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la défense des droits et des intérêts des familles nombreuses ou normales, comprenant trois enfants. Ce prix est décerné à M. Viguier, vice-président de la Chambre syndicale des ingénieurs. Une mention honorable est attribuée à M. le docteur Foveau de Chavignolles. La session étant devenue publique, M. Edouard Le Roy donne lecture d'une commission de M. Eugène Ritter, correspondant de l'Académie à Genève, sur "l'organisation de l'enseignement". L'Académie se constitue de nouveau en comité secret pour la discussion des titres des candidats présentés au fauteuil d'académicien libre, vacant par suite du décès de M. Hebrard de Vitré. La commission spéciale
du décès de M. Hebrard de Vitré. La commission spéciale présente en première ligne MM. André Lebon, Georges Risler et Rodocanachi; en seconde ligne, M. Louis Arnould. L'étrange fugue d'une fillette, – Le 19 octobre dernier, une fillette de 14 ans, pendant l'absence de ses parents, fermiers à Ovezhobaire (Béarn), quittait la maison paternelle. Malgré les plus actives recherches, on ne put rattraper l'enfant. Hier soir, le fermier G. entendit des cris plaintifs provenant de la grange. S'éclairant d'une lanterne, il s'y rendit. À sa grande stupéfaction, il découvrit une fillette en haillons, les yeux hagards; amaigrie et extrêmement farouche.
fillette en haillons, les yeux hagards; amaigrie et extrêmement farouche. On reconnut que l'enfant était la petite Paule; disparue depuis six semaines. Transportée à l'hôpital, les médecins jugèrent son état des plus alarmants. L'enfant, qui semble avoir parfaitement raisonné, se cachait dans la grange de M. G. et le soir se rendait dans la porcherie; où elle mangeait le reste de la nourriture des animaux. Un drame de la folie s'est déroulé à Ovezhobaire; Mme G., âgée de 27 ans, femme d'un adjudant du régiment d'artillerie, qui donnait, depuis un certain temps, des signes de déséquilibre mental, a frappé son
certain temps, des signes de déséquilibre mental, a frappé son mari de quatre coups de couteau à la tête; Le maréchal des logis chef intervenant, Mme G. tua également le maréchal, mortellement. Elle se tua ensuite de plusieurs coups de couteau à la tête, lui sectionnant l'artère temporaire. On eut toutes les peines du monde à maîtriser la démente, qui a été internée.
REVUE MENSUELLE FONDÉE EN 1794 N°60 FRANCE "65e ANNÉE RANGER N°984 ANNALES DES MINES LES SUBSTITUTIONS DE MATIÈRES PREMIÈRES PECHINE, aluminium, électrométallurgie et métaux cuivreux, métallurgie fine et matériaux avancés 23, rue Balzac, 75008 Paris. Tél. (1) 561-61-61 ISSN 0003-4282 ANNALES DES MINES revue mensuelle fondée en 1794 Energie • Matières premières • Industrie • Technologie • Environnement 191e année n°7 juillet 1984 sommaire LES SUBSTITUTIONS DE MATIÈRES PREMIÈRES Avant-propos par J. SYROTA La contribution des substitutions à la réduction de la vulnérabilité par M. FERRIER Les substitutions de matériaux : la situation américaine par J. BODELLE Substitution des matières
: la situation américaine par J. BODELLE Substitution des matières premières : situation japonaise par P. DAIGNIÈRES La substitution des matières premières minérales : aspects technico-économiques par Ph. BEUTIN Les matériaux de l'industrie aérospatiale et les solutions de substitution par J. BALAZARD Le développement des plastiques renforcés dans l'industrie automobile par M. FERNANDEZ et B. MAES Les substitutions dans l'emballage métallique par J.R. DENISET Substitution des métaux par les céramiques par F. THEVENOT, G. FANTOZZI, M. LEJEUNE Les substitutions de matériaux par M. BAYEN et A.Y. PORTNOFF CHRONIQUES ET DIVERS Statistiques permanentes 80 RESUMES I à VIII table des annonceurs
Statistiques permanentes 80 RESUMES I à VIII table des annonceurs PUK 2e couv. Rédacteur en Chef Henri DENIAU Abonnement annuel : (TVA 4 % incluse) Avec supplément juridique : France 597 F Étranger 695 F Revue seule : France 493 F Étranger 574 F REDACTION : Annales des Mines 9, rue Georges Pitard, 75015 Paris. Tél. (1) 842-64-64 ABONNEMENTS : GEDIM 19, rue du Grand-Moulin, 42029 Saint-Étienne Cedex. Tél. (77) 32-46-13. CCP Lyon 266-03 P. La vente au numéro s'effectue également à Paris 35, rue des Petits-Champs, 75001 Paris. Tél. (1) 296-96-20 PUBLICITÉ : Régie Publicité Industrielle 36, rue du
