Nouveaux Matériaux pour la décarbonisation de l’industrie aéronautique

  • Par Nabil Boutana
    • 7 Nov. 2023
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La décarbonisation de l’industrie aéronautique est devenue une priorité pour faire face à la crise environnementale. À l’instar des autres secteurs industriels qui font face à la crise environnementale, l’industrie aéronautique a ouvert un grand chapitre dans le développement des nouvelles technologies afin de réduire son empreinte carbone.  Pour réussir cette transition énergétique, des efforts considérables sont déployés pour réduire le poids des avions en favorisant l’émergence de nouveaux matériaux composites, voire écocomposites.

Les matériaux composites, notamment les plastiques renforcés de fibres de carbone, se sont généralisés progressivement dans la construction des cellules d’avion, grâce à leur légèreté. Cette qualité se traduit par une consommation de carburant réduite et une voie vers la durabilité.

Dans les années 1950, lorsque le composite à base de fibre de verre a été utilisé pour la conception du Boeing 707, les matériaux composites représentaient seulement 2% de la structure. Actuellement, les modèles d’avions récents que ce soit le Boeing 787 ou l’Airbus A380 sont composés d’environ 50% de matériaux composites (composés généralement de fibres de carbones et d’une résine en polymère) comparativement à 20 % d’aluminium, 15% de titane et 10% d’acier.   

décarbonisation

Toutefois, ces avancées technologiques ne peuvent occulter certaines problématiques liées à l’utilisation des matériaux composites à base de fibre de carbone à savoir l’origine fossile des matières premières, leur recyclage en fin de vie, la toxicité de certains ingrédients, comme le bisphénol A contenu dans les résines époxy et leur coût de production encore supérieur aux matériaux métalliques.

Afin de surmonter ces contraintes technologiques, les ingénieurs aéronautiques travaillent aujourd’hui au développement de nouveaux matériaux écocomposites comme les thermoplastiques recyclables n’émettant pas de composés organiques volatiles et des polluants gazeux.

D’autres pistes de solutions évoquées par l’industrie aéronautique sont le  changement dans le processus de fabrication des composites d’origine fossile par des solutions durables et intelligentes en créant la fibre de carbone à partir de cellulose ou de lignine, les deux principaux ingrédients du bois, grâce à une technique plus efficace. D’après DEMAGY, le fil retenu pour le tissage serait composé de lin et multifilaments de Polyamide 11. En associant la fibre à une résine thermoplastique biosourcée, il serait possible de développer certaines pièces aéronautiques non structurelles comme le capotage ou les intérieurs d’avions.

Une autre Innovation technologique qui a été proposée par Lavoisier Composites est le nouveau matériau composite Carbonium qui est réalisé à partir de sous-produits préimprégnés d’origine aéronautique. Cette approche consiste à valoriser 100% de la matière écartée (fibre et matrice) en pièces composites semi-structurelles et esthétiques. Cette approche permet de concevoir des pièces à faible impact environnemental. Dans leur analyse de cycle de vie, ils ont montré que l’utilisation de Carbonium permet d’économiser 13 kg de CO2 par kg de matière utilisée.   

De multiples solutions sont donc mises en œuvre pour atteindre l’objectif de zéro émission nette de CO2 en 2050 avec nouveaux matériaux composite et applications innovants à l’horizon.

Les entreprises qui innovent dans ce secteur sont susceptibles d’être admissibles à plusieurs programmes de financement, notamment des subventions gouvernementales et des crédit d’impôt de RS&DE.

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Sources :

1-https://aviationweek.com/aerospace/emerging-technologies/bio-sourced-materials-could-make-composites-greener

2-https://www.usinenouvelle.com/article/materiaux-les-avancees-de-la-recherche.N2140917

3-https://www.nae.fr/nae-promeut-lemergence-de-nouveaux-eco-composites-pour-lindustrie-aeronautique/

4-Polytechnique insights : la revue de l’institut Polytechnique de Paris.

Auteur

Nabil Boutana
Nabil Boutana

Consultant senior R&D

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