Les matériaux sont au cœur des grands défis de notre siècle : urbanisation galopante, élévation des niveaux de vie, tensions sur les approvisionnements, impératifs environnementaux. Ce numéro montre que des solutions existent et qu’elles allient performance, durabilité ET compétitivité.

Les matériaux ont toujours été essentiels dans la vie des humains, que ce soit pour se nourrir, se vêtir, se chauffer, se soigner, se défendre, se déplacer ou communiquer. Mais jusqu’à la 1re COP à Rio en 1992, on a surtout choisi un produit en fonction de son prix sans trop se préoccuper de savoir avec quels matériaux il avait été fabriqué… et encore moins où ces matériaux étaient conçus, transformés et transportés. Et c’est seulement au moment du COVID que l’on a vraiment réalisé qu’il ne suffit plus de couvrir les besoins basiques de la population mondiale en nourriture et en habitat. Il faut aussi assurer l’approvisionnement en matériaux d’une population urbaine et d’une classe moyenne aux progressions fulgurantes : 68 % de la population mondiale vivra en ville en 2050 (vs 33 % en 1960)1, et la classe moyenne devrait représenter 65 % de la population dès 2030 (vs 15 % en 1960). Il faut donc des matériaux pour assurer un habitat vertical, des aliments emballés, des équipements électroménagers, des médicaments, des ordinateurs, des téléphones portables, des voitures, des transports en commun et des voyages touristiques.

Dans ce numéro de la Revue des Mines, nous allons vous montrer que même si la tâche semble insurmontable, il existe des solutions grâce à des technologies – nouveaux produits comme nouveaux procédés – toujours plus efficaces pour répondre aux besoins des citoyens du monde. Et efficaces, cela signifie un coût plus faible, une empreinte environnementale plus faible ET un meilleur confort de l’usager.

Côté matériaux nouveaux, nous vous présenterons un polymère indéfiniment recyclable pour fabriquer des vêtements de sport (Brett Helms, fondateur, Cyklos Materials, USA) et des mousses polyuréthane non isocyanates pour assurer l’isolation thermique des bâtiments tout en étant recyclables (Jean-Marie Raquez, professeur, Université de Mons, Belgique). Nous consacrons également un article aux nouvelles générations de batteries qui utilisent moins de matériaux critiques (batteries lithium NMC 9-0,5-0,5 vs NMC 5-3-2, qui utilisent 4 fois moins de cobalt) ou plus du tout de matériaux critiques (batteries au sodium), sans oublier le recyclage de ces batteries – le fameux “Urban Mining” (Shirley Meng, professeur, University of Chicago, USA).

Sur le front des procédés nouveaux, nous nous intéresserons d’abord à la pyrolyse du méthane, procédé inventé à Mines Paris – PSL et exploité par la société américaine Monolith, qui permet de co-produire de l’hydrogène et du noir de carbone (Laurent Fulcheri, professeur, Mines Paris – PSL, France), ainsi qu’à la transformation du germanium raffiné en monocristal à haute pureté pour fabriquer des cellules solaires performantes pour des applications spatiales (Gervais Jacques, président exécutif, 5N Plus, Canada). Nous aborderons également l’extrusion verticale pour la formulation de médicaments moins chers et sans effets secondaires dans le traitement des maladies infectieuses ou des cancers (Victoire de Margerie, président exécutif, Rondol Industrie, France), ainsi que l’utilisation du quantum pour découvrir des gisements de minerais plus profonds et réduire l’impact environnemental de leur exploration (Cathy Foley, ex-chef scientifique du gouvernement australien).

À l’interface produit/procédé, l’exemple des vitrimères inventés par Ludwik Leibler à l’ESPCI et désormais développés par la start-up Mallinda dans le Colorado (Philip Taynton, CEO, Mallinda, USA) illustre qu’on peut à la fois rendre un produit recyclable et réduire son coût grâce à un procédé de fabrication plus rapide et générant moins de rebut.

Bien sûr, l’intelligence artificielle est aussi au cœur de l’article de Greg Mulholland, fondateur de Citrine en Californie il y a dix ans, lequel démontre que l’IA appliquée aux matériaux ne remplace pas l’expertise scientifique, mais permet de l’amplifier et d’accélérer son déploiement industriel. Enfin, le plaidoyer de Manoelle Lepoutre, Présidente de l’Académie des technologies, met en valeur deux familles de technologies pour accélérer la réindustrialisation de la France : les nouveaux matériaux pour l’énergie et les biomatériaux et matériaux biosourcés.

Je remercie chaleureusement mes collègues et amis de France et du monde qui ont contribué à ce numéro. Bonne lecture à toutes et à tous – et j’espère que vous partagerez, à la fermeture de ce dossier, notre conviction que les technologies matériaux sont fondamentales pour conserver et développer, notamment en France, des industries à la fois respectueuses de l’environnement ET compétitives.