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Arkema : « À la création, nous nous sommes interrogés sur les grands besoins du futur »

Propos recueillis par Sylvie Latieule

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Arkema : « À la création, nous nous sommes interrogés sur les grands besoins du futur »

Christian Colette dirige la recherche du groupe Arkema depuis sa création en 2006.

© Bruno MAZODIER

Depuis sa création en 2006, Arkema entrevoit le potentiel considérable des matériaux plastiques et composites dans les domaines du transport, des énergies renouvelables et de l'électronique. Producteur de plusieurs types de polymères thermoplastiques, le chimiste français a organisé, dès le début, sa recherche pour pousser ses gammes de produits vers la haute performance, tout en investissant sur des ruptures technologiques pour marquer sa différence sur ces marchés en forte croissance. Détails avec Christian Collette, qui pilote la recherche du groupe depuis ses débuts.

Infochimie : Pour la cinquième année consécutive, Arkema est cité dans le classement Thomson Reuters parmi les 100 entreprises les plus innovantes du monde. Comment expliquer cette reconnaissance ?

Christian Collette : Arkema va fêter ses dix ans, cette année. Cette reconnaissance est probablement le résultat de la constance de notre stratégie et des choix d'axes de recherches qui ont été faits, dès le début. Dès la création d'Arkema, nous nous sommes projetés dans les 15 à 20 ans à venir et nous avons décidé de nous développer dans les matériaux de performance et de spécialités. À l'époque, le portefeuille d'Arkema comprenait certes le PVC (environ 25 % du chiffre d'affaires), mais aussi des résines urée-formol ou de l'agrochimie, mais il avait déjà et surtout des polymères de spécialités comme les polyamides à chaîne longue, des polymères fluorés (PVDF), voire le PMMA. Souvent, ce n'est pas le polymère qui est une spécialité ou une commodité, mais son application. Ainsi, le PMMA peut être considéré comme une commodité quand il est utilisé dans l'ameublement. Mais quand il devient un écran plat pour l'électronique, c'est un produit de spécialité. C'est ainsi que nous nous sommes attelés à élargir nos gammes de polymères existantes de façon à accroître leur performance et leur valeur ajoutée. Ceci a été particulièrement vrai dans le domaine des polyamides. En partant de notre expertise extrêmement longue dans le PA-11 biosourcé, nous nous sommes renforcés dans des applications à haute température, puis nous avons élargi notre gamme avec des PA-10,10, PA-6,10, PA-10,12... à travers le rachat d'Hypro-Casda en Chine.

 

Les marchés d'applications de la chimie sont multiples, de l'automobile au bâtiment, en passant par l'énergie, la santé ou les cosmétiques. Vous avez probablement dû faire des choix pour orienter vos recherches...

C.C. : Dès la création d'Arkema, nous nous sommes interrogés sur les enjeux sociétaux et les grands besoins du futur. Aujourd'hui, tout le monde fait un peu la même analyse. Mais à l'époque, nous étions parmi les premiers. Innover, c'est savoir anticiper. Parmi tous ces domaines, nous avons regardé ceux où nous avions la légitimité et les compétences pour nous développer. Il nous est très vite apparu que notre retard dans les biotechnologies et les sciences du vivant était trop conséquent pour être rattrapé et nous rendre compétitifs. En revanche, nous avons identifié les domaines dont sont issues aujourd'hui nos six grandes plateformes d'innovation : Allègement et design des matériaux, Produits biosourcés, Performance et isolation de l'habitat, Énergies nouvelles, Solutions pour l'électronique, Gestion de l'eau. Toute notre recherche n'est pas contenue dans ces plateformes car nous continuons de travailler sur de grands produits comme le peroxyde d'hydrogène la chimie des acryliques ou la thiochimie, par exemple. Mais ce sont les directions vers lesquelles nous souhaitons orienter et renforcer nos travaux.

 

Alors que notre pays commence à travailler sur la mise en oeuvre de sa loi sur la transition énergétique pour la croissance verte, que proposez-vous par exemple pour le monde de l'énergie ?

