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les effets à contrebalancer, rupture d'approvisionnement ou évolution erratique des prix, auront disparu ? Le débat est posé aux Etats-Unis. Sans qu'il soit absolument tranché, la réponse généralement apportée est négative et, se retranchant derrière la protection de son stock stratégique, le gouvernement fédéral semble se résoudre à limiter son intervention à ses seuls appuis aux actions de recherche et de développement. ANNEXE Substitution de métaux stratégiques — Programme COSAM (NASA) Organisme concerné Métal étudié Alliages étudiés Columbia University Co Purdue Special Metals Corp. Waspalloy, U700 U720, Nimonic 115 Battelle Columbus NASA Lewis Research Center NASA Lewis Research Center Co PM U 700, René 150 Case Western University Co-Ta Mar-M 247 NASA Lewis Research Center Michigan Technological Univ. General Electric » Mar-M 247 B 1900 TRW » NASA Lewis Research Center Case Western Nb IN 718 Étude de composés intermétalliques NASA Lewis Research Center déformations mécaniques Stanford de FeAl, NiAl, CoAl Darmouth College Ductilité de NiAl Texas A & M Modules de FeAl, NiAl, CoAl Illinois Institute of Technology Diagrammes de phase Substitution des matières premières : situation japonaise par Pierre DAIGNIÈRES ingénieur civil des Mines, responsable du secteur énergie au poste d'expansion économique à Tokyo L'économie japonaise n'a pas été jusqu'ici à la pointe des substitutions de matières premières, en raison de la faiblesse relative des programmes d'armement et d'aéronautique et du poids des fabricants de matériaux traditionnels. En outre, ces substitutions ne bénéficient pas de subventions publiques. Cependant, le développement récent des industries de pointe a eu un effet d'entraînement qui a surtout porté sur les biens de consommation. Très dévoreuse de matières premières avec des volumes de production (100 Mt d'acier, 90 Mt de ciment, 8 Mt de plastiques) ou de consommation (1,6 Mt d'aluminium, 10" m3 de bois, ...) considérables, l'économie japonaise n'a cependant jusqu'ici guère fait que suivre avec un certain retard les évolutions/substitutions engagées dans les autres pays industrialisés. À cela deux raisons principales : — la faiblesse jusqu'à une date récente des programmes aéronautiques et d'armement réduisant beaucoup les débouchés à attendre de recherches coûteuses de nouveaux matériaux ; — le poids économique,
été jusqu'ici à la pointe des substitutions de matières premières, en raison de la faiblesse relative des programmes d'armement et d'aéronautique et du poids des fabricants de matériaux traditionnels. En outre, ces substitutions ne bénéficient pas de subventions publiques. Cependant, le développement récent des industries de pointe a eu un effet d'entraînement qui a surtout porté sur les biens de consommation. Très dévoreuse de matières premières avec des volumes de production (100 Mt d'acier, 90 Mt de ciment, 8 Mt de plastiques) ou de consommation (1,6 Mt d'aluminium, 10" m3 de bois, ...) considérables, l'économie japonaise n'a cependant jusqu'ici guère fait que suivre avec un certain retard les évolutions/substitutions engagées dans les autres pays industrialisés. À cela deux raisons principales : — la faiblesse jusqu'à une date récente des programmes aéronautiques et d'armement réduisant beaucoup les débouchés à attendre de recherches coûteuses de nouveaux matériaux ; — le poids économique, technique et « social » de certains producteurs, au premier rang desquels les sidérurgistes développant et améliorant sans cesse les matériaux traditionnels. Par ailleurs, à la différence de la substitution d'énergie primaire, celle des matières premières ne bénéficie en soi d'aucun encouragement