TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Matériaux – chimie

- Des grands enjeux aux technologies clés

- Le secteur des matériaux et de la chimie

Le contexte

Le secteur des matériaux et de la chimie représente un ensemble très diversifié de matériaux et de produits chimiques, ayant pour certains subi une première transformation ou mise en œuvre. Ce secteur, dont le chiffre d'affaires HT en France en 2003 a atteint 193 Md€, offre des produits qui ont un positionnement transversal par rapport à l'ensemble des secteurs industriels dont ils constituent les matières premières. Bien qu'hétérogène, le secteur des semi-produits doit faire face à des enjeux largement partagés par les différents matériaux et produits chimiques concernés, et par les industries qui les fabriquent. Enfin, ce secteur est caractérisé par une relation très forte entre l'évolution de ses produits et des procédés qu'ils utilisent. Les enjeux et les tendances technologiques qui y sont associées traduisent clairement cette dépendance produit-procédé.

Matériaux minéraux non métalliques

En 2003, le chiffre d'affaires HT (CAHT) français du secteur atteint 26,1 Md€, décomposés comme suit :

Ce secteur regroupe, outre les activités de fabrication d'articles ou de matériaux minéraux, dont le verre et les articles en verre, les matériaux de construction, les produits céramiques et les activités amont d'extraction des mines et des carrières.

L'extraction des produits de carrières et minéraux divers trouve des débouchés dans le BTP (granulats, pierres de construction, ardoises ...), l'industrie (minéraux industriels) et l'agriculture (phosphates naturels, sels de potassium, ...). Le CA français sur l'activité a atteint 4,1 Md€ HT en 2003. Globalement, les produits de carrières, pondéreux et de faible valeur unitaire, se prêtent peu aux échanges internationaux. Cette situation générale cache, cependant, des disparités très importantes, en particulier sur les minéraux industriels sources d'importants excédents (talc) ou déficits (kaolin) commerciaux.

En 2003, 178 entreprises, représentant 45 500 salariés, ont réalisé un CA de 6,9 Md€ HT dans la fabrication de verre et d'articles en verre. Les marchés concernés sont notamment la construction et l'automobile (verre plat), l'emballage (verre creux), l'industrie (produits techniques en verre). L'industrie du verre est très concentrée : cinq opérateurs réalisent 70 % du tonnage mondial dans le verre plat. Le marché du verre plat est largement conditionné par l'évolution des marchés de la construction et de l'automobile. Le marché de la construction, plus cyclique, concerne essentiellement la France et les pays limitrophes. L'industrie du verre creux est largement internationale. Les taux d'exportation sur l'emballage des produits de luxe et la cristallerie sont très élevés. En revanche, l'emballage alimentaire est très fortement soumis à la concurrence internationale, notamment asiatique. Le marché des fibres de verres est également très international.

Le secteur des matériaux de construction et des produits en céramique représente un CAHT de 15,1 Md€ en 2003, 72 000 salariés et 697 entreprises. Les matériaux de construction comptent pour plus de 70 % (11 Md€) de ce CA, sur un marché quasi exclusivement national, dépendant des évolutions du bâtiment et des travaux publics. L'industrie cimentière est très fortement concentrée, alors que la fabrication d'éléments en béton est dispersée. Le secteur des céramiques est largement international, et présente des situations contrastées : par exemple un taux d'exportations/CA de 65 % dans les réfractaires, alors que les céramiques à usage sanitaire, domestique ou ornemental sont concurrencées par les productions des pays voisins.

Les industriels français sont positionnés sur l'ensemble du secteur : Lafarge, Saint Gobain ou Imerys sont ainsi des leaders mondiaux dans leurs domaines d'activités. En 2001, l'industrie française des produits minéraux non métalliques occupait la 4^e position de l'Union européenne en terme de valeur ajoutée (l'Allemagne et l'Italie étant les deux leaders européens). La production augmente à un rythme de 2 % par an en moyenne. L'emploi chute en revanche de 1,5 % par an. En 2001, l'UE 25 réalise un excédent commercial de 8,4 Md€ dans ce secteur. Un quart de ses exportations est destiné aux États-Unis.