C.C. : Dans notre plateforme énergies nouvelles, nous nous intéressons essentiellement aux domaines des batteries et du photovoltaïque. Bien entendu, nous ne sommes pas des acteurs industriels de ces deux domaines. En revanche, notre bonne compréhension de ces domaines d'application nous permet de mettre au point des matériaux qui sont essentiels au développement de ces technologies. En particulier, des matériaux à base de polymères fluorés. Plus récemment, par nos connaissances en chimie du fluor, nous sommes entrés dans le domaine des sels d'électrolytes pour batteries Li Ion et Li soufre.

 

Vous ne vous intéressez pas au domaine de l'éolien ?

C.C. : Si bien sûr, mais dans le cadre de notre plateforme Allègement et design des matériaux. C'est là que nous avons réuni tous nos programmes dans le domaine des composites, qui font l'objet de nombreux partenariats. Nos plateformes ne sont pas disjointes, elles sont connectées.

 

Depuis plus d'un an, vous communiquez régulièrement sur vos nouvelles solutions dans les composites, mais à quand remonte votre intérêt pour ce domaine ?

C.C. : Depuis 5 ou 6 ans, nous observons une forte demande d'allègement dans le domaine du transport - automobile, aéronautique et ferroviaire. Pour y parvenir, l'une des idées est de substituer le métal par des matériaux composites, qui sont constitués d'une matrice organique et de fibres continues de verre ou de carbone. Les composites existent déjà depuis longtemps, mais jusqu'à présent, ils étaient essentiellement obtenus à partir de résines thermodurcissables, comme les résines polyester époxy ou vinyl ester. Arkema n'ayant pas de résines thermodures dans son portefeuille, nous avons décidé de développer des composites à partir de nos résines thermoplastiques avec l'avantage de pouvoir les recycler plus facilement en fin de vie. En nous engageant dans ce domaine des composites, nous avons pris plusieurs paris. D'une part que l'automobile allait migrer massivement vers l'usage de composites, à l'image de l'aéronautique. Aujourd'hui, elle a surtout substitué des pièces en acier par l'aluminium et des alliages métalliques et elle n'est pas encore vraiment passée aux composites. D'autre part, nous sommes persuadés que, d'ici à 5 ans, il n'y aura plus de ventes de produits sans la fourniture d'une analyse complète de cycle de vie du matériau (ACV). La capacité à pouvoir recycler un produit jouera alors un rôle très essentiel dans son potentiel de développement.

 

Pourquoi les composites thermoplastiques ne sont-ils pas apparus plus tôt ?

C.C. : La limitation vient de la viscosité des résines et des difficultés de procédés que cela engendre. Les résines thermodures se présentent sous forme liquide à température ambiante, contrairement aux résines thermoplastiques qui ont en général une viscosité à l'état fondu bien plus élevée. Cette faible viscosité facilite l'imprégnation des tissus, en particulier dans les systèmes très riches en fibres, qui offrent la plus grande résistance mécanique. En revanche, les thermodures nécessitent une étape supplémentaire de cuisson pour aboutir au produit final. Ceci nous semble difficilement compatible avec les cadences requises par l'industrie automobile où la problématique des temps de cycle jouera a priori en faveur des thermoplastiques.

 

Comment sortir de cette impasse ?

C.C. : Justement, nous avons développé Elium, la première gamme de résines thermoplastiques liquides à température ambiante. Elles peuvent être mises en oeuvre comme des résines thermodures, sur les mêmes équipements (procédés infusion, pultrusion et RTM) et avec des gains de process notables. L'avantage est que les pièces obtenues peuvent être thermoformables, soudables et collables. En juin, en partenariat avec l'IRT M2P, nous allons faire la démonstration grandeur nature que l'on peut réaliser des pièces automobiles en résines thermoplastiques Elium, grâce à un investissement pilote semi-industriel fait avec nos partenaires dans un équipement RTM.

