Le secteur automobile s’engage de plus en plus pour réduire son empreinte environnementale, et plus spécifiquement ses émissions de CO2. La tâche s’annonce complexe, car les émissions sont générées à de nombreux niveaux, qui vont “du berceau à la tombe”. A quelles conditions le choix des matériaux utilisés pour réaliser des automobiles peut-il avoir un impact significatif sur l’objectif de réduction des émissions ?

 

Les matériaux sont un levier efficace pour réduire les émissions de CO2 par une diminution de la masse des véhicules

Les matériaux sont un levier significatif de réduction du CO2 émis par les automobiles

Source : Presans et ICCT 2014

Le choix des matériaux a un impact direct sur la masse du véhicule, donc sur sa consommation d’énergie, et donc sur ses émissions de CO2. La relation entre la masse et le niveau d’émissions a été largement étudiée et peut être facilement estimée. 

Le potentiel de réduction de la masse reste important en utilisant des matériaux plus coûteux (composites), et/ou un traitement industriel amélioré (par exemple, impression 3D).

Toutefois, le choix des matériaux doit prendre en compte l’ensemble du cycle de vie, ainsi que d’autres contraintes telles que le coût et la réglementation. Il doit également tenir compte des fonctions liées à la gestion de l’énergie (par exemple, l’électronique de puissance ou la gestion thermique des batteries) et à la durée de vie à bord (par exemple, la climatisation), qui peuvent n’avoir aucun impact visible sur les émissions de CO2 telles que définies par la réglementation en vigueur.

 

La réduction des émissions de CO2 est en concurrence avec la satisfaction d’autres contraintes

Optimiser les émissions de CO2 en exploitant le levier des matériaux signifie : 

  • Réduire la masse ;
  • Optimiser l’efficacité énergétique ;
  • Prendre en compte l’utilisation et le cycle de vie des véhicules.

Pour une fonctionnalité/optimisation donnée, il faut se concentrer sur : 

  • l’optimisation des coûts ; 
  • Les contraintes réglementaires portant sur les matériaux (par exemple, REACH, VHU, RoHS, les normes EURO X et leur équivalent au niveau mondial)

Une approche efficace pour le meilleur choix de la combinaison de matériaux devrait prendre en compte :

  • Le coût effectif net = coût – avantages en termes de CO2 1;
  • {Produit + processus} (volumes prévus / optimisation des processus industriels).

 

Les véhicules contiennent une grande variété de matériaux pour des utilisations diverses, et les constructeurs n’ont qu’une connaissance partielle de leur impact en termes d’émissions

Les véhicules contiennent une variété de matériaux pour une variété d’usages résultant d’efforts incessants de la part de l’industrie automobile :

  • Pendant des décennies (années 70′) : optimiser les contraintes {masse faible, coût faible}.
  • Tendance récente (<10 ans) : s’attaquer à la réduction des émissions de CO2

Diverses caractéristiques physiques des matériaux sont à l’étude, en relation avec la masse : résistance mécanique, amortissement, tribologie, thermique, électromagnétique, etc.

Les progrès dans le domaine des matériaux sont vastes, rapides, et s’accompagnent de nouveaux défis (par exemple, la transformation des portefeuilles mondiaux de recherche et d’innovation dans le domaine des plastiques sous l’influence de la quête de soutenabilité).

La relation avec les émissions de CO2 n’est pas bien connue de l’industrie automobile.

Les matériaux sont un levier significatif de réduction du CO2 émis par les automobiles

Sources : SIA (déc. 2018) et Presans.

 

Les matériaux sont un levier environnemental significatif que le secteur automobile doit maintenant explorer à fond !

Malgré la complexité, il est possible de trouver le compromis optimal de matériaux pour contribuer de manière significative à l’objectif de réduction des émissions de CO2. Le nombre de possibilités est cependant extrêmement élevé. Presans peut vous accompagner pour approcher la question composante par composante, afin d’identifier une solution satisfaisante.

Notes

  1. En fonction de la valeur marchande du CO2.

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