Le secteur automobile : driver pour l’émergence des biocomposites

L’industrie automobile est confrontée en particulier à deux enjeux environnementaux important. Le premier : la réduction des émissions (polluants et gaz à effet de serre). Le second : le recyclage des véhicules en fin de vie. Ces impositions légales ont forcé les producteurs à innover. Une des solutions émergentes et mise en œuvre par l’ensemble des constructeurs automobiles est le développement et l’utilisation de biocomposites.

Le secteur automobile : un exemple grâce aux législations environnementales

Au cours des dernières années, grâce notamment à la législation dictée par l’Europe, une série de normes ont été imposées au secteur automobile.

L’impact des transports sur la qualité de l’air et le réchauffement climatique ont motivé plusieurs décisions. D’une part, celle de fixer les limites maximales de rejets de polluants pour les véhicules roulants. D’autres part, celle de réduire les émissions de CO2 via la directive 2009/23/CE relative à la promotion des véhicules de transport routier propres et économes en énergie. L’objectif fixé par l’Union européenne est de 95 g de CO2/km pour les nouveaux véhicules vendus en 2020. D’autres pays ont également imposé des normes d’émissions. Par exemple ; les USA (99 g CO2/km en 2025), la Chine (117 g CO2/km en 2020) ou l’Inde (113 g CO2/km en 2022).

Par ailleurs, une directive européenne (Directive 2000/53/CE) impose un taux de réutilisation, de recyclage et de valorisation énergétique représentant 95% du poids du véhicule.

Suite à ces différentes législations, les constructeurs automobiles ont dû innover pour proposer des véhicules répondant à ces impositions.

Réduire ses émissions de CO2 grâce à des matériaux plus légers

Outre l’optimisation de l’aérodynamisme ou de la motorisation, une des méthodes les plus efficaces pour réduire les émissions en GES est de réduire le poids du véhicule. En effet, lorsqu’on allège le véhicule de 100 kg, la consommation en carburant du véhicule est réduit de 0,4 litre / 100 km, ce qui équivaut à une réduction des émissions de CO2 de 10g/ km.

Ainsi, les constructeurs se sont tournés vers le développement de matériaux composites afin d’alléger leur véhicule et réduire la consommation en carburant de ceux-ci.

Source : Faurecia

Les matériaux composites se démarquent par leur légèreté et leur facilité de mise en œuvre. Leur résistance mécanique, physique et chimique offre un large éventail de possibilités en termes d’utilisation, de design, de géométrie et d’intégration de fonctions.

Ainsi, les matériaux composites offrent une diversité d’avantages par rapport aux métaux : gain de poids, optimisation des coûts de production, confort accru (insonorisation et anti-vibratoire), meilleur rendu esthétique, résistance à la corrosion, isolation électrique…

Biocomposites : avantage écologique et économique

Depuis quelques années, les biocomposites prennent de l’importance dans le secteur automobile. En effet, les fibres naturelles sont de plus en plus utilisées dans les matériaux composites. Leurs disponibilité, leur capacité de renouvellement, leur faible densité et leur prix ainsi que leurs propriétés mécaniques satisfaisantes en font une alternative écologique attrayante par rapport aux fibres de verre, de carbone et synthétiques utilisées traditionnellement.  

Une des particularités des fibres naturelles est leur faible densité : la densité du lin est de 1,4 g/cm³ alors que celle de la fibre de verre est 2,5 g/cm³. L’utilisation de ces fibres permet de réduire le poids des composites. Ces fibres naturelles permettent également de réduire la consommation en énergie dans le processus, de réduire le coût de fabrication du composite et d’améliorer certaines propriétés comme l’amortissement ou l’acoustique.

En outre, les fibres végétales sont considérées comme plus respectueuses pour l’environnement que les fibres synthétiques pour les raisons suivantes :

  • La croissance de la plante entraîne la séquestration du CO2 atmosphérique ;
  • La culture de plante consomme moins d’énergie que la production de fibres synthétiques ou minérales ;
  • Les fibres naturelles sont des ressources renouvelables ;
  • Les fibres naturelles sont biodégradables.

Des analyses de cycle de vie (ACV) ont mis en évidence que l’empreinte carbone de ces ressources renouvelables et locales sont nettement plus faibles que celle de fibres minérales (ex. : le verre). La production d’une tonne de fibre de verre a une empreinte carbone de 1,7-2 tonnes de CO2-eq, alors que les fibres naturelles ont seulement une empreinte carbone de 0,5-0,7 tonnes de CO2-eq.  

Ainsi, la substitution de fibres de verre par des fibres naturelles dans une matrice polymère permet de diminuer les émissions de gaz à effet de serre de 10 à 50 %.

Les fibres naturelles intéressent donc les constructeurs automobiles pour des aspects environnementaux et économiques.

Lina, la voiture biobasée

Une équipe d’étudiants de l’Université Technologique d’Eindhoven, aux Pays-Bas, a réalisé une voiture électrique ultra légère de 300 kg. Le châssis complet, la carrosserie et l’intérieur du véhicule sont en matériaux biobasés. Pour obtenir un châssis légers, ils se sont associés à la société belge EconCore. Ce châssis est composé de panneaux sandwich créés en pressant deux plaques de composites-fibres de lin contre une structure en nid d’abeille en PLA 100 % biodégradable, fourni par NatureWorks.

Ce véhicule a été certifié par les autorités néerlandaises comme étant en état de rouler et de transporter 4 passagers. Ce véhicule fait le tour des Pays-Bas pour attirer l’attention sur le concept d’écoconception.

Nouvelles opportunités !

Les contraintes législatives ont amené le secteur automobile à innover et à stimuler la recherche sur les biocomposites. Ces produits ont prouvé leurs propriétés et sont désormais disponibles sur le marché.

Bien entendu, la recherche continue… Toujours, dans un souci d’optimiser les performances, de tester de nouvelles technologies (ex. : l'impression 3D) et d’améliorer la recyclabilité des matériaux.

Les résultats acquis sont positifs et de nouveaux marchés s’ouvrent aux biocomposites. Notamment, dans la construction, les fournitures et les biens de consommations ou les applications techniques. Les biocomposites sont donc source d’innovation et offrent de nouvelles opportunités de croissance pour l’industrie.

A lire également : 
Sources :
  • Nova Institute, 2015, Carbon footprint and sustainability of different natural fibres for biocomposites and insulation material
  • Biocomposites Conference CTU ecomotive, Meet Lina, word’s first bio-based car ! : http://tuecomotive.nl/news/meet-lina

Vous avez une idée (presque) mature, un projet en tête ? Vous voulez nous faire part d’une recherche en cours ou tout simplement échanger sur cette thématique ? Alors, contactez-nous info@valbiom.be ou contactez directement le chef de projet ValBiom en charge de la thématique qui vous intéresse.

Abonnement