de la part des pouvoirs publics et n'est pas associée de façon structurée à la politique de sécurité stratégique. Aussi, à quelques exceptions près, souvent dans les biens de consommation, les industriels japonais ont rarement été en tête dans les efforts de substitution, attendant généralement que la viabilité technique et économique de celle-ci ait été prouvée par d'autres avant de l'adopter. Se borner à établir ce constat serait cependant trompeur : si la substitution stricto sensu (matière première utilisée dans un produit) n'avance que progressivement, le développement de nouveaux produits conduit, à l'échelle de l'économie tout entière, à une évolution beaucoup plus rapide des proportions des principaux matériaux. Et l'on ne saurait sous-estimer l'ampleur des travaux de recherche-développement sur les nouveaux matériaux (métallurgie des poudres, céramiques, plastiques techniques, matériaux composites, ...) en cours dans un grand nombre d'entreprises même si la publicité qui leur est faite ne peut masquer les incertitudes qui pèsent sur leurs débouchés économiques. L'ÉVOLUTION
pas associée de façon structurée à la politique de sécurité stratégique. Aussi, à quelques exceptions près, souvent dans les biens de consommation, les industriels japonais ont rarement été en tête dans les efforts de substitution, attendant généralement que la viabilité technique et économique de celle-ci ait été prouvée par d'autres avant de l'adopter. Se borner à établir ce constat serait cependant trompeur : si la substitution stricto sensu (matière première utilisée dans un produit) n'avance que progressivement, le développement de nouveaux produits conduit, à l'échelle de l'économie tout entière, à une évolution beaucoup plus rapide des proportions des principaux matériaux. Et l'on ne saurait sous-estimer l'ampleur des travaux de recherche-développement sur les nouveaux matériaux (métallurgie des poudres, céramiques, plastiques techniques, matériaux composites, ...) en cours dans un grand nombre d'entreprises même si la publicité qui leur est faite ne peut masquer les incertitudes qui pèsent sur leurs débouchés économiques. L'ÉVOLUTION DE LA DEMANDE DES PRINCIPAUX MATERIAUX Le tassement de l'activité des industries grosses consommatrices explique largement la baisse globale de la demande. Cependant, à l'intérieur de celle-ci, ce sont les matériaux les plus traditionnels (acier, ciment) qui ont enregistré les baisses les plus importantes alors que d'autres parvenaient à maintenir leur position (aluminium) voire à croître (plastiques techniques par exemple). TABLEAU I Demande domestique japonaise des principaux matériaux 1973 1980 1982 Acier 89,3 79,0 69,4 (Mt) Ciment 76,2 80,3 72,4 (Mt) Aluminium lre fusion 1,61 1,64 1,64 (Mt) Aluminium 2" fusion 0,52 0,82 0,85 (Mt) Cuivre électrolytique 1,20 1,33 1,33 (Mt) Magnésium 23,9 43,1 40,5 (1 000 t) Nickel 31,6 36,5 32,8 (1 000 t) Titane * 6,6 19,4 16,9 (1 000 t) Plastiques (Mt) ** 7,44 8,18 7,71 * Il s'agit des chiffres de production ; la croissance a été largement mais pas uniquement due aux exportations, surtout sur les États-Unis. ** Il s'agit des chiffres de production qui agglomèrent résines thermodurcissables et thermoplastiques. UN CERTAIN CLASSICISME AU NIVEAU DES SUBSTITUTIONS INDUSTRIELLES DE MASSE La récupération des matières premières est relativement développée et, dans certains cas favorables, des taux particulièrement élevés sont observés : ainsi plus de 40 %
