Économie circulaire : recycler la fibre de carbone pour des éoliennes zéro déchets

Edito et présentation des invités

Timothée : Bonjour à tous et bienvenue dans ce nouveau numéro de Qui l’eût cru ? Aujourd’hui, on va parler de fibres de carbone. C’est un peu le super-héros des matériaux : hyper léger, hyper résistant… mais aussi hyper polluant. Produire une tonne de fibre de carbone, c’est comme envoyer 40 tonnes de CO₂ dans l’atmosphère. Franchement, bravo champion.

Et pourtant, on en met partout : vélos, voitures, avions, éoliennes… Même dans les technologies censées nous sauver du climat, on colle du carbone qu’on ne sait pas recycler. Résultat : 85% finissent enfoui sous incinérés. Autrement dit, on fait du green high-tech avec une fin de vie digne d’une production à la chaîne.

Mais, qui l’eût cru ? une start-up française, Extractive, a décidé de changer la donne. Leur idée : refaire du neuf avec du carbone usagé, tout en conservant 98% de ses super-pouvoirs. Un recyclage version Marvel. Résultat : dix fois moins d’émissions, cent fois moins de pression sur l’eau et le sol, et peut-être, un jour, des éoliennes vraiment circulaires. Et ça… franchement, qui l’eût cru ?

Dans cet épisode, on découvre comment rendre nos éoliennes véritablement recyclables. Pour en discuter, j’ai le plaisir d’accueillir Frédéric, co-fondateur d’Extractive. Bonjour Frédéric !
À ses côtés, et pour la première fois dans Qui l’eût cru ?, on fait appel à notre experte chez qui l’ACV coule dans les veines et pour qui l’incinération fait monter la tension : notre spécialiste en éco-conception, Sibyille Martin. Installez-vous confortablement, on part explorer le monde méconnu de la fibre de carbone. Bonne écoute !

Parcours et fonctionnement de la solution

Timothée : Rebonjour Frédéric ! Comment devient-on passionné par les fibres de carbone ?

Frédéric : Beaucoup de gens sont passionnés par la fibre de carbone, parce que c’est un matériau très technique qu’on retrouve dans des univers qui font rêver : la course automobile, la Formule 1, les bateaux de compétition… J’ai même un collègue fan de F1 qui pourrait en parler pendant des heures. Moi, pas du tout. Je suis métallurgiste. Et les métaux , justement, ont une qualité incroyable : on arrive à les recycler très facilement.

Il y a l’association européenne de l’aluminium qui a déposé la marque Metal Recycles Forever. C’est tellement beau.
La fibre de carbone, elle, n’a pas cette reconnaissance-là. Et je me suis dit : c’est vraiment dommage. Ce serait peut-être bien de mettre toute la matière grise d’Extractive au service de ce problème-là.

Timothée : Donc tu t’es dit : ce qui est facile, ce n’est pas pour toi. On prend une problématique, le carbone qu’on n’arrive pas à recycler, qui pollue beaucoup, et on essaie d’en faire quelque chose de plus durable. Et alors, concrètement, qu’est-ce que tu as mis en place pour arriver à cette solution ?‍

Frédéric : Alors, comme je le disais, à l’origine je suis plutôt métallurgiste, et la plupart des gens chez Extractive le sont aussi. Quand on n’arrive pas à recycler un métal par voie thermique, en le faisant fondre, on a généralement une autre solution : on dissout le problème dans l’acide. Et puisque la fibre de carbone ne peut pas fondre, on s’est dit qu’on allait faire la même chose. Quand on n’a qu’un marteau, tous les problèmes ressemblent à des clous.

Timothée : Donc concrètement, vous prenez un objet en carbone, mettons, mon vélo dans le garage, et qu’est-ce que vous en faites ?

Frédéric : On le met dans une sorte de grande cocotte-minute, un réacteur chauffé et sous pression. On place la pièce en carbone dedans, puis on ajoute un mélange d’acides qu’on chauffe à environ 150–180 °C. Ces acides dissolvent le polymère, la matrice qui lie les fibres entre elles. Ensuite, on récupère des fibres propres et sèches. On l’a déjà fait sur des vélos… mais heureusement, pas le mien.

