Nanotechnologies : le « plus » environnemental

Plus récemment, les nanotechnologies ont pénétré notre quotidien avec l’arrivée de nanoparticules conférant de nouvelles propriétés/fonctionnalités à des produits usuels (textile, cosmétique, automobile, loisir…).

Mais les nanotechnologies sont bien plus que cela, elles sont la promesse de nouveaux modes de production plus économes en énergie et plus respectueux de l’environnement. Plus qu’un effet de mode, les nanotechnologies représentent un véritable espoir de révolution industrielle !

En effet, il est intéressant de noter que finalement l’industrie manufacturière a peu évolué depuis ses débuts. La fabrication d’un produit passe toujours par l’extraction de matières premières en grande quantité, qui sont ensuite transformées au cours de nombreuses phases de process industriel. Au cours de cette chaîne de fabrication, les quantités d’énergie dépensées sont colossales et les volumes de déchets produits importants, même si la tendance actuelle est de limiter ces deux aspects. Ce constat est identique dans des industries comme la microélectronique où l’on dépose, polie, photo-révèle des couches toujours plus petites.

Les industriels partent également de matières premières « macro » pour obtenir un produit (approche topdown). Les nanotechnologies veulent ouvrir de nouvelles voies de production. L’idée originale de Richard Feynman en 1959 suggère de produire à partir de l’atome (logique bottom-up): manipuler, contrôler, diriger la matière pour produire l’objet désiré. Cette approche, certes encore aujourd’hui futuriste et qui montre rapidement ses limites de production industrielle (imaginons le temps qu’il faudrait pour construire une voiture en manipulant les atomes 1 à 1 !), permettrait de réduire drastiquement les quantités de déchets produits tout en réduisant les dépenses énergétiques. Les nombreux développements actuels à travers le monde posent les bases d’une nouvelle culture industrielle « cleantech ». Déjà de premières démonstrations d’auto-assemblage d’atomes sont proposées, des moteurs moléculaires voient le jour. On est certes loin de la production de masse, mais la révolution est en marche.

Alors, en attendant la concrétisation à long terme de ces développements, en quoi les nanotechnologies participent-elles à rendre « notre planète plus propre » ? Force est de constater que les exemples sont nombreux et variés dans ce domaine renforçant le lien historique entre nanomatériaux et cleantechs.

Regardons pour nous en convaincre 5 exemples issus de notre environnement quotidien :

Les nanoproduits comme solutions pour diminuer la consommation en carburant

1- La société Oxonica commercialise le produit Envirox (nanoparticule d’oxyde de cérium). Cet additif, une fois ajouté au diesel diminue la consommation en carburant. Une étude sur une flotte de cars anglais montre une économie annuelle de 5% de carburant.

2- L’introduction de nanoparticules de silice dans un pneu (par exemple : le pneu Energy de Michelin ou le pneu S drive de Yokohama) diminue la résistance au roulement ce qui a un impact direct sur la quantité d’énergie nécessaire pour faire avancer le véhicule. A titre d’exemple, le pneu Energy de Michelin permet d’économiser 0,2L d’essence aux 100 kms ce qui se traduit au niveau des rejets de CO2 par un gain de 4g de CO2 sur les 30g de réduction que doivent réaliser les constructeurs automobiles (soit 15% des objectifs fixés en 2012).

3- Des microcapsules pour une agriculture plus efficace et moins polluante

L’insecticide Karate (Syngenta) permet le contrôle des cultures de coton, de riz et de soja. A l’aide de capsules proches des dimensions nano, le principe actif est réparti uniformément sur la surface de la feuille permettant une protection rapide, ciblée et efficace. Les quantités de pesticides peuvent donc être diminuées tout en ayant le même rendement de productivité.

4- Les nanotechnologies à l’assaut du photovoltaïque

Le chimiste allemand Michael Grätzel a mis au point un nouveau type de cellules photovoltaïques Elles reposent sur des cellules en nano-couches sensibilisées par colorant. Elles peuvent produire de l’électricité dans un milieu à faible luminosité et à l’intérieur. Au-delà des performances techniques, cette technologie offre les promesses de produire des systèmes à bas coût. Actuellement, cette technologie est utilisée pour la production commerciale de lampes LED et de chargeurs de batteries pour le marché africain.

5- Des nanostructures pour améliorer l’efficacité énergétique de nos bâtiments

La gamme de produits nanogel (société Cabot) est constituée de granulés nanoporeux qui peuvent être coulés dans un panneau de vitrage transparent ou bien mis sous forme de rouleaux de tissu feutré translucide. Ces matériaux présentent un niveau d’isolation 2 à 4 fois supérieur à celui des matériaux classiques tels le polystyrène, les laines minérales, les isolants naturels… L’utilisation de ces matériaux semble donc tout à fait indiquée dans le cadre de projet de maisons passives.

Il est important de comprendre que les nanotechnologies, sujet généralement controversé, sont aussi historiquement associées à des promesses de nouveaux modes de production plus respectueux de l’environnement.

Au-delà de ces aspects futuristes, il existe bon nombre d’exemples de nanoproduits qui participent aujourd’hui à un plus environnemental sur des sujets aussi sensibles que la réduction des émissions CO2, l’efficacité énergétique dans le bâtiment, le développement de nouvelles sources d’énergies renouvelables. En cela, on peut affirmer que les nanotechnologies font véritablement partie de la sphère des cleantechs !

Par Vincent Pessey,
Responsable du pôle d’expertise Nanotechnologies d’ALCIMED