leur position (aluminium) voire à croître (plastiques techniques par exemple). TABLEAU I Demande domestique japonaise des principaux matériaux 1973 1980 1982 Acier 89,3 79,0 69,4 (Mt) Ciment 76,2 80,3 72,4 (Mt) Aluminium lre fusion 1,61 1,64 1,64 (Mt) Aluminium 2" fusion 0,52 0,82 0,85 (Mt) Cuivre électrolytique 1,20 1,33 1,33 (Mt) Magnésium 23,9 43,1 40,5 (1 000 t) Nickel 31,6 36,5 32,8 (1 000 t) Titane * 6,6 19,4 16,9 (1 000 t) Plastiques (Mt) ** 7,44 8,18 7,71 * Il s'agit des chiffres de production ; la croissance a été largement mais pas uniquement due aux exportations, surtout sur les États-Unis. ** Il s'agit des chiffres de production qui agglomèrent résines thermodurcissables et thermoplastiques. UN CERTAIN CLASSICISME AU NIVEAU DES SUBSTITUTIONS INDUSTRIELLES DE MASSE La récupération des matières premières est relativement développée et, dans certains cas favorables, des taux particulièrement élevés sont observés : ainsi plus de 40 % (16 000 t) des récipients de boisson en aluminium sont-ils recyclés (électricité très chère distributeurs de boisson automatiques omniprésents avec poubelle attenante). Sur certains points cependant, la situation japonaise n'évolue que lentement : ainsi le taux d'utilisation des ferrailles au haut fourneau n'est-il que de 8 % (soit 4 ou 5 points de moins qu'en Europe). Parmi les substitutions déplaçant des tonnages importants, celles de l'aluminium au cuivre dans les fils électriques ou à l'acier dans les profilés de fermetures du bâtiment n'appellent semble-t-il pas de remarque particulière, mais dans le conditionnement alimentaire (conserves et boisson), l'équilibre entre acier et aluminium n'évolue que lentement en faveur du dernier. TABLEAU II Substitution de l'aluminium à l'acier dans le conditionnement alimentaire unité : 1 000 t Année fiscale 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1982/1977 (%) Consommation nationale 1312 1424 1 550 1269 1 335 1424 109 Exportation 1059 987 1 118 1028 1 028 882 83 Total acier 2 371 2 411 2 668 2 297 2 363 2 306 97 Total aluminium 89 117 129 97 106 131 147 -J Le poids commercial et technique (qualité du fer-blanc, extrusion très tôt employée systématiquement, ...) des sidérurgistes et un surcoût de
5 points de moins qu'en Europe). Parmi les substitutions déplaçant des tonnages importants, celles de l'aluminium au cuivre dans les fils électriques ou à l'acier dans les profilés de fermetures du bâtiment n'appellent semble-t-il pas de remarque particulière, mais dans le conditionnement alimentaire (conserves et boisson), l'équilibre entre acier et aluminium n'évolue que lentement en faveur du dernier. TABLEAU II Substitution de l'aluminium à l'acier dans le conditionnement alimentaire unité : 1 000 t Année fiscale 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1982/1977 (%) Consommation nationale 1312 1424 1 550 1269 1 335 1424 109 Exportation 1059 987 1 118 1028 1 028 882 83 Total acier 2 371 2 411 2 668 2 297 2 363 2 306 97 Total aluminium 89 117 129 97 106 131 147 -J Le poids commercial et technique (qualité du fer-blanc, extrusion très tôt employée systématiquement, ...) des sidérurgistes et un surcoût de l'aluminium important (l'électricité japonaise est la plus chère du monde) expliquent ce retard. Même constatation d'ensemble pour un secteur-clé des substitutions, celui de l'industrie automobile : en 10 ans (1973 à 1983), la variation la plus notable de la composition moyenne de la voiture japonaise consiste dans le transfert de 3 points des aciers spéciaux aux résines synthétiques. Les aciers ordinaires se sont par contre presque maintenus essentiellement par l'apparition de nouvelles qualités (aciers à haute limite élastique tôles revêtues) se substituant souvent à des aciers alliés plus chers. Quant à l'aluminium, sa progression — si l'on tient compte de la différence de densité — ne s'est pas effectuée aux seuls dépens de la fonte, mais reste cependant modeste (+ 20 % en 10 ans). L'interprétation des chiffres globaux doit s'effec tuer avec prudence, la diversité de la production automobile japonaise conduisant à un écart type important et la croissance du PVC et du textile s'expliquant surtout par la plus grande aménité des aménagements intérieurs. Cependant les constructeurs nippons ne paraissent pas sur ce point en avance par rapport aux Européens : même la Honda Ballade CRX présentée comme une nouvelle étape dans l'utilisation des plastiques polymères dans la carrosserie
