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Composites bio-sourcés : bientôt le « Graal » à Fleurus ?

Date de publication
9 octobre 2017
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composites

Avec un laboratoire universitaire français, Olivier Vandeneynde développe une résine 100% bio. Venez l’écouter à notre P’tit Dej’ Techno.

Notre prochain petit-déjeuner technologique – ce 25 octobre chez InnovaTech, à Gosselies – sera axé sur les composites bio-sourcés. Avec des orateurs issus du pôle Greenwin, des centres de recherche CENAERO, SIRRIS et MATERIA NOVA, Olivier Vandeneynde, le patron de Polyworks, fera le point sur un exemple d’utilisation industrielle de composites bio-sourcés.

Cela n’existe pas encore ? Pas si sûr : avec un laboratoire universitaire français d’agrobiologie, il développe une résine 100% biosourcée et pleine de promesses. Pour venir l’écouter, inscrivez- vous ici. Découvrez plus globalement le contenu de l’atelier p’tit dej composite.

polyworksLes matériaux composites sont des matériaux solides, constitués par l’association de plusieurs autres matériaux aux caractéristiques complémentaires. Le plus classique : de la fibre de verre associée à de la résine polyester. Une association qui confère un ensemble de propriétés notamment mécaniques et chimiques, que chacun des constituants pris isolément ne possède pas.

 » Classiquement », explique Olivier Vandeneynde, spécialiste des matériaux composites depuis une trentaine d’années et CEO de Polyworks Concepts SA (Fleurus), une PME incubée par le WSL et qui emploie 7 personnes, « un matériau composite, c’est l’association d’une fibre (de la fibre de verre dans 9 cas sur 10 mais aussi du carbone, du kevlar…) et d’une résine issue de la pétrochimie (polyester, époxy, vinylester…) ».

Des matières qui se complètent. Si on nous permet une comparaison, le matériau composite, c’est comme un béton armé : la résine, c’est le ciment (bonne résistance en compression) tandis que la fibre, c’est la barre à béton (bonne résistance en traction). L’association des deux nous donne un matériau pourvu de bonnes caractéristiques mécaniques et d’une excellente tenue sous une contrainte de flexion.

Pour en savoir plus sur les matériaux composites, lisez-ceci.

L’industrie automobile, le transport, la construction, l’épuration des eaux

L’entreprise de Fleurus est active sur 4 segments bien particuliers :

polyworks1. Pour l’industrie automobile, qui représente la moitié du chiffre d’affaires de l’entreprise, Polyworks travaille pour des « aménageurs de véhicules » (véhicules destinés à des flottes d’entreprises ou de services publics). L’idée, c’est notamment de transformer des véhicules «privés» en «véhicules utilitaires». Polyworks développe et fabrique également des aménagements pour ambulances et véhicules de police. A la fois pour un gain de poids, et donc une économie de carburant, mais également pour une garantie d’hygiène.

2. Dans le domaine de la construction, Polyworks développe des panneaux destinés à l’intégration «paysagère» des antennes de GSM. En clair, il s’agit de les camoufler les antennes–relais GSM comme l’exige les nouvelles législations. « Polyworks a développé un savoir-faire dans la reproduction de tout relief « .

3. Dans le domaine de l’épuration des eaux, Polyworks réalise des cuves de décantation et d’épuration, ainsi que des couvertures de station d’épuration pour des entreprises privées comme Aquatic Science ou pour des intercommunales, IGRETEC ou INASEP.

4. Enfin, l’entreprise vient de remporter un marché sur 4 ans consistant à rénover les postes de conduite des rames de métro les plus anciennes de la STIB.

Les bio-composites, prochaine révolution des composites?

Olivier Vandeneynde, s’il admet que des innovations incrémentales pourraient encore apparaître sur ce marché, est sûr que la prochaine révolution dans les composites sera celle des bio-composites. Même si, aujourd’hui, la part biosourcée dans ces pièces est encore réduite, essentiellement à cause des résines.

« Cela fait trente ans que je suis actif dans ce milieu et cela fait trente ans qu’on produit les mêmes pièces, quasi de la même façon. Même si certains procédés de fabrication ont évolué (apparition des techniques d’infusion sous vide, et machines de projection simultanée résine / fibre), on ne va pas aller beaucoup plus loin. On arrive à saturation sur le marché ».

