Quels matériaux biosourcés pour l automobile d aujourd hui et celle de demain? Dr Stéphane DELALANDE Direction des Matériaux et Procédés Innovation

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Diane Chénier
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1 Quels matériaux biosourcés pour l automobile d aujourd hui et celle de demain? Dr Stéphane DELALANDE Direction des Matériaux et Procédés Innovation

2 Plan Introduction Les challenges de l industrie automobile La réduction de l impact environnemental des véhicules Les matériaux dans une automobile La répartition des matériaux Les «plastiques» dans une automobile Les objectifs du groupe PSA d introduction de matériaux verts verts aujourd hui Les zones d application L utilisation des fibres naturelles L utilisation de bio-polymères Conclusions : les matériaux biosourcés de demain Des matériaux à iso cahier des charges Plan

3 Les challenges de l industrie automobile pour une mobilité durable Fournir des avantages supplémentaires aux clients et sociétés Véhicules plus sûrs Adaptés en terme d accessibilité Adaptés en terme d offre Introduction Réduire les émissions des véhicules CO 2 Polluants Réduire l impact environnemental Recyclabilité Matériaux

4 Réduire l impact environnemental des véhicules Moteurs Diminuer la consommation de carburant et les émissions de CO 2 Matériaux Optimiser l utilisation des ressources naturelles Réduction de la masse Matériaux Verts Recyclabilité Réduire l impact des Véhicules en fin de vie Introduction Fabrication Sites industriels iso Réduction de l énergie consommée par véhicule Faibles émissions (particules et CO 2 ) Faible consommation; Moteurs Hybrides

5 Les matériaux dans un véhicule Poids moyen : Kg Les matériaux dans une automobile Métaux : 883 Kg 70,2% Polymères : 278 Kg 22,3% Pour un véhicule de 1257 kg Autres : 94 Kg 7,5%

6 Les matériaux dans une automobile Les matériaux dans un véhicule

7 Les objectifs de PSA pour l introduction de matériaux verts 70% de métaux 100% recyclés 5% de fluides, 5% divers Les matériaux dans une automobile 20% de polymères 150 à 250 kg de plastiques OBJECTIF: 22% Matériaux Verts en 2012 OBJECTIF: 30% Matériaux Verts en 2015 La substitution se fait à ISO cahier des charges

8 Les applications de matériaux verts 19% de matières organiques naturelles (fibres naturelles et cuirs) 2% de bio polymères 79% de polymères recyclés

9 L utilisation des fibres naturelles Les pièces thermoformées Plancher de coffre Tapis de plancher Garniture de coffre Insonorisation de planche de bord Tablette arrière

10 L utilisation des fibres naturelles Les matières injectables Bouchon de dégazage : Remplacement d un polyamide par le PP 30 % chanvre (transversal tous véhicules) Platine de rétroviseur 207 : Remplacement d un PP 30 % FV par le PP 30 % chanvre Avantages : Masse et ACV Panneaux de porte et médaillons : Remplacement d un PP 20% talc par un PP 20% chanvre

11 L utilisation des fibres naturelles L analyse ACV pour une platine de rétroviseur Comparaison PP GF avec PP NF selon normes ISO et Matériaux Emissions Co-produits Energie Déchets

12 L utilisation des fibres naturelles L analyse ACV pour une platine de rétroviseur Bilan environnemental : - 14 % d impact sur le réchauffement climatique - 25 % sur la consommation de ressources non renouvelables - 16 % sur l acidification de l air - 12 % sur la consommation d énergie totale - 43 % sur la consommation d eau - 41 % sur la production de déchets non valorisés + 35 % de déchets valorisés + 98 % d occupation des sols Voies d optimisation : Matière recyclée, économie d énergie dans la fabrication,.