Papier et bois

Le chiffre d'affaires du secteur atteint 25,9 Md€ en 2003 en France, répartis comme suit :

Dans la filière bois, près de huit entreprises sur dix emploient moins de 100 salariés et elles représentent plus de 40 % du chiffre d'affaires, qui s'élève à 7 Md€ en 2003. Trois activités sont principalement concernées : l'industrie des panneaux (24 % du CAHT du secteur), l'industrie de la fabrication de charpentes et de menuiserie (43 %) et l'industrie de l'emballage (22 %). Les deux premières activités sont largement conditionnées par le marché du bâtiment, et profitent, en 2005, de son dynamisme.

L'industrie papetière est une industrie lourde, fortement automatisée, très concentrée et soumise à des mouvements cycliques de production. Le tiers des entreprises réalise plus de 75 % du CAHT français, qui atteint 7,9 Md€ en 2003. L'industrie papetière française utilise largement des matières premières secondaires issues du recyclage ; c'est également le cas en aval pour l'industrie des articles en papier et carton dont les applications sont les papiers à usage graphique, les papiers à usage domestique et sanitaire, les papiers industriels et techniques et l'emballage. La plupart des installations industrielles de production de pâte et de papier appartiennent à des groupes internationaux étrangers. Certains de ces groupes ont cependant des centres de décision en matière d'innovation implantés en France, et des entreprises françaises sont positionnées sur les papiers techniques.

En 2001, la valeur ajoutée hors taxes (VAHT) de l'industrie française du bois et du papier est la 4^e de l'Union européenne. Les exportations européennes de bois et de papier se sont élevées à 23,8 Md€ en 2002 (2,9 % des exportations industrielles). L'UE 25 réalise un déficit commercial de 1,1 Md€ pour le bois et un excédent de 5,7 Md€ pour le papier.

Chimie, caoutchouc et plastique

Le chiffre d'affaires du secteur atteint 82,4 Md€ en France en 2003, répartis comme suit :

Ce secteur regroupe des industries de production et de transformation des matériaux dont les caractéristiques et les problématiques sont très différentes. C'est notamment le cas pour la concentration ou le nombre d'entreprises par sous-secteur.

Le chiffre d'affaires de l'industrie de la chimie atteint 46,1 Md€ dont 16,5 % pour la chimie minérale, 46,6 % pour la chimie organique et 36,9 % pour la parachimie (produits agrochimiques, peintures, vernis et encres, produits explosifs ...). L'industrie chimique est très capitalistique, en particulier pour ce qui concerne la chimie organique. Celle-ci regroupe la production des intermédiaires et la chimie fine, ainsi que la production des matières plastiques de base, des caoutchoucs synthétiques et des élastomères. La chimie minérale est un secteur hétérogène, constitué de quatre branches : fabrication de gaz comprimés, fabrication de pigments et colorants, fabrication de produits chimiques inorganiques (acides minéraux, produits de l'électrolyse, ...) et la fabrication d'engrais et de produits azotés.

Le marché de la chimie est fortement mondialisé, et la présence de groupes étrangers en France est importante. Dans la chimie organique, ces groupes réalisent plus de 50 % du CAHT et des exportations. Les échanges de la chimie organique française restent excédentaires, alors que la chimie minérale présente un déficit commercial élevé.

Les industries des fibres et de la fabrication d'articles en caoutchouc sont des industries de production très concentrées. La fabrication des fibres artificielles et synthétiques se situe en amont de l'industrie textile. Ce sont les fibres les plus utilisées dans le monde avant le coton. L'industrie française est déficitaire, avec de fortes importations d'Allemagne et d'Italie notamment. Pour la fabrication du caoutchouc, 60 % des 10,7 Md€ de CAHT correspondent à la fabrication des pneumatiques et chambres à air pour les transports.