(1) 296-96-20 PUBLICITÉ : Régie Publicité Industrielle 36, rue du Fer-à-Moulin, 75005 Paris. Tél. (1) 707-53-39. Avant-propos Les substitutions de matières premières : un enjeu national par Jean SYROTA ingénieur en chef des Mines, directeur général de l'Energie et des Matières premières La France, à l'instar de tous les pays européens, ne dispose pas dans son sous-sol de la plupart des ressources en matières premières non énergétiques nécessaires à son industrie. Aussi a-t-elle développé une politique visant à pallier les inconvénients et les risques issus de cette situation : inventaire complet du sous-sol, recherches océaniques, économies et récupération de matières
complet du sous-sol, recherches océaniques, économies et récupération de matières premières, coopération avec les pays producteurs, renforcement des opérateurs français, stockage de précaution, meilleure connaissance des flux de matières... Les substitutions de matières premières entre elles et de matériaux aux matières premières sont au nombre des éléments de cette politique : on peut ainsi desserrer l'étau de nos approvisionnements par l'utilisation de substances incorporant plus de valeur ajoutée nationale, voire des matériaux totalement élaborés sur notre territoire. D'autre part, des substitutions qui auraient été étudiées et mises au point, mais pas mises en œuvre parce que le contexte économique ne
pas mises en œuvre parce que le contexte économique ne le justifiait pas, peuvent constituer en cas de crise des éléments de réponse appropriés. Enfin, cette politique est parmi les plus séduisantes car elle conforte un effort de recherche et de technologie qui, à long terme, est de nature à doter notre industrie d'un savoir-faire spécifique pour les nouvelles substances mises au point. Autant d'atouts fondent incontestablement l'appui que les pouvoirs publics apportent à la politique de substitutions de matières premières ; mais chaque élément de la politique des matières premières a sa contribution propre, ses effets diversifiés et complémentaires,
premières a sa contribution propre, ses effets diversifiés et complémentaires, et les substitutions ne sont qu'une composante de cette politique, qui perdrait son sens hors de la présence des autres incitations ou réalisations. Elles visent essentiellement le long terme, alors que le court terme est mieux couvert par le stockage de précaution et la politique d'économie. La contribution des substitutions à la réduction de la vulnérabilité par Michel FERRIER ingénieur en chef des Mines, directeur de l'Observatoire des matières premières, ministère de l'Industrie et de la Recherche (direction générale de l'énergie et des matières premières) La France est peu pourvue
l'énergie et des matières premières) La France est peu pourvue en matières premières minérales, alors que celles-ci sont presque toutes indispensables à l'économie nationale. Dans le passé, la situation la plus fréquente était celle d'une production excédentaire, mais quelques circonstances avaient montré les dangers d'une rupture d'approvisionnement pour certains produits et des essais de substitutions avaient été conduits avec plus ou moins de succès. Si les substitutions contribuent à éviter les pénuries, il existe d'autres mesures préventives efficaces, telles que la menace de recourir, en cas de crise, à d'autres sources d'approvisionnement ou à d'autres techniques. Depuis de nombreuses années,
sources d'approvisionnement ou à d'autres techniques. Depuis de nombreuses années, les matières premières ne sont plus considérées, en France, comme un fer de lance de l'activité économique, un secteur à vocation d'entraînement. Pour autant, elles n'ont pas perdu toute importance dans l'activité du pays et leur impact dans les agrégats nationaux en témoigne : — environ 200 000 emplois en France ; — plus de 15 000 emplois à l'étranger dans des entreprises de droit français ; — environ 10 milliards de francs de déficit dans la balance commerciale. PÉNURIE ET VOLONTÉ DE SUBSTITUTION Mais, plus encore que par leur