3 points des aciers spéciaux aux résines synthétiques. Les aciers ordinaires se sont par contre presque maintenus essentiellement par l'apparition de nouvelles qualités (aciers à haute limite élastique tôles revêtues) se substituant souvent à des aciers alliés plus chers. Quant à l'aluminium, sa progression — si l'on tient compte de la différence de densité — ne s'est pas effectuée aux seuls dépens de la fonte, mais reste cependant modeste (+ 20 % en 10 ans). L'interprétation des chiffres globaux doit s'effec tuer avec prudence, la diversité de la production automobile japonaise conduisant à un écart type important et la croissance du PVC et du textile s'expliquant surtout par la plus grande aménité des aménagements intérieurs. Cependant les constructeurs nippons ne paraissent pas sur ce point en avance par rapport aux Européens : même la Honda Ballade CRX présentée comme une nouvelle étape dans l'utilisation des plastiques polymères dans la carrosserie ne fait appel à ceux-ci que pour des éléments (calandre, capots de phares, spoiler avant, garniture extérieure de bas de portière, pare-chocs) peu sollicités. Les recherches ambitieuses évoquées plus loin sur des matériaux nouveaux aboutiront au stade de commercialisation au mieux à moyen terme mais les développements plus humbles (utilisation de tôles à épaisseur variable pour emboutissage — matériaux composites à base de carton, ...) d'application plus immédiate ne doivent pas être sous-estimés. TABLEAU III Proportion des différents matériaux dans les automobiles de tourisme (unité : %) 1973 1977 1980 1983 Fonte 3,2 3,2 2,8 2,2 Aciers ordinaires Tôles fines laminées à chaud 6,9 7,1 6,9 7,6 Tôles moyennes et fortes laminées à chaud 7,6 7,7 6,8 6,4 Tôles fines laminées à froid 38,9 37,9 33,8 29,4 Tôles à haute limite élastique — 0,5 1,4 4,1 Tôles galvanisées — 3,8 5,7 5,5 Autres tôles revêtues — 0,6 1,4 2,3 Tubes 2,3 2,2 2,3 2,3 Autres 4,7 1,8 2,2 1,9 Total 60,4 61,6 60,5 59,5 Aciers spéciaux Aciers au carbone 7,9 6,8 6,1 6,0 Aciers alliés 5,6 4,6 3,8 3,6 Aciers de décolletage — 0,7 1,0 1,0 Aciers pour roulement à billes 1,2 0,9 0,9 0,9 Aciers à ressort 2,2 2,0
de tôles à épaisseur variable pour emboutissage — matériaux composites à base de carton, ...) d'application plus immédiate ne doivent pas être sous-estimés. TABLEAU III Proportion des différents matériaux dans les automobiles de tourisme (unité : %) 1973 1977 1980 1983 Fonte 3,2 3,2 2,8 2,2 Aciers ordinaires Tôles fines laminées à chaud 6,9 7,1 6,9 7,6 Tôles moyennes et fortes laminées à chaud 7,6 7,7 6,8 6,4 Tôles fines laminées à froid 38,9 37,9 33,8 29,4 Tôles à haute limite élastique — 0,5 1,4 4,1 Tôles galvanisées — 3,8 5,7 5,5 Autres tôles revêtues — 0,6 1,4 2,3 Tubes 2,3 2,2 2,3 2,3 Autres 4,7 1,8 2,2 1,9 Total 60,4 61,6 60,5 59,5 Aciers spéciaux Aciers au carbone 7,9 6,8 6,1 6,0 Aciers alliés 5,6 4,6 3,8 3,6 Aciers de décolletage — 0,7 1,0 1,0 Aciers pour roulement à billes 1,2 0,9 0,9 0,9 Aciers à ressort 2,2 2,0 1,5 1,5 Aciers inoxydables, aciers thermorésistants 0,4 0,9 0,9 0,9 Autres 0,2 0,2 0,5 0,4 Total 17,5 16,1 14,7 14,3 Total « métaux ferreux » 81,1 80,9 78,0 76,0 Métaux non-ferreux Cuivre électrolytique 1,0 0,9 0,8 0,9 Plomb 0,6 0,6 0,8 0,6 Zinc 0,5 0,5 0,3 0,4 Aluminium 2,8 2,6 