Agrocomposites - Une structuration nécessaire de la filière en France

« Aujourd’hui, les matières naturelles représentent environ 1 % des volumes de fibres utilisées dans les composites », s’est réjoui Frédéric Reux, directeur des rédactions JEC Composites, lors d’une journée sur les agrocomposites organisée à Paris début octobre. Les projections sont également encourageantes. Ainsi, en 2020, ce taux devrait atteindre 22 %. « Tous les secteurs sont concernés », s’est félicité Frédéric Reux. La journée organisée conjointement entre le JEC Composites et la Confédération européenne du lin et du chanvre (CELC) a été l’occasion de citer plusieurs exemples d’utilisation d’agrocomposites, notamment dans l’industrie automobile.

Selon Frédéric Reux, le développement des biocomposites fait partie des tendances qui devraient porter le marché des composites, ces prochaines années. Déjà, le marché des composites se porte bien. « Plus les pays sont développés, plus la consommation de composites par habitant est importante ». Alors que les industries du transport, de l’aérospatial et de la construction représentent 60 % des utilisateurs, « les projections à 2015 révèlent que la croissance en volume viendra de l’Asie », a indiqué Frédéric Reux. Une zone géographique qui représente actuellement 31 % des ventes en valeurs (24 Mrds €) et 43 % des ventes en volumes (3,7 Mt). L’Amérique du Nord arrive en tête avec 36 % des ventes en valeur (27 Mrds €) devant l’Europe (26 Mrds €, 33 %). En volume, l’Europe est en retrait avec 2 Mt (22 %) derrière l’Asie et l’Amérique du Nord (3 Mt, 35 %). Frédéric Reux souligne que les acteurs européens ont « leur carte à jouer sur les produits à forte valeur ajoutée ».

Les principales tendances qui devraient porter le marché des composites d’ici à 2015 sont le développement des thermoplastiques, les procédés d’injection, le développement de l’éolien, le taux de pénétration et le développement des agrocomposites. Ces développements reposent sur l’utilisation de fibres végétales. « Il existe 4 000 plantes à fibres sur la planète », indique Christophe Baley, enseignantchercheur au Laboratoire d’ingénierie des matériaux de Bretagne (Limatb). Pourtant, toutes ne sont pas utilisables dans les agrocomposites. Le chercheur rappelle ainsi que le lin possède des fibres très régulièrement dispersées, ce qui présente un intérêt pour l’industrie des composites, contrairement au coton par exemple.

La France produit 80 % des fibres européennes

Aujourd’hui, pour l’industrie des agrocomposites, le lin et le chanvre tirent leur épingle du jeu. Et dans ce domaine, la France a des atouts à faire valoir. « L’Europe est le 2e bassin de production de fibres végétales dans le monde. Et la France produit 80 % des fibres européennes, soit 169 000 tonnes de lin et chanvre. Cela représente l’équivalent d’environ deux tiers de la production de fibre de verre », indique Pierre Bono, directeur général de Fibres recherche et développement (FRD). La société créée en 2007 compte onze actionnaires, producteurs de fibres et acteurs majeurs de la valorisation des agro-ressources, « qui investissent ensemblepour la valorisation de leurs matières végétales. Ils produisent 15 % de la totalité des fibres naturelles en France à partir de lin, lin oléagineux, chanvre, miscanthus et bois », souligne Pierre Bono qui précise que le secteur des matériaux utilise essentiellement du lin et du chanvre.

Pour ces végétaux, les surfaces cultivées en France sont respectivement de 75 000 et 8 000 hectares par an en moyenne au cours des 10 dernières années. Autour de cette production, les acteurs agricoles se sont mobilisés pour diversifier les débouchés et ainsi adresser le marché des composites.
À l’exemple de la Chanvrière de l’Aube (LCDA). « Nous sommes une coopérative agricole spécialisée sur la production et la transformation du chanvre, créée en 1974. Notre première activité a été et demeure la fourniture de fibres pour le marché des papiers spéciaux. Notre souci permanent est de valoriser l’ensemble des constituants de la plante tout en développant notre production et en adaptant notre outil industriel aux besoins du marché », détaille Benoît Savourat, président de LCDA.
La coopérative qui représente près de 330 producteurs et un tiers de la production européenne de chanvre s’est mobilisée pour diversifier ses débouchés. D’abord en proposant la partie « bois », appelée chènevotte, qui représente 50 % de la plante, pour le bâtiment (bétons de chanvre), les litières pour animaux et le paillage pour la production des sols. « C’est sur la fibre qui représente environ 30 % de la plante que nous avons fait les plus gros efforts de R&D. Il nous a fallu adapter notre production de fibres pour permettre des utilisations dans l’isolation et les composites », indique Benoît Savourat.
LCDA a par ailleurs été à l’origine de la création de FRD, afin « de mutualiser les moyens pour disposer d’une cellule de R&D pérenne et pertinente », et Agro-fibres technologie Plasturgie (AFT Plasturgie), qui développe et produit des compounds renforcés par des fibres naturelles. Ce développement sur une partie de la chaîne de valeur s’inscrit dans la volonté de se structurer pour l’industrie des composites.