ET VOLONTÉ DE SUBSTITUTION Mais, plus encore que par leur apport à la collectivité nationale, les matières premières doivent être envisagées sous l'angle de leur nuisance potentielle : qu'adviendrait-il si elles venaient à manquer ? Assurément la situation est comparable à celle de l'énergie, et force est de reconnaître deux traits dominants : — notre pays est globalement très mal pourvu en matières premières minérales ; — à quelques exceptions près, toutes ces matières sont indispensables. Toutefois, alors que pour le pétrole le problème était brutalement et intensément posé en 1973 puis souligné en 1979, pour les substances non énergétiques,
1973 puis souligné en 1979, pour les substances non énergétiques, le risque était connu depuis beaucoup plus longtemps, et s'était même matérialisé parfois, mais avait rarement été pris en compte avec des moyens appropriés. En effet, la situation la plus fréquente était inverse : l'excès de production y rendait impossible toute rupture d'approvisionnement et mettait à mal les ressources des opérateurs miniers, en particulier des sociétés minières nationales. Quelques circonstances avaient pourtant mis en évidence les conséquences très fâcheuses des ruptures d'approvisionnement : c'est ainsi que, durant la guerre de Corée, les Etats-Unis ont durement ressenti l'embargo soviétique sur le
Corée, les Etats-Unis ont durement ressenti l'embargo soviétique sur le manganèse ; en l'absence de toute ressource de ce métal sur son sol, connaissant son usage dans le processus d'élaboration de l'acier et l'importance d'une production de masse pour subvenir aux besoins de la guerre engagée sur le continent asiatique, ce pays a cherché à se passer de manganèse ; hélas, aucune substitution n'a été possible. Plus récemment, un nouvel embargo soviétique de fait, vraisemblablement en partie involontaire, a porté sur l'éponge du titane : il a déclenché des mécanismes de spéculation sur la demande dans le monde occidental, aboutissant
de spéculation sur la demande dans le monde occidental, aboutissant à une très importante restriction des approvisionnements de ce métal en France. Des substitutions étaient, dans beaucoup de cas, possibles, mais à des coûts plus élevés, avec des performances très souvent moindres ; de sorte qu'elles ont peu été mises en œuvre et que la conséquence principale a été un retard dans la fabrication des équipements incorporant du titane, notamment dans le programme aéronautique. Un troisième événement permettra de caractériser un autre type de réaction à un défaut d'approvisionnement : les troubles du Shaba au Sud du Zaïre en 1979
les troubles du Shaba au Sud du Zaïre en 1979 ont tarité, pendant quelques mois, l'approvisionnement en cobalt issu de ce pays. Bien que les troubles sociaux et ethniques qui étaient à l'origine de l'arrêt des mines aient trouvé une issue en quelques semaines, la désorganisation de l'outil de production a duré de nombreux mois. Les quantités disponibles dans le monde ont été sérieusement réduites ; les prix ont flambé, passant de 7 ou 8 $/lb à plus de 40. Des substitutions ont été recherchées sous la pression économique des coûts. Dans de nombreux cas elles ont été trouvées, et
coûts. Dans de nombreux cas elles ont été trouvées, et ont ensuite perduré malgré la chute ultérieure des cours, de sorte que la consommation mondiale actuelle est encore inférieure de moitié à celle qui s'était stabilisée de 1976 à 1979 à 1 200 t par an ; aucun signe sérieux de reprise ne semble s'engager, malgré des cours revenus à un niveau raisonnable : environ 12 $/lb. Trois crises, et trois tentatives de substitutions ayant abouti à des résultats très différents, qui n'autorisent donc pas à traiter de façon univoque l'importance de ce mode d'action pour prévenir ou guérir les