Timothée : Et pour resituer un peu les différentes formes de fibres de carbone qui existent : j’imagine qu’il y en a de toutes tailles et avec des caractéristiques variées. Est-ce que votre solution fonctionne pour n’importe quel type de fibre de carbone ?

Frédéric : Oui, notre solution est assez tolérante au type de fibres. Elle ne recycle pas toutes les résines, mais les résines époxy, qui représentent la majorité du marché, et surtout la part à forte valeur ajoutée ,se recyclent très bien avec notre procédé.

Aujourd’hui, la fibre de carbone est essentiellement vendue sous forme de fibre continue, en bobines. Ensuite, elle est transformée : on la coupe, on l’enroule, on l’imprègne de résine pour fabriquer un cadre de vélo, une canne à pêche, etc. Notre procédé permet de récupérer cette fibre une fois transformée.

Comme elle a été déroulée et découpée, on ne peut plus la revendre sous forme de bobine. En revanche, on peut fournir notre fibre recyclée, qui est une fibre courte, à des transformateurs qui savent la travailler. Il existe deux grandes familles :

- Ceux qui mélangent la fibre de carbone à des polymères thermoplastiques, que l’on met ensuite en forme par injection ou compression.

- Ces industriels achètent des compounds, des granulés déjà composés de thermoplastiques et de fibres courtes.

À ces fabricants de granulés, nous pouvons donc vendre notre fibre recyclée très courte, qu’ils intègrent directement dans leurs mélanges.

Timothée : Aujourd’hui, le marché de la fibre de carbone reste assez petit. Si on compare, par exemple, au marché de l’acier, on est sur quels ordres de grandeur ?

 Frédéric : Grosso modo, à l’échelle mondiale, on est autour de 150000 tonnes de fibres de carbone par an, l’an dernier quelque chose comme ça 150 000 tonnes, ce n’est pas énorme. Pour comparer : la moindre usine de fer à béton en France produit, à elle seule, environ 1 million de tonnes d’acier par an.

Timothée : Et ces 150 000 tonnes de fibres de carbone, ils servent à quoi ?

Frédéric : Longtemps, la fibre de carbone a surtout été utilisée dans l’aéronautique. Comme tu le disais en introduction, c’est un matériau à la fois très léger, plus léger que l’aluminium, et très résistant, plus résistant que l’acier. On la retrouve donc dans des applications où il faut combiner légèreté et haute résistance, et un avion, forcément, doit être léger et très résistant.

Mais la fibre se démocratise progressivement. Aujourd’hui, on la retrouve énormément dans l’éolien : pour fabriquer des éoliennes plus puissantes, il faut des pales plus grandes, donc plus légères pour éviter qu’elles ne s’effondrent sous leur propre poids.
Et petit à petit, elle arrive aussi dans les transports, maritimes comme terrestres, avec deux enjeux majeurs : alléger les voitures électriques et stocker l’hydrogène pour la mobilité hydrogène.

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Capsule Expert # 1

Timothée : Justement, tu parlais de ces fameuses éoliennes tant décriées. En ce moment, certains députés voudraient presque les voir disparaître, avec le moratoire qu’ils ont annoncé, on attend de voir ce que ça donnera.
Sybille, on voulait déconstruire une idée reçue, ou plutôt clarifier une réalité : est-il vrai qu’on ne peut pas recycler une éolienne ?

‍Sibylle : Alors, c’est plus compliqué que ça. D’abord, je voudrais revenir sur le mot composite, qu’on a beaucoup utilisé jusqu’à présent. Un composite, c’est un peu le matériau miracle, comme le disait Frédéric : très léger, très résistant, et sans lui, pas d’éoliennes, pas d’avions allégés, pas de voitures électriques performantes.

Mais cette performance a un coût, notamment environnemental. Dans l’éolien, une seule pale peut contenir jusqu’à 10 tonnes de composites, et la production de fibre de carbone est très énergivore : jusqu’à 600 mégajoules pour produire un kilo. Pour donner un équivalent, c’est comme rouler 100 kilomètres en voiture essence juste pour produire 1 kg de matière première.