Les acteurs de la chaîne de valeur unis dans un projet

Ces sociétés sont d’ailleurs impliquées dans le projet Sinfoni. Ce projet structurant des pôles de compétitivité (dans le cadre des Investissements d’avenir) est labellisé par les pôles Industrie et agro-ressources (IAR), Fibres, Up-Tex et Techtera. Présenté le 22 novembre dernier, il regroupe des acteurs de l’amont avec la Chanvrière de l’Aube (chanvre) et la Calira (lin fibre), des acteurs de la première transformation qui mettent en forme la fibre tels qu’AFT Plasturgie, Ecotechnilin et Eyraud, des industriels d’application avec Lafarge, Soprema, Faurecia et Bombardier et des centres techniques. « Ce projet a pour objectif de structurer une filière d’excellence d’approvisionnement en fibres techniques végétales de lin et de chanvre. À l’image d’une symphonie, il s’agit de mettre en musique différents acteurs complémentaires de la chaîne de valeur », témoigne Pierre Bono, dg de FRD et porteur du projet. « Il était urgent de créer un outil structurant d’envergure nationale permettant à chaque maillon de la chaîne de valeur de détailler ses propres besoins et attentes. C’est essentiel pour l’émergence et la pérennisation de cette filière », ajoute Guillaume Jolly, responsable agromatériaux et formation du pôle IAR.

Quand les producteurs de fibres demandent une contractualisation des commandes pour pouvoir anticiper sur leur production et proposer des coûts stables des matières, les industriels utilisateurs détaillent leurs attentes en termes de qualité de la ressource par exemple, et les transformateurs se positionnent sur l’adaptation des préformes de fibres au cahier des charges d’application. La production de fibres doit être anticipée par campagne de production. « Dès juin 2012, nous avons donné les engagements aux producteurs pour une matière qui sera produite en 2013 et mise sur le marché en janvier 2014 », indique le président de LCDA.

Si la question de l’approvisionnement ne se pose plus en termes de quantité (voir encadré), les questions en termes de qualité font l’objet de nombreuses réflexions. Les industriels utilisateurs ne peuvent pas se permettre de produire des pièces avec des qualités aléatoires en fonction de la fibre utilisée. « Le problème de la variabilité du lin existe depuis que la fibre est utilisée par l’homme. Pour les composites, comme pour le textile, il faut un produit homogène. Les industriels de la filière du lin ont résolu le problème depuis longtemps par des mélanges de cultures et de récoltes », indique François Vanfleteren, dirigeant de Lineo. Il s’agit de stocker les récoltes et d’ensuite transformer ensemble des lots qui viennent de producteurs différents et d’années différentes, pour ainsi obtenir une homogénéité des préformes (des semiproduits comprenant la matrice de fibres associée à une résine et prêts à être mis en forme par l’industriel d’application), d’année en année.

Côté prix, si la filière chanvre mise sur la contractualisation afin d’éviter les fluctuations, la filière lin n’a pas toujours ce réflexe. Comme le constate Karim Behlouli, directeur général d’Ecotechnilin : « Le projet Sinfoni vise à créer les conditions d’utilisation à grande échelle de ces matières et ceci passera obligatoirement par une structuration des volumes et des prix. Jusqu’à présent, la filière chanvre n’a pas connu de variation importante grâce à une contractualisation sur 5 ans. Nous tentons de l’appliquer à l’ensemble de la filière fibres naturelles française afin de bien calibrer le prix moyen. Le but étant de ne léser personne. Aujourd’hui, certains producteurs de lin l’ont compris et se positionnent sur le long terme ».

Un travail nécessaire alors que les projets des industries aval se multiplient. « Quand les applications pour de grandes séries comme l’automobile vont arriver à la production, la variation du coût des matières premières devra être prise en compte pour établir des stratégies industrielles pérennes. L’augmentation des quantités devrait par ailleurs entraîner une baisse des charges des industriels et, par conséquent, des prix de revient. Cela rendra le lin plus compétitif par rapport à la fibre de verre. Aujourd’hui, nous sommes plus proches de la fibre de carbone », détaille François Vanfleteren.