l'importance de ce mode d'action pour prévenir ou guérir les ruptures d'approvisionnements. Mais avant d'examiner la contribution multiforme des substitutions à la réduction de la vulnérabilité, force est de mettre en évidence le contexte dans lequel se fait cet effet : la pression aux substitutions a bien d'autres motifs que la parade aux crises, quant à la pénurie, elle trouve d'autres voies pour la résorber. LES MOBILES DES SUBSTITUTIONS ENTRE MATIÈRES PREMIERES Depuis la plus haute Antiquité, les matières se sont remplacées les unes les autres dans la fabrication des outils, sous l'effet combiné de performances accrues dans l'objet final
outils, sous l'effet combiné de performances accrues dans l'objet final ou d'une plus grande facilité de fabrication. Plus généralement, le critère du coût à service rendu final inchangé a servi d'arbitre pour les substitutions. Mais les phénomènes réels n'ont pas eu la limpidité que ce critère pouvait laisser imaginer : beaucoup d'évolutions ont eu besoin de "catalyseurs" pour tracer le chemin vers une évolution qui n'était a priori que potentielle ; en effet, le coût d'un produit n'est connu que lorsque son élaboration est effective ; sa demande ne se réalise que lorsque l'offre est faite et, en partie, réciproquement.
réalise que lorsque l'offre est faite et, en partie, réciproquement. On comprend, dès lors, que les opérateurs industriels ne sont quelquefois pas en mesure d'initier chacun séparément le processus de substitution et que les pouvoirs publics apportent alors le coup de pouce qui réalise le synchronisme ou le déséquilibre additionnel provocateur du mouvement. C'est à ce type de causalité que doit être rattachée par exemple la substitution de l'aluminium au cuivre dans beaucoup d'applications où ces métaux servent de conducteur de l'électricité. En effet, non seulement l'aluminium a très longtemps été moins cher que le cuivre à poids égal, mais
été moins cher que le cuivre à poids égal, mais avec une densité trois fois moindre, son coût réel par unité de volume, ou son coût à capacité de conduction identique est grossièrement 2 ou 3 fois plus faible, compte tenu des surcoûts induits par un dimensionnement accru. Comment s'est effectué et s'effectue encore aujourd'hui le transfert ? Une première étape se situe pendant la seconde guerre mondiale : les approvisionnements en cuivre font défaut et le peu de métal jaune qui parvient est prioritairement affecté aux fabrications d'armement. L'usage de l'aluminium est alors proposé et mis en œuvre sous
de l'aluminium est alors proposé et mis en œuvre sous l'effet de la nécessité ; improvisé, il conduit à des déboires : les connexions s'oxydent. Après guerre, le souvenir de ces incidents reste vivace chez les installateurs électriques, de sorte que le retour au cuivre est total. A-t-on réglé les difficultés techniques, que personne ne se lance dans un retour à l'aluminium ; l'utilisateur final, mal informé, ne veut pas courir de risques ; l'installateur ne veut pas engager les frais de formation de son personnel sans certitude et les grossistes ne sont guère enclins à proposer des produits qui
grossistes ne sont guère enclins à proposer des produits qui réduiraient la valeur absolue de leurs marges ; le système est donc bloqué, malgré l'intérêt national en termes de devises et l'intérêt économique des utilisateurs. Seuls des acteurs économiques ayant la capacité de décision sur plusieurs maillons de la chaîne, comme EdF, s'y lancent. Faute d'aliens extérieurs, l'incitation des pouvoirs publics a été nécessaire ; mais dans le contexte actuel, cette substitution s'effectue totalement hors de toute idée de réduction de vulnérabilité car les menaces sur notre approvisionnement en cuivre sont très minces et l'association des pays exportateurs de bauxite
sont très minces et l'association des pays exportateurs de bauxite (IBA) est probablement plus à redouter que son homologue, le Conseil intergouvernemental des pays exportateurs de cuivre (CIPEC). Coût d'utilisation et poids dans la balance nationale des paiements sont donc les moteurs essentiels des substitutions, mais ils agissent sur le long terme ; la rapidité de leur effet dépend de facteurs exogènes dont les crises passagères peuvent être des éléments importants. LES RIPOSTES À LA PÉNURIE ET LES ANTIDOTES Symétriquement, les substitutions ne sont pas la seule parade à la pénurie de matières premières. Tous les gouvernements des pays industrialisés