La transformation des matières plastiques est une industrie constituée d'un nombre important de PMI. Elle apparaît comme une des branches les plus dynamiques de l'industrie manufacturière, et connaît une croissance régulière. Les marchés concernés sont nombreux : automobile, emballages, bâtiment, industrie électrique et électronique, aéronautique, spatial, médico-chirurgical. Cette diversité permet de compenser le recul des activités sur des marchés difficiles (emballages) par des applications en essor (automobile, aéronautique).

En 2001, la France occupait la deuxième position des pays européens pour la VA de l'ensemble du secteur chimie, caoutchouc et plastique. L'excédent commercial de l'Union européenne (15 pays) dégagé par les produits chimiques et plastiques (hors chimie pharmaceutique) était de 34,2 Md€ en 2002.

Métallurgie et transformation des métaux

Le chiffre d'affaires du secteur atteint 59 Md€ en France en 2003, répartis comme suit :

Ce secteur rassemble des industries de production très concentrées et des industries de transformation regroupant de nombreuses PMI.

La sidérurgie réalise en 2003 un CAHT de 16,4 Md€. Elle est composée, outre de l'industrie sidérurgique proprement dite, des fabricants de tubes en fonte et en acier, et des industries pratiquant l'étirage, le laminage, le profilage et le tréfilage à froid. L'industrie sidérurgique est particulièrement concentrée : 44 entreprises emploient 39 000 salariés pour un CAHT de 12 Md€ ; les dix premières entreprises appartenant, pour la plupart aux leaders mondiaux du secteur, emploient 52 % des effectifs et réalisent plus de 56 % des ventes. Au niveau mondial, le marché est caractérisé par la stabilité de la demande européenne, mais le fait marquant est la poussée de la demande chinoise. Le marché national est porté notamment par la construction et l'automobile.

Les métaux non ferreux, avec un CAHT de 7,6 Md€ en 2003, connaissent des situations contrastées. Les productions des métaux précieux, du plomb et du cuivre connaissent des difficultés, alors que l'aluminium est positionné sur des marchés pour lesquels la demande est soutenue (bâtiment, emballage, automobile et aéronautique) et où il concurrence l'acier. Les métaux high-tech ont connu un développement rapide de leur consommation avec l'évolution des marchés des technologies de l'information et de la communication.

Le secteur du travail des métaux, réalisant un CAHT de 15,7 Md€ en 2003 et employant 136 100 salariés, est soumis à une très forte concurrence de produits d'importations.

Les enjeux du secteur

Les semi-produits représentent un ensemble de matériaux et de produits chimiques très différents, positionnés sur des marchés très hétérogènes : des matériaux de construction lourds, peu coûteux, destinés exclusivement à des marchés nationaux côtoient les métaux précieux dont les prix très élevés sont fixés par les évolutions de l'offre et de la demande mondiales. Cette situation se traduit par l'existence, pour les différents matériaux et industries concernés, de situations spécifiques vis-à-vis de grands enjeux communs ou largement partagés.

Les enjeux transversaux

Les enjeux qui pèsent sur les semi-produits concernent à la fois les matériaux fabriqués et les procédés de production. L'enjeu le plus directement associé à ce secteur est celui de la préservation des ressources naturelles et du recyclage. Plus largement, tous les enjeux associés à la problématique du développement durable sont concernés : énergie, changement climatique, ressource en eau. Enfin les industries européennes et françaises des semi-produits sont confrontées à la concurrence internationale, et un enjeu fort réside dans le maintien de leur compétitivité. Celle-ci passe notamment, en liaison avec les secteurs utilisateurs, par le développement de matériaux plus performants et/ou présentant de nouvelles fonctionnalités. Aussi le domaine des traitements de surface apparaît primordial pour conférer de nouvelles propriétés à moindre coût.

Ces exigences accrues en matière de performances poussent à la mise au point de produits à plus haute valeur ajoutée. Cette tendance engage les entreprises du secteur dans une démarche d'innovation qui doit être favorable au maintien de la compétitivité de l'industrie des biens intermédiaires.