L’éolien reste une énergie bas carbone sur l’ensemble de son cycle de vie, mais il démarre avec un passif important à la fabrication. Et c’est là que le recyclage peut jouer un rôle clé, en divisant potentiellement cet impact par dix.

Timothée : Je crois qu’il y a aussi une autre problématique, et c’est justement là tout l’intérêt de la solution d’Extractive : les matériaux composites sont très difficiles à recycler.

Sibylle : Les composites, c'est un mix de fibres, de carbone, de verre et d'une résine qui est souvent du plastique. Séparer ces deux éléments du composite, c’est ça qui est compliqué. C’est la face cachée de la performance des composites, et notamment de la fibre de carbone : ce sont des produits conçus pour durer, pas pour être démontés. Aujourd’hui, la majorité des composites, notamment dans l’éolien, finissent en incinération ou en enfouissement, faute de solutions adaptées.

Dans l’éolien, la fin de vie des pales va devenir un enjeu majeur d’ici 2030, carles premières générations arrivent massivement en fin de vie, et l’ADEME prévoit une explosion des volumes de déchets composites dans les années à venir.

Heureusement, des technologies innovantes émergent, comme la solvolyse d’Extractive, qui permet de séparer les fibres sans les abîmer, avec une empreinte carbone beaucoup plus faible, comme tu le disais en introduction. C’est une véritable révolution, à la fois industrielle et environnementale. Parce que si on veut une transition énergétique réellement durable, elle doit aussi être circulaire, et ça commence par là.

Faciliter le passage à l’action

‍Timothée : Frédéric, où en est-on dans le stade de développement de ce que vous avez réalisé ?

Frédéric : Aujourd’hui, on en est encore à l’étape pilote. Avec l’installation que nous avons sur notre site à Saint-Laurent-des-Arbres, dans le Gard, on est capables de recycler quelques centaines de kilos de composites par an. On est justement en train de lever des fonds pour construire un démonstrateur industriel, avec une capacité de 300 tonnes de fibres par an, soit environ 400 à 450 tonnes de composites recyclés. Ensuite, il faudra passer à l’échelle. Et si on est toujours là en2030, on sera au rendez-vous.

Timothée : Il y a tout ce qu’il faut pour avancer. Imaginons maintenant que je sois une entreprise qui écoute ce podcast. J’ai des produits en matériaux composites et je veux réduire mon bilan carbone, un point clé dans l’éco-conception. Comment est-ce qu’on peut travailler avec vous ?

Frédéric : Alors nous, même si je suis l’un des techniciens de la boîte, on a une vision très orientée marché. Et la première question à se poser, c’est tout simplement : est-ce qu’il y a un business case ? Est-ce que ça a réellement du sens de recycler ce déchet ?

Je prends un exemple : on a été sollicités par un éco-organisme qui collecte les flèches de tir à l’arc sportif. C’est joli, il y a du carbone dedans, mais en termes de volumes, de collecte, de traitement… est-ce que ça vaut vraiment le coup ?
Donc notre première approche, c’est l’approche volume : est-ce que les quantités collectables, dans un périmètre géographique cohérent, sont suffisantes ? Si ce n’est pas le cas, il faut se poser des questions.

Ensuite vient l’approche technique : est-ce que ce composite est recyclable par notre procédé ? Comme Sibylle l’a dit, la solvolyse douce a des limites : elle ne fonctionne pas sur tous les polymères. On doit donc faire des tests de faisabilité en laboratoire pour voir si ça marche ou non.

Si ça ne fonctionne pas, le monde est bien fait : on a des concurrents avec d’autres technologies, par exemple Alpha Recyclage, avec la vapo thermolyse dans le Sud-Ouest, qui peuvent tester la matière et voir si leur procédé est adapté.

Et une fois que techniquement c’est validé, la dernière étape, c’est de vérifier si le produit recyclé est de bonne qualité. C’est comme ça qu’on procède.

Timothée : Et combien de temps ? Entre le moment où je veux décarboner mon produit et le moment où mon produit pourra être réellement décarboné parce que j’aurais intégré une solution comme la vôtre ?

Frédéric : La validation technique et économique va assez vite, c’est une affaire de quelques mois. Ensuite, le vrai défi, c’est d’augmenter les capacités de production pour pouvoir traiter de très grands volumes.

