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Fibres de carbone
Marché
Maturité
Économies de CO2
Coûts
TECHNOLOGIE
Inventés dans la deuxième partie du 19ème siècle par Thomas Edison dans le cadre de ses recherches sur les ampoules, les fibres de carbone sont aujourd’hui utilisées dans plusieurs secteurs de pointe (comme le domaine spatiale, par exemple) compte tenu de ses caractéristiques exceptionnelles: une faible densité, une résistance élevée à la traction, une bonne résistance à la température ainsi qu’une certaine flexibilité. Ainsi, ce matériau est aujourd’hui principalement utilisé comme renfort dans les matériaux composites, permettant ainsi d’obtenir des propriétés mécaniques intéressantes tout en étant très léger. En effet, bien que la fibre de carbone soit plus légère que l’acier, elle est néanmoins cinq fois plus résistante.
Dans la construction, les fibres de carbone pourraient permettre de remplacer une grande partie de l’armature en acier dans le béton. Les structures seraient ainsi plus légères tout en étant plus résistantes aux charges. De ce fait, l’épaisseur des parois pourraient être significativement réduites - permettant ainsi d’augmenter la surface intérieure des bâtiments - sans pour autant prétériter la stabilité d’un ouvrage. Autres avantages, les fibres de carbone ne souffrent pas de la corrosion et leur flexibilité pourrait même ouvrir de nouvelles perspectives architecturales. C3, un projet de recherche de la TU Dresden, promet que ce matériel permet d’économiser jusqu’à 80% de matières premières tout en réduisant les émissions de CO2 de 50%. Les chercheurs sont actuellement en train de construire le premier bâtiment de ce type au monde. Appelé “The Cube”, l’ouvrage serait quatre fois plus résistant qu’une réalisation en béton ordinaire, mais aussi quatre fois plus léger.
Cependant, l’impact environnemental des fibres de carbone est un réel problème. En effet, les fibres de carbone, qui sont issues du pétrole, doivent être combinées à une résine polymère plastique à des températures et pressions élevées, un processus très gourmand en énergie, avant d’être coupé en feuilles, étape au cours de laquelle environ un tiers du matériau initial est gaspillé. Par ailleurs, les fibres sont difficilement recyclable. Des alternatives apparaissent néanmoins possibles. Par exemple, la production de fibres de carbone biosourcées à partir de la lignine, une substance végétale commune, procurent une performance moindre comparé à leurs alternatives pétrochimiques mais pourraient néanmoins permettre de substituer une partie du marché.
RECHERCHES EN SUISSE
En Suisse, des chercheurs de l’Empa et de l’ETH Zurich ont analysés l’impact environnemental de plusieurs variantes de béton bas carbone (avec de plus faibles teneurs en ciment) tout en remplaçant l’acier par des fibres de carbone. Leurs résultats sont encourageants et démontrent que jusqu’à 80% de l’énergie grise et 90% des émissions de CO2 pourraient être économisées.
ANALYSE
Compte tenu de ses nombreux cas d’utilisation, les fibres de carbone sont très demandées. Mais malgré son potentiel certain, la technologie peine encore à se faire une place dans le secteur de la construction. Son coût, qui est actuellement 20 fois plus élevé que l’acier selon une étude de Jaguar Land Rover, en est certainement une des principales raisons.