3,3 3,5 Autres 0,1 0,1 0,4 0,2 Total 5,0 4,7 5,6 5,6 Substances non-métalliques Peinture 2,1 1,6 1,8 1,7 Caoutchouc 4,8 4,3 3,7 3,5 Amiante 0,1 0,1 0,1 0,1 Verre 2,8 2,7 3,1 3,2 Résine de phénol 0,1 0,1 0,1 0,2 Résine de polyuréthane 0,5 0,5 0,8 0,9 Résine de chlorure de vinyle 0,9 1,1 1,4 1,7 Résine de polyéthylène 0,2 0,2 0,4 0,4 Résine de polypropylène 0,5 0,5 0,9 1,2 Résine ABS 0,4 0,7 0,5 0,5 Autres résines 0,3 0,4 0,6 0,8 (Total « Résines synthétiques ») (2,9) (3,5) (4,7) (5,7) Textile — 0,7 1,2 1,3 Autres 1,2 1,5 1,8 2,9 Total 13,9 14,4 16,4 18,4 Total 100,00 100,0 100,0 100,0 SUBSTITUTION ENTRE MATERIAUX « CHERS » : LES INDUSTRIES DE POINTTE MAIS AUSSI LES BIENS DE CONSOMMATION Bien qu'en croissance rapide les industries japonaises d'armement, d'aéronautique ou d'espace occupent une place relativement plus faible qu'aux Etats-Unis ou en
3,3 3,5 Autres 0,1 0,1 0,4 0,2 Total 5,0 4,7 5,6 5,6 Substances non-métalliques Peinture 2,1 1,6 1,8 1,7 Caoutchouc 4,8 4,3 3,7 3,5 Amiante 0,1 0,1 0,1 0,1 Verre 2,8 2,7 3,1 3,2 Résine de phénol 0,1 0,1 0,1 0,2 Résine de polyuréthane 0,5 0,5 0,8 0,9 Résine de chlorure de vinyle 0,9 1,1 1,4 1,7 Résine de polyéthylène 0,2 0,2 0,4 0,4 Résine de polypropylène 0,5 0,5 0,9 1,2 Résine ABS 0,4 0,7 0,5 0,5 Autres résines 0,3 0,4 0,6 0,8 (Total « Résines synthétiques ») (2,9) (3,5) (4,7) (5,7) Textile — 0,7 1,2 1,3 Autres 1,2 1,5 1,8 2,9 Total 13,9 14,4 16,4 18,4 Total 100,00 100,0 100,0 100,0 SUBSTITUTION ENTRE MATERIAUX « CHERS » : LES INDUSTRIES DE POINTTE MAIS AUSSI LES BIENS DE CONSOMMATION Bien qu'en croissance rapide les industries japonaises d'armement, d'aéronautique ou d'espace occupent une place relativement plus faible qu'aux Etats-Unis ou en Europe. Elles n'en ont pas moins un effet d'entraînement direct dans la réflexion sur le développement et la substitution de matériaux à hautes performances (fig. 1). Fig. 1. — Variation de la répartition de masse des constituants des réacteurs aéronautiques. Mais la caractéristique la plus originale du Japon dans ce domaine consiste en l'importance de la demande des biens de consommation et en premier lieu des articles de sport. L'exemple le plus frappant est fourni par le marché des fibres de carbone (tableau IV). TABLEAU IV Usage des fibres de carbone au Japon unité : t 1982 1983 Cannes à pêche 150 170 Clubs de golf 90 120 Raquettes et autres articles de sport 40 60 Aéronautique 56 83 Autres usages industriels 14 17 350 450 Alors que tant aux Etats-Unis qu'en Europe l'industrie aéronautique représente la moitié de la demande, au Japon, c'est la prosaïque canne à pêche qui constitue le principal débouché... (Dans la même veine, on pourrait citer les clubs de golf en titane). LA RECHERCHE SUR LES « NOUVEAUX MATERIAUX » : UN EFFORT DE GRANDE AMPLEUR ET A LONG TERME Il ne faudrait pas tirer du tableau dressé ci-dessus la conclusion d'un retard du Japon
domaine consiste en l'importance de la demande des biens de consommation et en premier lieu des articles de sport. L'exemple le plus frappant est fourni par le marché des fibres de carbone (tableau IV). TABLEAU IV Usage des fibres de carbone au Japon unité : t 1982 1983 Cannes à pêche 150 170 Clubs de golf 90 120 Raquettes et autres articles de sport 40 60 Aéronautique 56 83 Autres usages industriels 14 17 350 450 Alors que tant aux Etats-Unis qu'en Europe l'industrie aéronautique représente la moitié de la demande, au Japon, c'est la prosaïque canne à pêche qui constitue le principal débouché... (Dans la même veine, on pourrait citer les clubs de golf en titane). LA RECHERCHE SUR LES « NOUVEAUX MATERIAUX » : UN EFFORT DE GRANDE AMPLEUR ET A LONG TERME Il ne faudrait pas tirer du tableau dressé ci-dessus la conclusion d'un retard du