Les enjeux spécifiques

Matériaux minéraux non métalliques

L'industrie de première transformation des matériaux minéraux nécessite un apport d'énergie important. L'énergie et les émissions de gaz à effet de serre sont l'enjeu majeur pour ce secteur d'activité. L'industrie cimentière et l'industrie verrière sont particulièrement consommatrices en énergie. Outre ces besoins énergétiques importants, la production de ciment s'accompagne de la production de gaz carbonique de « process », inhérent à la réaction chimique de transformation du cru en ciment non broyé lors de la cuisson. Cet enjeu énergétique pèse directement sur les procédés de production des industries du secteur ; mais leurs produits sont également concernés. L'amélioration de l'efficacité énergétique des bâtiments est en effet un enjeu de premier plan (les bâtiments résidentiels et tertiaires sont le premier poste de consommation énergétique en France) ; cette amélioration passe notamment par l'évolution des performances énergétiques des matériaux pour la construction (bétons, vitrages, isolants ...).

À l'échelle mondiale, la préservation des ressources de matières premières de base du secteur n'est pas un enjeu majeur ; mais les industriels du secteur, par exemple les verriers, sont également consommateurs de certains métaux rares, dont l'approvisionnement pose des problèmes importants. Pour les matériaux de construction, la disponibilité de la ressource est un enjeu local très important, dont l'impact économique est réel. En France plusieurs régions sont déficitaires en granulats, constituants des bétons et des chaussées par exemple. L'Île-de-France, l'Alsace ou la région Rhône-Alpes connaissent ainsi une pénurie de granulats naturels. Des régions voisines excédentaires peuvent fournir les compléments nécessaires ; mais le prix du granulat, matériau lourd et peu coûteux, double tous les 50 km en raison des frais de transport. Dans ces régions déficitaires, le recyclage des matériaux de construction est une alternative déjà pratiquée dans certains cas.

Enfin, les produits des industries des matériaux non métalliques doivent faire face aux attentes toujours plus pressantes des secteurs utilisateurs en terme de performances. Ces performances améliorées se traduisent par des exigences croissantes en matière de durabilité, de qualité et également, de plus en plus souvent, de nouvelles fonctionnalités des matériaux. L'exemple le plus marquant de cette évolution sera le développement des matériaux composites et nanocomposites, qui implique l'utilisation d'additifs minéraux toujours plus performants. C'est le cas, par exemple, de l'industrie du papier, utilisatrice de quantités importantes de minéraux (quelque 800 kt/an en France), et en particulier de carbonates. L'évolution des performances de ces charges permet de diminuer la quantité des fibres nécessaires pour la fabrication du papier. Le développement de matériaux plus performants pour répondre aux besoins des industries du papier, des plastiques, de la chimie, etc ... est ainsi un véritable enjeu pour les produits de l'industrie minérale.

Papier et bois

La France est bien positionnée en Europe du point de vue de sa ressource forestière. Les surfaces boisées représentent 27 % de la surface du territoire français (35 % en Europe) ; le problème majeur pour l'exploitation de ces surfaces est que la propriété est très morcelée. 65 % du bois français est utilisé dans la construction et la France est le premier pays consommateur de bois-énergie en Europe (9 millions de tonnes équivalent pétrole par an).

Le développement de la filière bois pour le chauffage pourrait contribuer aux enjeux énergétiques et de l'effet de serre et, à plus long terme, la possibilité de transformer la partie ligneuse des plantes en carburant pourrait faire du bois une énergie primaire pour une part des besoins de transport. Les autres enjeux de la filière bois sont à considérer dans le contexte de la disponibilité des ressources naturelles minérales ou fossiles et de l'emploi. De ce point de vue, il est important de noter que la filière bois peut concerner l'ensemble du territoire.

Enfin, le développement des usages hors énergie et bois d'œuvre doit être poursuivi par l'industrie. Ces activités permettent, en particulier, de positionner les industriels de la transformation du bois sur des applications à forte valeur ajoutée.