Du côté des transformateurs, les entreprises se positionnent en développant des préformes adaptées aux attentes des utilisateurs finaux. À l’exemple de Lineo. Créée en octobre 2006, la société a pour objectif de développer de nouveaux marchés pour les préformes de lin en pré-imprégné. « Nous nous sommes attachés à développer des produits utilisables par les industriels des composites sans remettre en cause leur process de fabrication », indique François Vanfleteren, dirigeant de Lineo. La société a travaillé notamment avec Décathlon pour l’introduction de fibre de lin dans les articles de sport. « Dans le secteur des sports et des loisirs, il faut compter 3 ans en moyenne pour aboutir au passage en production », souligne le dirigeant de Lineo qui a participé à la mise au point des raquettes de tennis Artengo. La société est impliquée actuellement dans plusieurs projets avec des industriels de l’automobile, de l’aéronautique et a obtenu le soutien de la DGA et de la DGCIS pour mener des développements ayant pour but des applications civiles et militaires.

Ces secteurs semblent être très actifs sur le sujet. Ainsi, PSA-Peugeot Citroën multiplie les projets de développement, notamment pour alléger les véhicules, grâce à l’introduction de fibres de lin dans des pièces de plus en plus techniques. Le projet Flaxpreg qui implique Faurecia vise à réduire le poids de 50 % pour un plancher de coffre tout en maintenant les performances. « Les temps de cycles et le coût des matières premières doivent être en ligne avec les contraintes de la grande série automobile », ajoute Arnaud Duval, responsable innovation acoustics & soft trim division au service recherche et innovation de Faurecia. « Nous faisons beaucoup de recherches à travers des consortiums, indique Frédéric Rousseau, chargé d’étude innovation à la direction de la recherche et de l’ingénierie avancée de PSA-Peugeot Citroën. Nous allons marier plusieurs consortiums dans lesquels nous travaillons ».

Si l’industrie automobile semble bien avancer au travers de plusieurs projets, l’industrie aéronautique se penche également sur la question. François Vanfleteren de Lineo confie ainsi travailler sur un projet financé par l’Europe pour la mise en oeuvre de la production industrielle de panneaux sandwich pour Boeing.

Dans le secteur ferroviaire, Véronique Andries, senior expert écoconception  d’Alstom souligne « la culture du métallique », le groupe s’intéresse néanmoins aux agrocomposites « depuis peu de temps ». Alstom est impliqué dans plusieurs projets et étudie les possibilités d’applications.

Petit à petit, les agrocomposites conquièrent de nouveaux secteurs d’applications potentielles. Alors que les projets de R&D vont peu à peu aboutir, les fibres végétales devront passer à l’étape de production industrielle d’agrocomposites. La structuration de la filière devra être achevée afin de lever les inquiétudes sur les questions de la quantité, de la qualité et du coût.

Disponibilité de la biomasse : une question dépassée !

Fibres recherche et développement (FRD) est à l’origine, avec l’Ademe, de la réalisation d’une Évaluation de la disponibilité et de l’accessibilité des fibres végétales à usages matériaux en France, publiée en 2011. « À l’époque, nous avons éprouvé le besoin de lever un certain nombre d’idées préconçues. La question de la disponibilité de la ressource étant une question récurrente quand nous avons créé FRD en 2007. Aujourd’hui, la question ne se pose plus en matière de volume disponible car la ressource est là. Elle porte maintenant sur la stabilité et la reproductibilité de la ressource disponible pour approvisionner au quotidien les industriels d’application ».

Une tendance que confirme Benoît Savourat, président de LCDA. « L’augmentation des surfaces de production et les investissements industriels ne poseront pas de problème. Si nous avons une visibilité sur les marchés et les débouchés, nous saurons produire », s’engage-t-il.

Avantages et inconvénients des fibres végétales

Le remplacement de la fibre de verre et de la fibre de carbone par des fibres végétales ne répond pas seulement à des actions de développement durable des entreprises. Les fibres végétales de lin et de chanvre permettent d’alléger les pièces composites. « Une fibre végétale peut apporter un gain de poids de 10 à 25 % sur pièce finie », indique Pierre Bono de FRD. Un allègement qui est apprécié de l’industrie des transports notamment. Ces fibres possèdent également des propriétés mécaniques, d’amortissement des vibrations, et d’isolations thermique et phonique. Pierre-François Louvigné de la DGA cite aussi la transparence aux ondes, utilisée dans les équipements militaires.

Néanmoins, les fibres de lin et de chanvre ne sont pas parfaites et certaines de leurs caractéristiques posent encore problème dans les applications techniques. Les travaux doivent notamment porter sur l’absorption de l’humidité et la tenue au feu. Et certaines connaissances manquent encore. « Nous devons améliorer nos connaissances des agrocomposites à hautes performances sous contraintes ferroviaires. Notamment la réponse en fatigue des pièces structurelles », souligne Véronique Andries, senior expert éco-conception du groupe Alstom.