 

Est-ce que cet évènement marquera le coup d'envoi du développement massif des composites dans l'automobile ?

C.C. : Il reste encore des freins à lever dans l'automobile, en particulier la possibilité de réaliser des ensembles structuraux mixtes, en acier et composites. Pour l'heure, les caisses en blanc des véhicules de grande série sont encore réalisées en acier - à l'exception peut-être de celui de la nouvelle BMW 3i tout en composite - avec la contrainte de l'étape de peinture par cataphorèse qui consiste à plonger ces châssis dans des bains, avant de les passer dans des fours. Il faudrait que les composites puissent résister à cette étape de cataphorèse. La gamme Elium n'a pas été développée dans cette perspective, mais nous travaillons à la mise au point d'une gamme de polyamides à haute Tg qui répondra à ce besoin.

 

Le domaine des matériaux biosourcés est-il aussi dynamique que celui des composites ?

C.C. : Il y a quelques années, nous étions persuadés que le marché offrirait un premium pour les produits biosourcés, alors que l'on assistait à un renchérissement du prix des énergies fossiles et l'on entrevoyait une raréfaction de ces ressources. Cela n'a pas été vraiment le cas. Mais finalement, cela n'a pas été une grande gêne. Nos clients ont toujours d'abord été intéressés par la performance des solutions que nous proposons avant de prendre en compte le fait que nos produits soient biosourcés. En matière de recherche, nous avons un programme avec la société Elevance sur l'amont du PA11. C'est un projet très actif, qui a permis le dépôt d'une trentaine de brevets et que nous poursuivons. Nous avons déjà atteint le stade pilote et quelques centaines de kg de polymères d'une très grande qualité ont été produits. En revanche, il est vrai que notre programme de production d'acide acrylique à partir de glycérol n'a pas abouti. Nous avons travaillé sur la base des annonces de la communauté européenne d'il y a 7 ou 8 ans en matière de production de biodiesel et de son co-produit, le glycérol. Or entretemps, l'Europe a révisé sa feuille de route et le glycérol n'est pas une matière première disponible en gros volumes. Le fait de produire de l'acide acrylique vert est ainsi devenu moins économique et moins stratégique. Néanmoins, nous n'avons peut-être pas développé un procédé pour rien. En particulier, la première étape qui consiste à convertir du glycérol en acroléine. En effet, l'acroléine est un produit très toxique qui conserve des applications dans la pharmacie ou les phytosanitaires. Il pourrait être intéressant de concevoir des unités, sur site, de petite taille, qui seraient approvisionnées en glycérol - au lieu de propylène - pour éviter le transport d'acroléine. Tout dépendra de l'évolution de la réglementation sur l'acroléine.

 

Parmi tous vos programmes de recherche, dans quels domaines prenez-vous les paris les plus risqués ?

C.C. : C'est probablement dans le domaine de l'électronique organique que nous prenons le plus de risques. Nous menons un programme de recherche long terme, coûteux, en lien avec de nombreux partenaires. L'idée est d'utiliser nos copolymères à blocs, de type PS-PMMA, entrant dans le processus complexe de la gravure de wafers de silicium. Cette approche met à profit leur capacité à l'auto-assemblage pour descendre à des résolutions extrêmes, de l'ordre de la dizaine de nanomètres pour la réalisation des motifs. Nous collaborons avec le CEA Leti à Grenoble et la société Brewer Science, spécialiste des matériaux et solutions pour l'industrie des semi-conducteurs.Il s'agit d'une technologie en rupture qui est actuellement au stade pilote chez des grands industriels de la micro-électronique, de qui dépend la façon dont cette technologie s'imposera ou non. Si le risque scientifique est important, nous ne prenons pas de risque industriel car nous utilisons des copolymères à blocs qui sont produits dans un pilote industriel (situé à Lacq) et dont la capacité serait suffisante pour alimenter le marché mondial.

 

Enfin, à quoi sert votre structure d'incubateur ?