Le patron de Polyworks a donc décidé d’investiguer. Si le choix de la fibre biosourcée n’est pas vraiment un problème – il a misé sur la fibre de lin parce que la filière est bien organisée et qu’elle permet le circuit court – celle de la résine est une autre paire de manche.

Sur le marché, on ne trouve pour l’instant que des résines qui n’ont de biosourcé que le nom. Produites par de gigantesques groupes, elles ne présentent qu’un faible taux de matière biosourcée. La première présente une part de « bio » de 10%. La seconde fait beaucoup mieux avec 22%… mais ne livre qu’à la commande de… 120 tonnes de matières. Et à des prix qui ne sont pas réellement concurrentiels…

De premiers travaux de recherche avaient été menés par un centre de recherche et trois industriels wallons, dont Polyworks. La recherche, financée par la Wallonie, n’a pas vraiment abouti.

Une solution via le réseau EEN?

C’est alors qu’Olivier, qui avait mis sa recherche en stand-by, va être contacté par Émilien Watelet, conseiller du réseau EEN chez nos partenaires d’Héraclès. « Vous êtes toujours intéressé par le développement d’une résine biosourcée ? Une université française vient d’en développer une qu’elle qualifie de 100% biosourcée. Et elle cherche un industriel pour la tester ».

Il n’en fallait pas plus à Olivier pour prendre la route. Nous sommes en février 2017. L’université avait elle-même été contactée par des agriculteurs de la région qui avaient mis en culture une plante, notamment sur des terrains à décontaminer. Résultat : les agriculteurs disposaient de plusieurs tonnes de biomasse dont ils ne savaient plus que faire et qu’ils cherchaient à valoriser.

Des tests de résistance au CSTC?

Dans un premier temps, les chercheurs avaient choisi d’en faire un produit isolant. Mais pour réaliser ce produit, il leur fallait une colle. Ils ont donc extrait le jus de la plante, l’ont mélangé avec la biomasse… « Et ils ont abouti à un polymère exploitable ».

Quelques semaines plus tard, Olivier Vandeneynde est revenu au laboratoire universitaire. « Je voulais valider que cette résine fonctionnait avec mon lin ». Quelques manipulations plus tard, il a en effet entre les mains un matériau composite classique… mais 100% biosourcé.

Après avoir signé un accord de confidentialité, puis une « lettre d’intention », déjà assez contraignante pour les deux parties et valable jusqu’à la fin de cette année, Olivier Vandeneynde va passer à la caractérisation du produit. Dès réception des 10 premiers kilos de cette matière, il va faire faire des tests de performance au CSTC. Et s’ils sont positifs et que les prix sont raisonnables, c’est un beau marché qui se profile.

Haro sur le styrène

Le principal problème de la résine, c’est le diluant qui est utilisé pour la fabrication de la résine liquide : le styrène – dont l’odeur vous prend à la gorge dès que vous rentrez dans un atelier qui travaille le polyester – s’évapore à raison de 30% lors du procédé de fabrication et pendant la polymérisation de la résine.

Les risques liés à son usage sont nombreux : classé nocif par inhalation, il provoque des céphalées, irritations, incendies, explosions, dissolutions de matières plastiques. « A terme, les autorités publiques vont siffler la fin de la récréation » pronostique Olivier, « et l’interdire purement et simplement ».

Nouvelles limitations en France

En France, par exemple, de nouvelles valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP) pour le styrène s’appliquent de manière indicative à compter du 1er janvier 2017. Les concentrations de styrène présent dans l’atmosphère des lieux de travail ne doivent pas dépasser, dans la zone de respiration des travailleurs, la valeur de 100 mg/m3 d’air en moyenne sur 8 heures. La valeur limite d’exposition à court terme (sur 15 mn) ne doit pas dépasser 200 mg/m3. Ces valeurs deviendront contraignantes à compter du 1er janvier 2019.

Les recherches menées par le laboratoire d’agrobiologie de l’université française avec Polyworks pourraient déboucher sur une solution durable.

 

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