Les papetiers évoluent dans le contexte suivant : mondialisation des marchés et développement durable. La mondialisation des marchés et l'internationalisation des entreprises sont deux éléments de contexte très importants pour l'industrie du papier. Les implications peuvent être le départ des centres de décision, mais également le développement de nouvelles structures industrielles qui imposent de nouvelles organisations.

Les trois enjeux clés dans le domaine du papier concernent l'eau, les matières premières et l'énergie. Pour rester compétitifs, les leviers à actionner sont à rechercher dans ces trois domaines. Ces dernières années, la R&D a essentiellement été consacrée à l'amélioration des procédés, notamment du point de vue des consommations (eau, énergie). Désormais, les matières premières apparaissent comme l'enjeu le plus important. Les papetiers doivent développer des produits capables de répondre à de nouveaux usages (propriétés nouvelles, matériaux spécifiques ...). Ces développements doivent se faire non seulement à partir de matières premières vierges, mais aussi sur les produits fabriqués à partir de matières premières recyclées.

Chimie, caoutchouc et plastique

Pour la chimie, les enjeux concernent l'anticipation des impacts environnementaux et sanitaires des produits mais aussi des procédés de fabrication pour limiter les besoins en matières premières, notamment énergétiques. L'enjeu énergétique est particulièrement important pour certaines activités très électro-intensives (électrolyse). Outre les aspects environnementaux, les coûts énergétiques pèsent sur la compétitivité de l'industrie chimique. Pour les produits, certains grands enjeux sont déjà pris en compte par les réglementations au niveau européen. Les directives sur les véhicules hors d'usage (VHU) ou les emballages imposent de mettre en place des filières de récupération et de recyclage des matières plastiques. Le règlement Reach (enRegistrement, Evaluation et Autorisation des substances CHimiques) imposera aux industriels de la chimie de fournir les données de sécurité sanitaire et environnementale de nombre de ces produits.

La mise au point de matériaux fonctionnels est également un enjeu majeur pour l'industrie chimique. La démarche stratégique est ici de vendre une « qualité d'usage » et non plus un produit. Cette stratégie est bien identifiée depuis plusieurs années, mais l'industrie chimique manque de relations directes avec l'utilisateur final pour définir les spécifications fonctionnelles de ses produits. Par ailleurs, l'intensité des dépenses de R&D reste trop faible dans le secteur pour soutenir cette stratégie. Du point de vue économique, la constitution de complexes ou « plates-formes » intégrées, accueillant les chimistes, leurs fournisseurs et leurs clients permettrait de rationaliser les investissements, diminuer les coûts (transports, ...) et permettrait une gestion plus efficace des risques industriels.

Les grands chimistes ont une présence internationale, et cherchent parallèlement à conserver leurs parts de marché sur les marchés matures (Europe, États-Unis) et à se renforcer sur les marchés en croissance (Asie). La stratégie de ces grands groupes est de consolider les secteurs sur lesquels ils ont des positions de leader et de se désengager des activités sur lesquelles ils sont moins bien positionnés. Si la pétrochimie et la chimie de base sont des secteurs où il est difficile de s'imposer, il reste un rôle à jouer dans la chimie de performance pour l'industrie française. L'avenir des filières de plasturgie semble également lié à une montée en gamme des produits car la concurrence de pays comme la Chine et l'Inde est de plus en plus prégnante sur les produits de base.

Métaux et produits métalliques

Les enjeux économiques sont particulièrement importants pour les métaux et les produits métalliques. Ces enjeux s'expriment différemment et à des échéances variables, mais touchent désormais tous les métaux, qu'ils soient de base ou de « haute technologie ».

Pour l'acier, les enjeux économiques à l'échelle mondiale se sont révélés ces dernières années avec la très forte poussée de la demande asiatique, en particulier chinoise. Cela a entraîné un équilibre nouveau entre l'offre et la demande mondiales d'acier.