Japon dans le domaine de matériaux nouveaux : l'industrie électronique et électrique en particulier a beaucoup contribué au développement des plastiques techniques dont elle est le deuxième consommateur (après l'automobile) même s'il ne s'agit pas vraiment de substitution, les produits de masse souvent apparus très récemment utilisant dès l'origine des matériaux évolués (ex : 2 kg de plastiques techniques par magnétoscope). Surtout le Japon s'est lancé dans des programmes de recherche très ambitieux sur les nouveaux matériaux. L'aide publique (plus de 50 milliards de yens répartie sur une dizaine d'années — cf. tableau V) ne représente qu'une petite partie des dépenses engagées par les entreprises privées ; il s'agit d'une orientation véritablement nouvelle de l'industrie japonaise. A l'attitude traditionnelle, techniquement prudente, soucieuse de retombées économiques rapides de la recherche et privilégiant de ce fait le développement — voire la copie — d'idées étrangères, succède une approche à hauts risques économiques qui pourrait aboutir à des bouleversements du marché des matériaux. A l'origine de cette rupture : — l'essor prévisible des industries à haute technologie (aéronautique, spatial, nucléaire, offshore, électronique, armement ?...) ouvre à moyen terme un marché déjà notable à ces nouveaux matériaux (cf. tableau VII) même s'ils restent chers ;
évolués (ex : 2 kg de plastiques techniques par magnétoscope). Surtout le Japon s'est lancé dans des programmes de recherche très ambitieux sur les nouveaux matériaux. L'aide publique (plus de 50 milliards de yens répartie sur une dizaine d'années — cf. tableau V) ne représente qu'une petite partie des dépenses engagées par les entreprises privées ; il s'agit d'une orientation véritablement nouvelle de l'industrie japonaise. A l'attitude traditionnelle, techniquement prudente, soucieuse de retombées économiques rapides de la recherche et privilégiant de ce fait le développement — voire la copie — d'idées étrangères, succède une approche à hauts risques économiques qui pourrait aboutir à des bouleversements du marché des matériaux. A l'origine de cette rupture : — l'essor prévisible des industries à haute technologie (aéronautique, spatial, nucléaire, offshore, électronique, armement ?...) ouvre à moyen terme un marché déjà notable à ces nouveaux matériaux (cf. tableau VII) même s'ils restent chers ; — à plus long terme, l'abaissement espéré des coûts de fabrication permettrait d'étendre leur emploi en quantités significatives dans des secteurs plus traditionnels mais représentant des volumes considérables (automobile, etc.) ; — la prise de conscience par des entreprises de grandes capacités financières et techniques que leur secteur traditionnel d'activités est voué au déclin ou à la stagnation et qu'il leur convient d'innover et de se diversifier mais en utilisant au mieux leurs compétences ; c'est le cas notamment des sidérurgistes, des chimistes, des cimentiers et des industriels du textile. Les incertitudes restent cependant considérables : s'il est vraisemblable que la première étape — qui n'implique guère de substitution — d'élaboration de matériaux chers pour usages spéciaux sera atteinte, la seconde (généralisation progressive) suppose une succession de réussites techniques : pour prendre un exemple type, l'emploi de céramiques en quantité significative dans les moteurs à combustion interne suppose la faisabilité de réalisation de l'ensemble de la chambre de... TABLEAU V Budget relatif aux matériaux nouveaux dans le cadre du projet R & D « Technologies des industries de base pour la prochaine génération » du MITI Période Budget Thème de recherche (109 Y) Céramiques fines 1981-1990 13 Amélioration de la