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Économie Circulaire

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Publié le 18 mars 2024

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​​Réutiliser pour mieux régner​

​Notre contribution à une économie circulaire respectueuse de l’environnement dans des marchés en forte évolution est protéiforme : écoconception, fabrication de pièces sur-mesure, développement sûr et durable, analyse du cycle de vie, recyclage et caractérisation des matériaux… Nous travaillons à favoriser la durabilité et la gestion efficace des ressources. Pour cela, nos connaissances en caractérisation structurale et mécanique des matériaux jouent un rôle prépondérant. Associés à nos procédés innovants comme le brasage, la compression isostatique à chaud (CIC) ou la fabrication additive, nous repoussons les limites des traitements traditionnels des matériaux et optimisons leurs performances.

​Matériaux et procédés éco-innovants

​Comment développer des procédés guidés par l’économie de matière tout en obtenant des performances identiques voire plus élevées que les procédés traditionnels ? Pour répondre à cette question, nous mobilisons nos compétences en conception, en formulation, en métallurgie, en modélisation/simulation, en chimie ainsi qu’en caractérisation dans l’objectif d’élaborer des procédés innovants. Notre ligne directrice vise à la fois à :

  • réduire notre dépendance aux matériaux pétrosourcées en utilisant des matériaux biosourcés d’abord, puis biodégradables ; 
  • minimiser le gaspillage de poudres métalliques coûteuses en favorisant leur réexploitation et en développant des alliages à performances améliorées;
  • développer les procédés pour garantir des performances optimales, notamment dans la fabrication d'aimants sur lesquels nous sommes positionnés depuis plus de 10 ans, ainsi que sur la compaction isostatique à chaud (CIC) que nous maîtrisons depuis de nombreuses années ;
  • apporter des solutions tangibles sur les aspects environnementaux. ​
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Dans cet objectif, nous concevons des microstructures et des alliages originaux que nous mettons en forme par des procédés novateurs. Nous travaillons ainsi à la fois sur la microstructure des matériaux pour obtenir des performances optimales, et à la réutilisation de matériaux de seconde vie ou à la substitution de matériaux critiques et polluants. Nous cherchons notamment à faciliter le désassemblage de pièces dans une logique de recyclabilité., mais aussi à assembler et rendre compatibles des matériaux hétérogènes. Cela est rendu possible grâce aux procédés que nous développons, particulièrement ceux qui concernent le brasage et la CIC.​

En s’appuyant sur la fabrication additive, nous créons des pièces aux typologies diverses adaptées aux besoins précis et divers de nos partenaires. Notre force : l’optimisation du triptyque matériau/procédés/design, grâce auquel nous obtenons le meilleur compromis offert par les technologies innovantes de réalisation, et notre connaissance particulièrement fine et reconnue de la caractérisation des matériaux métalliques en environnement hydrogène gazeux.

Nos applications visent des marchés variés tels que l’énergie nucléaire et plus précisément les SMR, l'automobile, les interfaces homme-machine, l'IoT et la santé, grâce au développement de caractéristiques clés comme la flexibilité, l’adaptabilité, des coûts maîtrisés et des procédés de mise en œuvre innovants.

L'émergence de l'électronique imprimée a découlé de la nécessité de faire évoluer l'électronique standard vers les grandes surfaces flexibles, répondant ainsi aux exigences spécifiques des marchés, et ce à bas coûts. Désormais, nous orientons également nos développements vers la conformabilité et l’étirabilité afin d’épouser la forme des structures d’accueil. A titre d’exemple, nous avons récemment développé une peau de gecko innovante : celle-ci consiste en un adhésif sec conducteur et repositionnable sur différents types de surfaces peu importe leur taille, grâce à sa structure originale. ​


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​Chimie et recyclage​

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Pour répondre aux enjeux du traitement et du recyclage des matières, nous suivons deux feuilles de route :

  • l’une pour les matériaux critiques issus des nouvelles technologies de l’énergie, en particulier les batteries Li-ion de véhicules électriques en fin de vie ;
  • l’autre pour les polymères à faible impact environnemental.

Elles visent toutes deux au développement de procédés modulaires adaptables à différentes sources de matières, et à accompagner la transition de la mobilité vers l’électrique. A ce titre, la première traite en priorité les matériaux comme le lithium, le cobalt, le manganèse ou le nickel issus de batteries Li-ion de type NMC.

Notre activité s’étend ainsi des piles à combustible contenant un catalyseur au platine et des matériaux fluorés, aux panneaux solaires contenant de l’argent et du silicium, aux déchets d’équipements électroniques contenant de l’or, ou encore aux aimants de motorisation électrique contenant des terres rares. L’objectif est d’obtenir, après recyclage, des matériaux à un grade de pureté suffisant pour être réintégrés en boucle fermée dans leur filière d’origine. Dans une logique d’éco-circularité et grâce à notre maitrise des différentes étapes, nous privilégions le recyclage des objets développés au CEA pour minimiser leur/notre empreinte environnementale.

Quant à notre feuille de route sur le recyclage des matériaux polymères, elle s’articule autour du traitement et de la réutilisation de matières polymères issues de l’énergie ou de la mobilité, et sur le développement de polymères à faible impact environnemental. Les thermodurcissables et les thermoplastiques en constituent les deux principales familles sur lesquelles nous concentrons nos efforts. Les efforts se concentrent dans deux axes : le recyclage de polymères sous forme d’une nouvelle famille, les vitrimères qui présentent des propriétés de recyclabilité avancées et le développement/formulation de polymères biosourcés. ​

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Notre stratégie repose sur la diversité de nos compétences dans les domaines des matériaux, de l’écoconception et des procédés qui en découlent. Cette expertise nous positionne comme un acteur majeur dans différents secteurs à valeur ajoutée tels que l’impression 3D de pièces originales pour les moteurs électriques, les procédés innovants adaptés aux besoins des industriels, ou encore le recyclage des matières pour suivre la logique de l’économie circulaire.
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