Pour les métaux de haute technologie, les tensions liées aux déséquilibres entre offre et demande sont plus anciennes et se traduisent par des variations importantes des coûts de matières premières. Cette situation est exacerbée depuis quelques années par la très forte croissance des applications dans les technologies de l'information et de la communication. Dans ce cadre, les crises en cours concernent notamment le sélénium (verres spéciaux), le cobalt (accumulateurs nickel - hydrures de métal et lithium - ion) et surtout l'indium (écrans plats à cristaux liquides). À l'horizon 2010, le gallium pourrait également être concerné (diodes à lumière blanche, lasers « blu-ray » pour DVD haute définition, ...). Au-delà, l'essor des piles à combustibles à membranes échangeuses de protons (type PEM) pourrait, par exemple, se traduire par une crise sur le platine.

La compétition entre matériaux (dont celle entre les métaux) se traduit par des exigences toujours plus élevées en matière de performances, mais également en matière de coût. L'objectif est l'utilisation de matériaux qui permettent d'obtenir les pièces les moins coûteuses : soit parce que le matériau est lui-même moins coûteux, soit parce que la quantité de matière nécessaire est plus faible, soit parce qu'il permet l'utilisation de procédés de transformation plus économiques. De ce point de vue, la mise au point de nouveaux matériaux métalliques répond aux enjeux de compétitivité auxquels doit faire face l'industrie française qui dispose d'atouts dans le domaine des traitements de surface des métaux (notamment grâce au nucléaire).

Au-delà de ces enjeux économiques, les métaux sont également concernés par les grands enjeux sociétaux, notamment en matière de sécurité et de développement durable. Sur ce dernier point, les aspects liés aux consommations énergétiques et aux émissions de gaz à effet de serre concernent aussi bien la production des métaux et des produits métalliques que leur usage (notamment dans les moyens de transport).

Les tendances d'évolution du secteur

En matière d'usages

Les considérations sur les tendances en matière d'évolution des usages des matériaux sont d'une importance cruciale. Les propriétés de structures des matériaux restent un élément de choix, mais d'autres fonctionnalités sont désormais recherchées : légèreté, transparence, résistance au feu, à la corrosion, conduction électrique ..., mais également toucher, aspects de surface ...

Ces évolutions répondent à une complexification des cahiers des charges des applications des matériaux. À terme, l'évolution prévisible est la spécialisation extrême de matériaux destinés à des marchés de niches. Les impacts sont à la fois la mise au point de nouveaux matériaux, mais également de nouveaux procédés de transformation ou de traitement de surfaces.

Le choix d'un matériau devient donc un compromis entre les principales performances recherchées, ses éventuelles autres fonctionnalités, son coût et son aptitude à la mise en œuvre. Dans certains cas, parce que soit la réglementation soit le marché l'imposent, la capacité au recyclage devient également un critère de choix d'un matériau.

Les tendances technologiques

Matériaux minéraux non métalliques

Du point de vue des enjeux énergétiques, une des tendances technologiques importantes pour les industries du verre et du ciment (et de l'acier) est la constitution de « plates-formes énergétiques ». Sur ces sites industriels, sont rassemblés les producteurs d'énergie, les gros consommateurs et des utilisateurs susceptibles de valoriser la chaleur disponible. La mise en place de telles plates-formes est un sujet de réflexion important au niveau international pour les industries du verre, de l'acier et du ciment. Ces logiques s'inscrivent dans ce que l'on qualifie de thermoéconomie, voire d'écologie industrielle. Les technologies concernées sont des technologies « socio-organisationnelles » plutôt que des technologies « dures ».

Du point de vue des propriétés des matériaux, les tendances technologiques du secteur concernent :

• le développement de matériaux fonctionnels, par exemple des bétons capables de répondre à des usages particuliers (les bétons autonettoyants, développés notamment au Japon et en Italie, en sont un exemple) ;
• les matériaux intelligents : matériaux capables de « signaler » qu'ils sont endommagés, matériaux autocicatrisants ... ;
• les matériaux techniquement plus durables.

Au cours des dernières années, des formulations de bétons à performances optimisées ont été mises au point. Des évolutions technologiques restent nécessaires, par exemple concernant leur tenue au feu ; mais le point clé est désormais de développer l'usage de ces bétons sur chantiers, en prenant en compte les spécificités qu'ils imposent du point de vue de leur mise en œuvre.