Timothée : Si on compare l’intégration d’un matériau recyclé dans un cadre de vélo ou même dans un bateau en fibre de carbone pour gagner le Vendée Globe à l’utilisation de fibre de carbone neuve, qu’est-ce qui coûte le plus cher ? Est-ce que les prix sont équivalents ?

Frédéric : Alors là, on parle plutôt du point de vue de ceux qui utilisent beaucoup de fibre et qui veulent verdir leur sourcing, plus que celui de ceux qui génèrent des déchets. Nous, on a choisi de nous positionner au même prix que la fibre vierge.

Pour une raison simple : l’écosystème du recyclage en France est très dynamique, beaucoup de projets se lancent. Et tous ceux qui sont partis avec un green premium, un écart de prix trop important entre le produit vierge et le produit recyclé, se sont vite rendu compte qu’au moment de déployer, ça coince. La volonté de payer plus pour un sourcing plus vert n’est pas toujours au rendez-vous.

"Donc on a travaillé sur un procédé économe en énergie et en ressources, mécaniquement moins coûteux, qui nous permet de nous aligner sur le prix du marché. C’est vraiment notre objectif : que pour le client final, être vertueux ne coûte pas plus cher."

Capsule expert # 2

Timothée : Sibylle, je crois que tu as sorti ton masque et ton tuba pour plonger dans le fabuleux univers des composites. Est-ce que tu peux nous en dire un peu plus ?

Sibylle : Oui, tout à fait. Parce qu’on parle beaucoup de fin de vie, mais on peut aussi se demander comment réduire l’impact des composites dès la conception, dès qu’on imagine leur mode de fabrication. On entend souvent parler de composites "biodégradables", sauf que ce n’est pas vraiment le cas.

Comme on l’a dit, un composite, c’est un mariage entre des fibres et une résine, souvent un plastique. Donc même si on utilise des fibres naturelles, lin, chanvre, mais qu’on les associe à une résine pétro sourcée, ça ne va pas se dégrader comme ça. Et même avec des plastiques biosourcés comme le PLA, la biodégradabilité ne fonctionne qu’en compostage industriel, pas dans la nature.

Aujourd’hui, il n’y a donc pas encore de vraies avancées sur la recyclabilité pensée dès la conception. Mais deux pistes restent très prometteuses :

- Les thermoplastiques liquides, comme la résine Elium d’Arkema, qui se travaillent comme des thermodurcissables mais peuvent ensuite être refondus et recyclés mécaniquement.

- Les vitrimères, des résines thermodurcissables dites "réversibles", capables d’être ramollies et retravaillées sous chaleur, un peu comme des plastiques.

Timothée : Mais du coup, est-ce qu’on a déjà ces matériaux dans un usage industriel ou est-ce qu’on est encore en R&D ?

Sibylle : On est un peu entre les deux. Les vitrimères, par exemple, sont en cours d’industrialisation. Et du côté des thermoplastiques recyclables, Arkema travaille déjà avec le secteur de l’éolien sur des pales prototypes. L’idée, c’est de remplacer les résines classiques, époxy ou polyester, très difficiles à recycler. En parallèle, on voit aussi émerger des solutions comme Thermozaïque ou ThermoPrime, des procédés français qui transforment des déchets de production composites en panneaux prêts à l’emploi. Bref, on entre vraiment dans une nouvelle ère : celle de composites conçus pour durer, mais aussi pour revenir et s’intégrer dans une économie plus circulaire.

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On s’engage !

Timothée : Merci, il y a quand même pas mal de choses en cours, en réflexion, en innovation justement, toi Frédéric, comment tu vois les projets pour les années à venir ? Donc là il y a la levée de fonds, l’objectif c’est de massifier, c’est ça ? Est-ce que c’est de se spécialiser sur une gamme de produits ? Comment tu vois le développement futur ?

 Frédéric : Aujourd’hui, notre solution, c’est le procédé FIRE, conçu spécifiquement pour les résines époxy classiques. L’enjeu maintenant, c’est de passer à l’échelle, parce que les résines époxy ont été massivement utilisées : on les retrouve dans les déchets historiques, et elles sont encore utilisées aujourd’hui. Donc cette solution garde tout son sens.

