Faire du Luxembourg un leader de l’innovation matérielle

Transformer le pays en banc de test pour des technologies de rupture telles que l’hydrogène vert, la récupération d’énergie ou encore la valorisation de déchets… Damien Lenoble, Directeur du Département Matériaux au LIST, propose quelques pistes pour booster l’innovation au Luxembourg et en Europe. 

Source : paperjam.lu
Date de publication : 17/11/2022

 

Changement climatique, perte de la biodiversité, exploitation des ressources non renouvelables, souveraineté économique: nul doute n’existe au sein de la communauté scientifique quant à l’urgence d’agir. Les crises des dernières années – crise sanitaire, crise climatique, crise des matériaux, crise énergétique et crise géopolitique – renforcent le besoin d’une innovation tangible et de proximité afin de faire face aux défis de transformation de notre société, notamment environnementaux. Cela passe par une transformation radicale des manières dont nous fabriquons nos produits de consommation, impliquant de les rendre, autant que faire se peut, autonomes en énergie décarbonée et en ressources.

La véritable innovation se fait autour des technologies tangibles 

L’urgence de la situation appelle à une innovation autour des technologies dites tangibles. Le digital a permis de développer très fortement l’innovation dite de «service» et devient un outil stratégique pour faire émerger les deeptechs de demain: il permet d’accélérer les innovations matérielles, grâce à des modèles informatiques sophistiqués s’appuyant sur des données fiables générées par exemple par le déploiement de capteurs. Tout aussi remarquable est l’émergence des technologies de calculs quantiques qui permettront d’accélérer la modélisation de matériaux et molécules complexes grâce à une puissance de calcul inégalable pour ces cas d’applications spécifiques. À ce titre, le LIST a lancé récemment un nouveau groupe de recherche dédié aux dispositifs de matériaux quantiques pouvant fonctionner en réseau. 

Le Luxembourg peut être un pays moteur de cette transformation matérielle, et ainsi démontrer qu’on peut maintenir une forte qualité de vie tout en ayant une empreinte carbone la plus responsable possible. Le Luxembourg dispose d’un atout majeur: une stabilité politique et financière qui permet une constance des actions sur le temps «long». Le pays peut jouer un rôle de leader pour éprouver de nouvelles approches: en devenant un banc de test pour l’implémentation de technologies tangibles de rupture, orientées par exemple vers la circularité des ressources.

Au LIST, nous travaillons sur ces innovations radicales permettant au Luxembourg d’être pionnier sur quelques filières. Il s’agit par exemple des recherches sur la récupération d’énergie permettant d’alimenter des capteurs autonomes et d’éviter l’utilisation de batteries, ou encore de recherches sur le développement de matériaux haute-performance issus de ressources biobasées et durables comme la lignine et la cellulose. Je suis convaincu que le Luxembourg a un rôle à jouer en tant que coordinateur à l’échelle de la Grande Région de quelques filières d’innovation. Par exemple dans le domaine de la valorisation de résidus pour les secteurs de l’énergie, du transport, du médical etc., l’échelle de la Grande Région permettrait de considérer les volumes industriels nécessaires au fameux «return on investment» et aurait un impact positif sur le positionnement et l’image de marque du pays.

L’hydrogène vert, c’est-à-dire un hydrogène à très faible empreinte carbone, est un autre exemple d’innovation radicale qui pourrait permettre au Luxembourg d’avoir un coup d’avance et à l’Europe d’accroitre sa souveraineté. Au LIST nous menons un projet sur la photo-électrochimie de l’eau et notamment sur la création de polymères photocatalytiques assemblés à partir de dérivés de chlorophylle (porphyrines) et nécessaires à la génération d’hydrogène sous irradiation solaire. Le domaine est encore relativement inexploré mais, si cette percée est réalisée, ce projet parmi d’autres pourrait soutenir une nouvelle économie bâtie en partie sur l’hydrogène. Il en est de même concernant notre agenda de recherche sur les technologies clés utilisant l’hydrogène comme source d’énergie à la mobilité. Tout comme les électrolyseurs, les technologies des piles à combustible, bien que connues depuis des décennies, ne sont pas déployables à grande échelle car trop dépendantes de matériaux critiques: les fameux métaux rares notamment. Dès lors, nous nous focalisons très fortement sur la recherche de technologies à très faible charge en métaux rares. Aujourd’hui, nous sommes parmi les quelques laboratoires européens ayant démontré des piles à combustible les plus compétitives en termes de puissance par quantité de métaux rares. Il reste encore du chemin mais nous sommes sur la bonne voie.

Aider le business luxembourgeois dans sa transition économique et écologique

Pour transformer nos modes de production, il est indispensable que le business luxembourgeois se pose les bonnes questions. Cela implique d’évaluer les solutions qui leur permettraient d’avoir une empreinte environnementale la plus faible possible. Au LIST, nous avons défini un cadre pour la conception de technologies, de produits et de processus dans une optique de durabilité. Notre approche «sustainable by design» vise à intégrer les aspects environnementaux, économiques et sociaux très tôt dans le processus de conception d’un produit afin d’améliorer ses performances en matière de durabilité tout au long de son cycle de vie: de l’approvisionnement en matières premières à sa fin de vie. L’objectif est de développer des produits qui répondent aux spécifications techniques, mais qui peuvent aussi être plus sûrs et plus durables, par exemple en améliorant l’efficacité énergétique ou en développant des produits chimiques inoffensifs pour l’homme et l’environnement.

Nous appliquons particulièrement cette vision aux matériaux composites et plastiques en s’appuyant sur des recherches de premier plan valorisant des déchets d’agriculture ou des fibres naturelles dans des structures ultra-légères, résistantes et recyclables. C’est pour démontrer tout le potentiel d’innovation de nos résultats de recherche que nous finalisons le lancement de notre centre d’innovation des procédés et matériaux composites durables. Prenez date pour le 22 décembre! 

De nouveaux modèles économiques sont à inventer, avec des produits plus fiables, à la durée de vie plus longue. L’Europe a un rôle clé à jouer et le Luxembourg peut montrer la voie. Le LIST prêtera main-forte aux entreprises publiques et privées ayant l’ambition de pousser les frontières de la recherche pour développer ensemble une société durable pour les générations futures.

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