE) est un centre commun INERIS-CNRS-CEREGE ; elle procde des tests de vieillissement de dchets afin dvaluer les ventuels transferts vers les sols et les nappes phratiques.

    Ces dmarches ont pour objectifs de reprer les phases risques et de proposer des actions de mitigation.

    Sur les postes de travail, il est essentiel de vrifier les capacits de confinement et les performances des barrires utilises. Des rfrentiels normatifs volontaires et/ou rglementaires comme NanoCERT se mettent en place.

    Des travaux visent galement estimer limprgnation environnementale dune unit de production ou dintgration de nano-objets. Une mthodologie a notamment t mise au point pour raliser une surveillance des nanomatriaux dans lenvironnement industriel (estimation des flux, prdiction des retombes, valuation des concentrations dans les milieux).

    Concernant le cycle de vie des produits, leffort est fait pour estimer le potentiel missif des produits nanostructurs sous contraintes mcaniques, chimiques, environnementales et ce, en tenant compte du vieillissement.

    En bout de chane, les tudes sur un pilote dincinration permettent de tester lefficacit des meilleurs techniques disponibles dans la filire incinration, donc incluant le couple four dincinration et technique dabattement des effluents.

    En conclusion, les nanomatriaux sont sources de valeur ajoute forte dans le secteur de lautomobile (par exemple pour les revtements, les batteries, les chssis...). Toute la difficult est de pouvoir fournir des lments de dcision en matire dvaluation des cots et bnfices dune innovation, dans un contexte o les donnes sur les risques sont incertaines voire manquantes. LINERIS travaille la fois sur la production de donnes et leur usage dans le processus dcisionnel pralable la mise sur le march dune innovation.

    Questions et changes

    Caroline Petigny (BASF)

    Dans le panorama prsent, pouvez-vous nous dire sil sagit de matriaux nanostructurs ou de nano-objets ?

    Emeric Frjafon

    Pour les revtements, il sagit majoritairement de nano-objets (spray et arosols). Il y a des nanomatriaux nanostructurs, notamment les polymres auxquels on ajoute des charges, ou bien les supports sur lesquels on rajoute de la silice (pneus). Pour rsumer, les matriaux allgs sont gnralement de produits nanostructurs dans la masse, tandis que les produits antidperlants et autonettoyants sont des nanoobjets en solution.

    Philippe Girard (Total, direction scientifique)

    La notion de nano-objet li quelque chose apparat dans la lgislation europenne. Comment traitez-vous cette notion ? Quelles sont les librations possibles ? La fonctionnalit peut-elle tre affecte ?

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    Emeric Frjafon

    A lIneris, nous traitons ce sujet de manire empirique. Nous ralisons des essais dabrasion sur les surfaces nanostructures pour valuer si la liaison est solide et si elle volue avec le temps. Nous observons que lmissivit augmente parfois avec le temps, donc que cette liaison saffaiblit. Les essais sur les peintures, les lasures par exemple, permettent de montrer que des surfaces vieillies (en chambre climatique) mettent des nano-objets car la cohsion des nano-objets dans la matrice volue avec le temps. Lenjeu est darriver standardiser la manire de faire ces tests (comment on fait un vieillissement artificiel, combien de temps on place les matriaux en chambre climatique) pour pouvoir comparer les rsultats.

    Louis Sangouard (Collectif Nano de Saclay)

    Que voulez-vous dire par la proprit de compatibilit apporte par les nanomatriaux ?

    Emeric Frjafon

    Si lon veut confrer une proprit lectrique