On garde un œil très attentif et curieux sur tout ce qui se développe. Comme le disait Sybille, il existe maintenant des résines conçues pour être plus faciles à recycler, par exemple plus simples à solvolyser, comme celles développées par l’entreprise indienne Aditya Birla. Ce sont des projets qui nous intéressent énormément.

"Et quand ces nouvelles résines arriveront sur le marché, on veut pouvoir se positionner avec d’autres solvolyses, adaptées à ces matériaux, afin de continuer à recycler les composites de nouvelle génération."

Timothée : Comment vous le mesurez ? Comment on peut le valoriser quand on est un client ? Parce qu’on va rechercher aussi ce rapport coût-bénéfice.

Frédéric : Alors, tout à l’heure, Sibylle a prononcé le mot éco-conception. C’est un terme intéressant, parce qu’il y a beaucoup d’effets d’annonce, beaucoup de bonnes intentions… et finalement assez peu de réalisations concrètes.
Et malgré tout, quand quelqu’un achète un matériau, surtout un matériau aussi onéreux que la fibre de carbone, il commence toujours par regarder le cahier des charges technique. Il veut un certain niveau de performance mécanique pour un certain poids. Ça, on n’y coupe pas. Aujourd’hui, l’éco-conception et la recyclabilité, c’est encore la cerise sur le gâteau, pas le critère principal.

C’est pour ça que notre travail, quand on vend de la fibre recyclée, c’est d’abord de garantir qu’elle est performante. On collabore régulièrement avec plusieurs organismes : en France, l’Institut français du textile et de l’habillement, le centre technique IPC ; en Allemagne, l’Institut Fraunhofer à Augsburg. À l’échelle laboratoire, ils testent la qualité de nos fibres et nous disent si elles tiennent le niveau. Ça nous donne un tampon, une validation par un tiers de confiance.

Mais le vrai juge de paix, c’est l’usage chez le client. Il faut lui fournir 10 kilos, 50 kilos, une tonne, qu’il les intègre dans son procédé, fabrique son produit, et teste ses performances.
Et là, soit il nous dit : "J’obtiens les mêmes performances qu’avec une fibre vierge, c’est parfait." Soit: “C’est un peu moins performant, mais vu le gain carbone, je suis prêt à l’utiliser.”

Capsule expert #3

Timothée : Sibylle, je crois que tu as rangé tes lunettes de plongée, mais cette fois tu as sorti ton détecteur d’inspiration. Et on voulait justement parler d’initiatives individuelles : après avoir beaucoup évoqué les matériaux composites, tu voulais nous présenter une solution pour recycler son vélo, avec la Recyclerie Sportive.

Sibylle : Tout à fait. Si, comme moi, vous avez un vélo en fin de vie, plutôt que de le jeter, vous pouvez le déposer à la Recyclerie Sportive. Le principe est simple : ils récupèrent les pièces encore utilisables pour les remonter sur d’autres vélos, qu’on appelle des vélos reconditionnés. Les autres matériaux, métal, caoutchouc, et même la fibre de carbone, sont ensuite valorisés.

Au fond, c’est un peu la même logique qu’Extractive : démonter un produit technique pour sauver les composants à forte valeur et les réinjecter dans un nouveau cycle de vie. Donc si un vieux vélo traîne au fond du garage, pensez à la Recyclerie Sportive. C’est un geste simple qui prolonge la durée de vie des pièces, soutient un modèle circulaire, local et solidaire. Et en plus, ils sont présents un peu partout en France : à Paris, Bordeaux, Grenoble, et bien d’autres villes.

On s’inspire et on partage

Timothée : Côté inspiration aujourd’hui, un produit… Dans lequel ton produit est intégré, dans lequel tu es le plus fier ? Est-ce que tu pourrais nous dire un mot ?

Frédéric : On a une collaboration très active avec une société bretonne, MerConcept, qui conçoit et fabrique des bateaux de course. Ils ont réussi à intégrer une pièce en fibre de carbone recyclée sur l’un des voiliers qui a participé au dernier Vendée Globe. On n’a pas le droit de dire lequel, mais on est déjà très contents qu’il soit arrivé à bon port, preuve que ce n’est pas notre pièce qui l’a fait couler !