Papier et bois

Pour les papetiers, en ce qui concerne l'énergie, les évolutions vont se faire en partenariat avec les fournisseurs d'énergie. Le développement de la Chine va créer des instabilités au niveau de l'approvisionnement en ressources énergétiques. Les papetiers sont amenés à se préoccuper de ces aspects, et à travailler sur l'optimisation du séchage, sur la conception de nouveaux procédés plus économes ...

Les aspects qui touchent à la matière première sont plus « fondamentaux ». De nombreux travaux sont nécessaires dans ce domaine, y compris pour ce qui concerne l'association des matières premières et des matières recyclées. Le rôle des nouveaux matériaux, dont les nanomatériaux, est important, en particulier pour l'amélioration des propriétés de la matière recyclée (ou par exemple des nanotubes de carbone pour conférer au papier une conduction électrique). Une autre tendance technologique est le développement des applications en emballage associant papier et chimie verte pour les nouveaux usages des papiers-cartons (exemple de l'association de déchets de betterave micronisés et de cellulose).

Dans ce contexte, l'atout principal de l'industrie papetière française repose sur son expertise en matière de recyclage et de recyclabilité. Pour ce qui est des technologies « traditionnelles » de fabrication des pâtes à partir de matière première « vierge », la France est en retrait, notamment par rapport aux pays d'Europe du Nord.

Les applications comme bois d'œuvre représentent environ 50 % de la consommation de bois en France. Le bois est un matériau hétérogène par nature, et le développement des technologies de contrôle non destructif (CND) devrait contribuer à mieux faire correspondre les applications en fonction de la qualité des matériaux.

L'utilisation du bois pour l'énergie doit être envisagée quand la valorisation matière n'est pas possible. Le gisement « théorique » d'énergie représenté par le bois est élevé, mais il faut le distinguer du gisement économiquement mobilisable (viabilité économique pour des transports inférieurs à 25 km). L'utilisation du bois dans la production de biocarburants est un autre axe de développement.

La filière bois micronisé permet de valoriser des « déchets » en matériaux plus homogènes. Le développement des techniques plasturgistes pour le bois micronisé représente une nouvelle tendance technologique. On sait désormais extruder des matériaux contenant jusqu'à 70 % de bois, pour de nouveaux usages (fabrication de profilés pour le bâtiment, par exemple). Aux États-Unis, la transformation du bois selon ces techniques représentait une production de 800 000 t en 2004, et une croissance annuelle qui avoisinait les 25 % par an. Une autre application de « composites » bois-plastique touche les intérieurs automobiles. Dans ce cas, un des atouts du bois est la stabilité du prix de la matière par rapport au prix cyclique du plastique.

Le traitement de surface du bois est également une tendance technologique. Le plasma froid permet, par exemple, de traiter chaque fibre pour fonctionnaliser les produits (propriétés bactéricides ...). Le traitement plasma de palettes de bois permet également de les rendre imputrescibles.

L'utilisation de ressources ligno-cellulosiques comme matières premières de la « chimie durable » est également une tendance importante. Le bois devient alors une matière première de la chimie des colles ou de la fabrication des fibres textiles. Le développement des technologies enzymatiques pour la transformation du bois et du papier est une tendance forte. Les principales contraintes liées à la cinétique plus lente de ces procédés tendent à être corrigées. Dans ce cadre, la mise en œuvre d'une voie de dégradation enzymatique de la lignine et de la cellulose est un enjeu technologique important pour l'industrie du papier. C'est une problématique mondiale qui a des répercussions importantes en matière économique et énergétique.

