Recherche et innovation

COCCY-BIO - Des fibresvégétales pour des pièces automobiles plus légères et résistantes aux chocs

statut du projet | En cours
Détails de la manifestation
Date de début : Janvier 1
Date de fin : Juillet 3
Appel à projets de recherche : GRAINE - Gérer, produire et valoriser les biomasses : une bioéconomie au service de la transition écologique et énergétique
Année de l’appel à projets : 2021
Programme de la stratégie de Recherche : Déchets et matière, collecte, tri, recyclage et valorisation
Programme de la stratégie de Recherche : Production durable des matières agricoles et forestières
Programme de la stratégie de Recherche : Caractérisation, mobilisation et valorisation de la biomasse
Programme de la stratégie de Recherche : Gestion durable des sols, sites pollués et stockage du CO2
Organisme coordinateur : PCA SA - DRD/DCHM/PMXP/PENV
Partenaires : SATT Conectus Alsace - UNISTRA-ICUBE
Partenaires : UBS - IRDL
Partenaires : ADDIPLAST
Partenaires : COPFIMO
Zone d’implantation
des porteurs du projet :
Auvergne-Rhône-Alpes / Haute-Loire / 43620
Bretagne / Morbihan / 56321
Grand-Est / Bas-Rhin / 67000
Île-De-France / Yvelines / 78140

Le projet COCCY-Bio s’inscrit dans une logique de développement de composés thermoplastiques comportant une fraction significative de biomasse pour l’industrie automobile. Compte tenu des bonnes performances mécaniques spécifiques des fibres végétales, ces composites permettent dans la plupart des cas une baisse de la masse des pièces et par conséquent de réduire la consommation de CO2 et les impacts environnementaux des véhicules.

Utiliser des fibres végétales possède de nombreux avantages sur la fibre de verre du point de vue environnemental. Leur faible densité permet de réduire la masse d’un composite pour un volume de renfort équivalent limitant ainsi le cout énergétique du transport considéré. De plus, des récentes études ont montrés que le cycle de production de la fibre de lin peigné est plus avantageux sur la plupart des indicateurs que les fibres de verres. Les fibres végétales ont également des impacts plus faibles que la plupart des matrices pétrochimiques, ce qui favorise les plus forts taux de fibres (Joshi et al., 2004). Enfin, l’un des meilleurs moyens de diminuer l’impact d’un composite est de pouvoir le recycler : une étude sur la recyclabilité des matériaux est aussi prévue dans ce projet.

Un des objectifs majeurs du projet sera de développer des formulations de compounds permettant de satisfaire les cahiers des charges automobiles en terme de performances et de coût mais aussi d’intégrer une fraction de biomasse issue de ressources locales.

Pour chacune des formulations réalisées, la matrice poly-(propylène) sera couplée à une fibre végétale noble ainsi qu’à une fraction de co-produit apportant une plus-value économique mais aussi permettant d’obtenir des micro structures spécifiques pouvant apporter des fonctions supplémentaires. Ainsi, les fibres de bois et de lin seront respectivement associées à des anas de lin et à des déchets de bois broyés. Ces deux co-produits possèdent des structures très différentes des fibres nobles, en particulier en terme de porosités et de densité apparente, permettant d’envisager des gains de masse plus conséquents ainsi que des fonctions d’absorption d’énergie.

Afin de bénéficier au mieux de ces fonctions, un des objectifs majeurs de ce projet est de développer des formulations optimisées pour la tenue au choc, que ce soit en jouant sur la fraction de co-produits mais aussi sur la formule de la matrice. Par ailleurs, des voies de traitements doux, testées lors de travaux exploratoires permettront d’améliorer l’interface fibre matrice et ainsi de renforcer la résistance au choc des matériaux. Les matériaux élaborés seront caractérisés afin de vérifier leur adéquation au cahier des charges et leur comportement mécanique et au choc sera modélisé afin d’explorer des voies de formulation inverse ; enfin leur bilan environnemental ainsi que leur aptitude à être recyclés seront quantifiés.

Ce projet collaboratif, par le biais de travaux de recherche en connaissance nouvelle mais aussi industrielle, sera dans un premier temps dédié à la sélection et à l’approvisionnement de renforts disponibles et présentant les caractéristiques technico-économiques permettant d’envisager la réalisation industrielle de compounds. Des ressources locales telles que des coproduits du bois et des anas de lin sont visées. Ces renforts issus de la biomasse seront comparés avec les fibres de lin et de bois pour lesquelles le consortium dispose d’une solide expérience. Puis, grâce à la présence dans le consortium de la société COPFIMO, des traitements respectueux de l’environnement seront testés sur les fibres afin d’’améliorer leur interface avec la matrice polypropylène, principal verrou identifié de la tenue au choc modeste des biocomposites. Des compounds seront ensuite formulés sur les lignes pilotes présentes chez ADDIPLAST puis ces derniers seront caractérisés au sein des laboratoires partenaires ICUBE ou IRDL. Ces actions concernent des voies nouvelles dans le domaine des biocomposites et constituent des travaux de recherche en connaissance nouvelle et pour une moindre partie de développement expérimental.

Des modèles prédictifs seront développés pour simuler la tenue à l’impact de différents compounds et identifier les meilleures solutions au regard des cahiers des charges de potentiels pièces à dimensionner en utilisant ces nouveaux matériaux issus de la biomasse. A l’issue de ces formulations et de leurs performances et en nous appuyant sur les modèles prédictifs, nous pourrons sélectionner les fibres, leur traitement, morphologie (facteur de forme) et compositions optimales pour atteindre les critères mécaniques applicatifs. Ces travaux de recherche en connaissances nouvelles seront complétés, dans un objectif d’intégration de ces matériaux en habitacle automobile, par des tests odeurs conduits par PSA. Enfin, des ACV comparatives, permettront de comparer le bilan environnemental des composites élaborés aux solutions actuelles et les formules sélectionnées feront l’objet d’études de recyclabilité afin d’offrir une nouvelle voie de fin de vie.

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