C.C. : Notre incubateur est une structure originale, destinée à porter les innovations en rupture. Nous sommes partis du constat que, lorsque des produits innovants à fort potentiel arrivaient dans les BU, les équipes avaient du mal à les développer en parallèle de leurs gammes de produits traditionnels. D'où l'idée de les rassembler dans une structure dotée de moyens techniques et financiers propres pour être en mesure de livrer aux BU un produit avec un chiffre d'affaires. Actuellement, on retrouve dans l'incubateur les copolymères à blocs, les polymères piézoélectriques, les copolymères greffés, le PEKK, les nanotubes de carbone. Les colles d'AEC Polymers viennent d'être transférées dans la BU Adhésifs de spécialités, et le PEKK a vocation à sortir de l'incubateur d'ici 1 à 2 ans.

LES CHIFFRES CLÉS DE LA R&D

210 M€ : budget annuel 10 à 15 % : part du budget consacrée à l'innovation corporate de rupture et à l' « open innovation » 1 500 : nombre de chercheurs 3 : nombre de hubs de R&D dans le monde (Asie, France, États-Unis) soit 13 centres de recherche 1 : nombre d'incubateurs de produits 350 : nombre de programmes de R&D 200 : nombre de brevets déposés en moyenne par an

Organisation de la recherche : un équilibre à trouver

En matière d'organisation de la recherche, deux modèles s'opposent. La mise en place d'une structure extrêmement centralisée qui contrôle toutes les business units (BU) au détriment de la réactivité et du service client, ou la délocalisation complète dans les BU, au plus près des clients sans pouvoir bénéficier de fertilisations croisées. Arkema a opté pour « le juste milieu » entre une structure centrale et des structures de recherche localisées dans chaque BU. Ainsi, chaque BU a son responsable de recherche, tandis que la structure centrale suit les programmes les plus importants, environ 80 programmes sur un total de 350. Pour être à la pointe de la technologie, 10 à 15 % du budget de la recherche, qui s'élève à 220 millions d'euros, sont consacrés à l'innovation de rupture et à l' « open innovation ». Ce budget sert à financer des travaux avec des universitaires (contrats, thèses, post docs), des IRT (comme M2P), des IEED, des pôles de compétitivité, des chaires... Arkema réinvestit la totalité de son Crédit impôt recherche (CIR) dans ces programmes à hauts risques Enfin, Arkema investit dans des start-up. Depuis sa création, le groupe s'est intéressé à une dizaine de sociétés avec, chaque fois, une prise de participation qui débouche, au bout de quelques années, sur une intégration de la technologie. Les équipes de Christian Collette étudient au moins 5 dossiers par an présentés à l'approbation finale du COMEX.

S.L.

TREIZE CENTRES DE R&D

Cerdato (Serquigny, France) : polymères techniques. CRRA (Pierre-Bénite, France) : catalyse et procédés de la chimie industrielle (Fluorés, Oxygénés) et des produits vinyliques. GRL (Lacq, France) : dérivés du soufre, adsorbants et matériaux nanostructurés. CRDE (Carling/Saint-Avold, France) : chimie des acryliques, traitement des eaux et corrosion. CRO (Verneuil en Halatte, France) : résines et émulsions alkydes. Coatex (Genay, France) : additifs rhéologiques pour formulation aqueuse pour les secteurs des minéraux, de la peinture, du papier. Bostik (Venette, France), «Smart Technology Center» : applications thermofusibles et colles à propriétés flexibles. Centre de Cary (États-Unis) : résines de revêtement. Bostik (Milwaukee, États-Unis) : nouvelles générations d'adhésifs. KOP (Philadelphie, États-Unis) ou « King of Prussia » : produits de performance et chimie industrielle pour le continent américain. KTC (Kyoto, Japon) : application et assistance technique pour les polymères en Asie. Bostik (Shanghai, Chine) : 3e centre d'excellence de Bostik dédié aux adhésifs intelligents. CRDC (Changshu, Chine) : mise en oeuvre des polymères et développement des procédés pour les usines en Asie.

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