pénurie de matières premières. Tous les gouvernements des pays industrialisés ont développé une panoplie de politiques visant à prévenir les crises ou à en limiter les effets, dans le court ou le long terme. Certaines modifient la situation dans laquelle un pays se trouverait au moment du déclenchement éventuel d'une crise, et le placent donc, préventivement, dans un état plus favorable : les économies de matières premières, au-delà de leur effet ponctuel, permettent d'acquérir un savoir-faire durablement plus économe et de disposer d'installations qui réduisent effectivement la consommation présente aussi bien que future. L'amélioration des processus de recyclage met en
bien que future. L'amélioration des processus de recyclage met en place des circuits et des outils de récupération dont la collectivité nationale est ensuite dotée de façon pérenne. Enfin, une meilleure exploration du sous-sol national peut contribuer à des mises en exploitation de gisements nouveaux. Toutes ces actions concourent à réduire la part de l'approvisionnement dépendant de l'étranger, donc à minimiser l'effet d'une rupture des approvisionnements. Par ailleurs, d'autres dispositions visent à réagir une fois la crise avérée ou à disposer de moyens pour cette réaction : le stockage de précaution répond à ces critères ; inutile hors situation de
précaution répond à ces critères ; inutile hors situation de manque grave, il sert, dans ces circonstances, à fournir les besoins jugés prioritaires dans l'économie nationale. Enfin certaines mesures ont un effet dissuasif à l'égard de crises qui ne seraient pas fortuites : la prospection des richesses sous-marines est de cette nature : bien que dépendante de progrès technologiques à venir, l'exploitation de nickel, de cobalt et de manganèse dans les nodules sous-marins est envisageable pour les prochaines décennies ; l'attitude des producteurs terrestres de ces matières déterminera en grande partie le rythme des travaux de recherche technologique et de
partie le rythme des travaux de recherche technologique et de prospection, accélérant ainsi éventuellement le terme de l'exploitation effective. Les substitutions participent de ces trois approches, modifiant durablement la consommation, fournissant des moyens appropriés de réaction et, dans une certaine mesure, dissuadant certaines opérations spéculatives. Elles ont donc un triple intérêt, mais l'analyse de leur contribution est parfois obscurcie par cette multiplicité de fonctions. Aussi convient-il de les étudier. LA PLACE DES SUBSTITUTIONS DANS LE DESSERREMENT DES CONTRAINTES D'APPROVISIONNEMENT Pour la plupart des métaux de base, les substitutions visent systématiquement des opérations qui augmentent la valeur ajoutée nationale, soit, par
des opérations qui augmentent la valeur ajoutée nationale, soit, par exemple, en remplaçant des importations de métal par l'achat du minerai d'un autre métal, soit en proposant un matériau plus élaboré dont la fabrication puisse être réalisée en France. La substitution cuivre-aluminium est du premier type : nous importons le cuivre à l'état de blister ou de métal et l'aluminium, en grande partie, sous forme de bauxite. Les recherches sur les possibilités de réalisation de batteries sans plomb ressortissent du second : le métal, dont nous importons la plus grande part, y serait remplacé d'ici à 5 ou 10 ans
part, y serait remplacé d'ici à 5 ou 10 ans par des polymères conducteurs dont l'étude est conduite aujourd'hui par Elf et par la CEAC. Une fois la substitution réalisée, la communauté nationale se trouve dans une situation améliorée à tous égards. En effet, non seulement les agrégats nationaux sont confortés (produit intérieur accru, déficit commercial réduit...), mais la vulnérabilité à une crise éventuelle est réduite. Cette convergence des effets positifs justifie donc l'action dans un domaine qui, à première vue, peut paraître secondaire, compte tenu des risques assez faibles. Il en va tout différemment des métaux dits « stratégiques