Chimie, caoutchouc, plastique

Les tendances technologiques à moyen terme sont identifiées notamment dans les travaux de la plate-forme européenne SusChem, ainsi qu'en France dans le rapport du groupe de réflexion stratégique présidé par le député D. Garrigue (Avenir de l'industrie chimique en France à l'horizon 2015, mai 2005). La tendance lourde à l'horizon 10 à 15 ans correspond à l'application du concept de développement durable à l'industrie chimique. Ceci a conduit, au début des années 1990, à l'apparition du concept de green chemistry ou chimie durable (préférable en français à chimie verte) dont la définition, acceptée par tous, est la suivante : « La conception, le développement et l'utilisation de produits chimiques et de procédés pour réduire ou éliminer l'usage ou la formation de substances dangereuses et/ou toxiques pour la santé et l'environnement ». Elle s'appuie sur douze principes qui se résument en quatre propositions :

• préparer des produits respectueux de l'environnement (matières premières renouvelables si possible) ;
• concevoir des procédés propres et optimisés ;
• travailler dans des conditions énergétiques optimisées ;
• suivre en temps réel les réactions chimiques grâce à une instrumentation analytique performante.

Dans ce cadre, trois tendances technologiques prioritaires se dégagent à moyen terme pour l'industrie chimique : la catalyse et les procédés ; les biotechnologies industrielles ; la chimie analytique.

Ces tendances font apparaître des préoccupations essentiellement dirigées vers l'amélioration des procédés de production. Cependant, l'évolution des procédés catalytiques ou le développement des biotechnologies industrielles doivent se traduire également par une amélioration de la qualité des produits.

Métaux et produits métalliques

L'innovation technologique pour les métaux de base est largement tirée par les applications dans le domaine des transports. Les tendances technologiques répondent donc aux grands enjeux du domaine : l'énergie et la sécurité. Un des principaux objectifs est la mise au point de structures allégées, présentant des performances mécaniques améliorées et ce en réduisant les coûts.

L'acier, concurrencé par l'aluminium et les composites, innove dans le domaine de l'industrie automobile : un des axes technologiques est la mise au point de matériaux associant les aciers et les polymères pour bénéficier des avantages de chacun des matériaux ; plus généralement, l'innovation porte sur le développement de nouvelles structures et techniques d'assemblages (nids d'abeilles, stratifiés, sandwich ...). Un autre axe est le développement d'aciers au manganèse, présentant simultanément une résistance et une ductilité élevées. Une conséquence est l'utilisation d'une plus large gamme de nuances d'aciers spécifiques, adaptés à chaque fonction.

Pour l'aluminium, les innovations concernent également l'automobile et l'aéronautique, où les matériaux composites sont désormais très concurrentiels. L'allégement est également un des axes de développement fort, en cherchant à améliorer les propriétés mécaniques des produits. Dans ce cadre les travaux portent non seulement sur la mise au point de nouveaux alliages, mais également sur de nouvelles méthodes d'assemblage.

Pour répondre aux attentes de matériaux mieux adaptés à leurs usages, les traitements de surfaces restent une voie de développement technologique importante. Les nouveaux procédés utilisés doivent, par ailleurs, présenter un impact moindre sur l'environnement.

Parallèlement, le développement de procédés de production moins consommateurs d'énergie est un axe important dans le domaine des métaux de base. Ainsi, dans le domaine de l'acier, des travaux en cours concernent la mise au point de procédés faiblement émetteurs de CO₂. Les principales pistes explorées sont la réduction du minerai de fer par l'hydrogène ou par électrolyse et le piégeage du CO₂.

Le recyclage est également une tendance forte dans le domaine des métaux. Les techniques sont éprouvées pour ce qui concerne l'acier et l'aluminium. Des évolutions sont cependant nécessaires pour permettre l'obtention de matières premières secondaires de meilleure qualité permettant leur utilisation dans la fabrication de produits toujours plus élaborés. Les nouveaux enjeux concernent les métaux de haute technologie : les tensions sur ces marchés appellent au développement de leur recyclage. Mais le principal frein à ce développement vient de la très grande dispersion des gisements : les produits à recycler sont de plus en plus miniaturisés et contiennent de très nombreux métaux en quantités très faibles. Les évolutions technologiques doivent dans ce cas être accompagnées de modifications dans l'organisation des filières (collecte ...).

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006