Des fibres de carbone deux fois moins chères

La filière automobile en quête d’allégement pour réduire les émissions de CO2 de ses véhicules veut utiliser les matériaux composites, notamment les plus performants à base de fibres de carbone. Aussi a-t-elle lancé un projet pour développer une filière de production de fibres de carbone économiques à partir de matériaux bio-sourcés comme la lignine ou la cellulose. L’objectif est de diviser par deux le prix de la fibre.

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Des fibres de carbone deux fois moins chères
Alléger les voitures pour réduire les émissions de CO2

A l’heure où il faut réduire la consommation énergétique, beaucoup d’industries cherchent à réduire le poids de leurs produits en utilisant des matériaux composites pour remplacer, à performances égales, des matériaux métalliques plus lourds. Et au premier rang de ces industries en quête d’allégement on retrouve la filière automobile.

C’est pourquoi la plate-forme de la Filière Automobile, toujours à la recherche de solutions innovantes, a lancé le projet Force (fibre optimisée réaliste carbone économique). Celui-ci 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. Si la fibre de carbone permet de gagner jusqu’à 60 % de masse par rapport à l’acier, il faut impérativement réduire son coût actuel pour la rendre plus compétitive à moyen terme.

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.

Un enjeu de taille car si le marché de la fibre de carbone est en pleine expansion, il est contrôlé en majorité par des groupes japonais (à plus de 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 60 000 t/an aujourd’hui, à environ
100 000-150 000 t/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.

Diviser le coût par deux

Le PAN (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.

Jean-François Prevéraud

Pour en savoir plus : http://www.pfa-auto.fr/index.php/articles/carbone/

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