13 L utilisation des bio-polymères Applications de polyamides biosourcés PA 6,10 DuPont CIRCUIT CARBURANT Matière : PA11 CIRCUIT CALOPORTEUR Matière : PA11 Le RILSAN HT pour application aux vannes EGR en remplacement de tubes en aluminium

14 L utilisation des bio-polymèress Les biopolymères non biodégradables Les polyamides Ricin Pétrole Acide amino undécanoique Décaméthylène diamine Acide sébacique Hexaméthylène diamine Acide dodécandioique Diaminobutane PA11 PA1010 PA610 PA1012 PA410 PPA

15 L utilisation des bio-polymères Des polyamides : Comparaison des propriétés Matière PA66 PA12 PA610 PA1010 PPA PA410 Tenue mécanique Tenue glycol - à Tenue carburant Tenue thermique NC %Bio Densité 1,15 1,02 1,08 NC NC NC

16 L utilisation des biopolymères Des polyamides : Applications potentielles CONNECTEURS Matière série : PA66 MB potentielle : PPA, PA610 BOITIER SORTIE EAU Matière série : PA66 MB potentielle : PA610 RACCORD SORTIE TURBO Matière série : PPA pétrochimique MB potentielle : PPA, PA610

17 L utilisation de biopolymères Les PU biosourcés : Les mousses de siège Mousse Polyuréthane Iso-cyanate + Polyol + Catalyseur = Pétrole Pétrole 5 à 30% Amine Remplacement d une fraction des polyols ( de 10 à 25% ) par un polyol d origine végétale Soja, Tournesol, Colza Polyol vert Polymères hydroxylés Grands nombres de groupes -OH

18 L utilisation des biopolymères le PTT : synthèse à partir d un bio alcool

19 L utilisation des biopolymères Le PTT : Des applications potentielles

20 L utilisation des biopolymères D autres bio-polymères disponibles Le PLA : Limitation dûe au cahier des charges

21 Les matériaux bio-sourcés de demain Postulat de base : Travailler à iso cahier des charges Conserver ou améliorer les propriétés mécaniques Ne pas augmenter la masse des pièces (voir la baisser) Le coût!!! Conclusions : les matériaux biosourcés de demain Type 1 : Compromis propriétés mécaniques/tenue en température E : 1000 MPa, RI : 10 kj/m² (E 23 C), HDT (1,8 MPa) : 50 C Type 2 : Haute tenue mécanique/bonne tenue thermique E : 2500 MPa, RI : 5 kj/m² (E 23 C), HDT (1,8 MPa) : 80 C Type 3 : Haute tenue mécanique/haute tenue thermique E : 6000/10000 MPa, RI : 14 kj/m² (E 23 C), HDT (1,8 MPa) : 90/200 C Type 4 : Tenue choc basse température E : 1000 MPa, RC : 20 kj/m² (NE 23 C), HDT (1,8 MPa) : 65 C Type 5 : Tenue en température et au choc basse température E : 2500 MPa, RI : 5 kj/m² (E 23 C), HDT (1,8 MPa) : 65 C Type 6 : Très haute tenue au choc E: 1000 MPa, RI : 50 kj/m² (E 23 C), HDT (1,8 MPa) : 55 C

22 Les matériaux bio-sourcés de demain: développer l utilisation des fibres naturelles Développer des matières techniques présentants : Conclusions : les matériaux biosourcés de demain des tenues aux chocs améliorées, des tenues thermiques améliorées, des rigidités améliorées Projets collaboratifs multipartenaires : Composites fibres naturelles à tenue thermique améliorée pour application sous capot (ex : filtre à air, ) Compatibilisation fibres naturelles matrice PP pour augmenter les propriétés mécaniques et chocs

23 Les matériaux bio-sourcés de demain: les bio-raffineries pour les bio-polymères Conclusions : les matériaux biosourcés de demain 100 % bio-sourcée Partiellement bio-sourcée

24 PP Les bio-polymères : exemples Conclusions : les matériaux biosourcés de demain

25 et maintenant. Disponibilité des volumes de matière Nécessité de développer les fillières dans tous les pays Conclusions : les matériaux biosourcés de demain Polymères biosourcés: opportunités et risques Procédés non encore matures / pétrochimie >> R&D Questions environnementales doivent être levées: Compétition avec la production de nourriture Utilisation des terres cultivables Besoin d ACV complètes pour chaque bio-procédés (fertilisants, transport, OGM ) le développement de l utilisation des composites.

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