Is Graphene Green?

Is Graphene Green?

Graphene atomic structure, 3D illustration. Graphene is an allotrope of carbon that consists of a single layer of atoms arranged in a single-layer honeycomb lattice nanostructure
IDTechEx se demande si le graphène est vert
 
Le graphène est-il vert ? Cette question revient de plus en plus souvent. Les moteurs verts et les investissements ESG sont une priorité évidente dans la chaîne d'approvisionnement, mais où se situe le graphène dans cette discussion ? IDTechEx explore la réponse ci-dessous.
 
La réponse courte - non
 
Comme l'indique le dernier rapport d'IDTechEx, "Évaluation du marché du graphène et des matériaux 2D 2023-2033", la capacité de production de graphène dépasse facilement 12 000 tpa. La quasi-totalité de cette capacité provient d'une charge de graphite et utilise une approche descendante, l'exfoliation en phase liquide et l'oxydation-réduction étant dominantes. Chaque processus aura un impact différent, compte tenu de l'efficacité énergétique, des besoins en eau et des produits chimiques utilisés, mais étant donné la matière première et l'approche générale, IDTechEx ne pense pas qu'il soit possible de qualifier le graphène de "matériau vert".
 
La réponse longue - non, mais...
 
Malgré ce qui précède, plusieurs arguments plaident en faveur de l'aspect écologique du graphène.
 
  • Une empreinte et une charge plus faibles que les additifs existants. C'est ce qu'affirment certaines entreprises, qui déclarent que par rapport à leurs homologues pétrochimiques, tels que le noir de carbone, ils ont une empreinte CO2 plus faible par tonne, et que leurs performances supérieures se traduisent par une charge plus faible.
 
  • Peut-on utiliser des matières premières de substitution ? Il s'agit d'une tendance croissante avec l'émergence de plusieurs entreprises qui utilisent des déchets, des sous-produits ou des matériaux renouvelables et, dans plusieurs cas, les couplent à la production d'hydrogène. La plupart d'entre elles n'en sont qu'au début de leur parcours commercial et devront relever des défis en matière de modèle économique et de cohérence des produits, mais il s'agit certainement d'un domaine à suivre pour la promotion de leur solution verte. L'étude de marché d'IDTechEx présente des profils d'entreprises basés sur des entretiens clés concernant les fabricants de graphène établis et émergents, ainsi que d'autres acteurs de la chaîne de valeur.
 
  • Le graphène peut-il être une solution pour le développement durable ? La durabilité est un facteur clé dans de nombreux secteurs et les besoins augmentent au fur et à mesure que la pression augmente, ce qui représente une opportunité pour l'adoption du graphène.
 
Tout d'abord, et de manière évidente, les batteries lithium-ion constituent la partie principale d'un marché du stockage de l'énergie en plein essor. Le graphène joue un rôle minime dans ce secteur jusqu'à présent, mais si l'on considère la prochaine génération de LiBs, les anodes en silicium seront largement adoptées, et le graphène se révèle être une solution potentielle. Avant que tout le monde ne s'emballe, il faut noter que le graphène n'est qu'une option dans un domaine exceptionnellement compétitif et bien financé. Il y a beaucoup d'autres domaines de stockage d'énergie dans lesquels le graphène est actif, mais aucun n'a le même potentiel, cela inclut le Li-S (technologie en difficulté), les batteries au plomb (croissance limitée), l'Al-ion (stade précoce), et les supercondensateurs (niche en croissance).
 
Les polymères verts sont un sujet clé qui va de l'emballage aux pipelines. Les plastiques recyclés et les bioplastiques sont confrontés à un problème constant de performance mécanique par rapport au matériau vierge existant. Le graphène a été étudié en tant qu'additif dans ce domaine et, s'il est adopté, il offre la possibilité d'atteindre des volumes très élevés. Cette voie est explorée par de nombreux acteurs du secteur, mais elle n'est pas simple, le processus de production et le prix étant de la plus haute importance.
 
L'engouement actuel pour le graphène concerne le béton, qui fait l'objet de pressions pour réduire son problème d'émissions bien documenté. Le potentiel des nanocarbones pour améliorer les performances et, surtout, réduire les besoins en ciment est connu depuis longtemps, mais il a récemment gagné en importance grâce à de nouvelles études et démonstrations. De nombreux fabricants de graphène considèrent qu'il s'agit là de l'application phare de l'industrie et positionnent leur activité en conséquence. Le volume potentiel des ventes est, bien sûr, énorme, mais il s'agit d'une industrie très conservatrice avec des marges très fines. Si les commandes arrivent, elles seront d'abord destinées à des cas d'utilisation très spécifiques, et si cela s'étend, une autre question est de savoir qui aura la capacité suffisante, beaucoup parlent de mettre facilement à l'échelle leur processus, mais cela ne se fait pas du jour au lendemain.
 
Il existe plusieurs autres applications pour le graphène avec des moteurs environnementaux, notamment les membranes de filtration, l'électronique durable et le remplacement des additifs toxiques. Chaque paysage de marché est différent et se trouve à divers stades de commercialisation du graphène.
 
Ces évaluations du marché, y compris les prévisions granulaires sur 10 ans pour 18 domaines d'application, sont présentées dans le rapport sur le marché du graphène.
 
Comme on le voit, la réponse à la question de savoir si le graphène est vert est plus nuancée qu'il n'y paraît. C'est une question qui continuera à circuler pendant de nombreuses années alors que l'industrie du graphène entre dans la prochaine phase de son voyage commercial.
 
Pour plus d'informations sur tous ces points, ainsi qu'une vision critique et indépendante de l'ensemble de l'industrie du graphène, consultez le rapport d'IDTechEx intitulé "Évaluation du marché du graphène et des matériaux 2D 2023-2033". Pour plus d'informations sur ce rapport, veuillez consulter le site www.IDTechEx.com/fr.
 
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