Il en va tout différemment des métaux dits « stratégiques » et des métaux d'alliage. En effet, la concentration de leur provenance sur un tout petit nombre de pays a conduit toutes les nations industrialisées à réfléchir à leur vulnérabilité. Toutes ont entrepris des travaux scientifiques ou technologiques pour trouver des parades à une rupture d'approvisionnement, même au prix d'un surcoût ou de recherches longues. Dans ce cas, nul avantage économique en période normale ; le seul intérêt des substitutions est de permettre, face à la crise, des réponses appropriées. Un rapide tour d'horizon des principales directions suivies, en France
Un rapide tour d'horizon des principales directions suivies, en France et dans le monde, permettra de juger des potentialités et de saisir les limites actuelles de ces actions, ainsi que l'étroite imbrication entre les travaux qui peuvent déboucher sur des substitutions, des économies ou une combinaison de ces deux modes d'action. Pour le cobalt, alors que dans les alliages Al-Ni-Co l'essentiel est déjà fait, pour les aciers alliés destinés aux outils de coupe des substitutions sont à l'étude qui permettraient de réduire la consommation de cobalt, au profit de celle du vanadium ou du tungstène ; le remplacement de ces
du vanadium ou du tungstène ; le remplacement de ces aciers par des céramiques est aussi imaginable, mais ne fait l'objet que de travaux de toute première expérimentation. Au total, on n'espère guère une réduction supérieure à 20 % de la consommation française à échéance de 5 ou 10 ans. Pour le chrome, l'une des substances les plus vulnérables, de nombreuses études sont en cours pour trouver des substituts dans la plupart des applications, notamment pour le traitement de surface et l'usage réfractaire ; toutes les solutions conduisent à des surcoûts qui, aujourd'hui, prohibent leur mise en application sérieuse ou
surcoûts qui, aujourd'hui, prohibent leur mise en application sérieuse ou même la mise au point technologique en vraie grandeur. Quant aux aciers inoxydables, leur teneur en chrome est certes modulable suivant les applications et selon les traitements thermiques appliqués, mais on conçoit mal de fabrication de tels aciers sans chrome. Les véritables substitutions ne peuvent porter que sur les produits finals : une casserole émaillée remplace-t-elle vraiment une casserole en inox ? Pour le manganèse, depuis de très nombreuses années, on évoque les possibilités de désulfuration à l'hydrogène qui permettraient de se passer de manganèse. Contentons-nous de constater que rien
de se passer de manganèse. Contentons-nous de constater que rien n'a encore été fait dans ce sens et que rien ne semble en préparation sérieuse ; tout au plus peut-on mesurer une lente décroissance des consommations de manganèse à la tonne d'acier produite, due principalement à la part croissante des fours électriques. Le platine, métal dont la presque totalité provient d'URSS et d'Afrique du Sud, est un catalyseur considéré aujourd'hui comme irremplaçable dans l'industrie chimique ou pétrochimique. Il est donc une substance clé de notre vulnérabilité. De très nombreux travaux, depuis plus de 20 ans, ont tenté de mettre en
depuis plus de 20 ans, ont tenté de mettre en évidence des solutions alternatives, chaque fois sans succès, dans quelques pays que les travaux aient été effectués ; aussi, face à tant d'échecs, les tentatives ont-elles été quelque peu réduites ces dernières années. Selon des informations récentes, aux États-Unis, on fonderait quelques espoirs sur des matières nouvelles, les zéolites, comme agent catalysant ; bien des travaux sont cependant encore nécessaires avant qu'on puisse parler de substitution raisonnable de platine. Citons enfin pêle-mêle : le tungstène auquel on peut substituer du carbure de titane ou bientôt des céramiques ; le molybdène