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Les nanotechnologies, moteur de l’industrie 4.0 ?

Le marché mondial des nanotechnologies est en plein essor, estimé à 500 milliards de dollars en 2008, il pourrait doubler en 2017, selon la National Science Foundation. Le plan du gouvernement Nano2017 et ses 600 millions d’euros d’investissement, vise à construire une filière européenne de la micro-nano-électronique forte et pérenne. En outre, l’ensemble du secteur industriel est entré dans une phase de profonde mutation, qui voit les technologies numériques s’intégrer au cœur des processus industriels. En quoi la recherche publique peut-elle jouer un rôle de catalyseur pour accélérer les innovations et soutenir la mutation de l’industrie 4.0, en France et à l’international ?

Directeur de Recherche au CNRS et Chargé d’Affaires Europe Linksium

Directeur de Recherche au CNRS et Chargé d’Affaires Europe Linksium

La recherche publique en quête d’une Silicon Valley made in Europe

Avec la fin de l’ère de la « loi de Moore », la recherche européenne, jusqu’alors dépossédée de tout leadership, connait aujourd’hui un regain de créativité et s’initie au « More than Moore », pour penser l’industrie de demain basée sur des nanotechnologies disruptives.

Dans un article publié en 2015 dans la Harvard Business Review, Larry Downes se demandait comment l’Europe pouvait créer sa propre Silicon Valley… L’œuvre est en cours et on commence à observer une nouvelle vague d’innovations tout droit sorties des laboratoires de recherche européens. Il faut aujourd’hui continuer de valoriser la créativité des porteurs de projet scientifiques afin d’impacter durablement les nouveaux marchés internationaux (alimentation, habitat, sécurité, santé…) et accompagner la mue de l’industrie du futur.

L’innovation doit créer une électronique durable

Les nanotechnologies sont porteuses d’avenir et celui-ci ne peut s’envisager sans être durable.

Les mentalités ont évolué et aujourd’hui, les nanotechnologies ne sont plus associées à des craintes, quant à leur éventuelle toxicité, mais bien à l’espoir d’une industrie performante et plus économe des ressources de la planète.

On peut prendre l’exemple des TIC (technologies de l’information et de la communication) qui à elles seules, consomment environ 15% de l’électricité dans la plupart des pays développés (e.g. 150 milliards d’emails sont échangés chaque jour mondialement !) et cette consommation devrait tripler dans les deux prochaines décennies. Afin de freiner cette tendance énergivore, de nombreuses innovations s’avèrent nécessaires dans le domaine des composants nanoélectroniques notamment (des nanofils pourront par exemple permettre d’optimiser les performances).

Par ailleurs, les matériaux rares ou toxiques devront être progressivement remplacés par des matériaux ne présentant pas de pénurie potentielle et qui sont respectueux de l’environnement ainsi que le recyclage qui est un autre point fondamental[1]. Le domaine des « Cleantech », où beaucoup de nano-innovations verront le jour, est promis à un bel essor avec une très forte demande et une croissance potentielle (la récupération d’énergie lumineuse, mécanique, thermique, radio-fréquence, biochimique ou basée sur la photosynthèse artificielle pourra par exemple permettre de développer des nanosystèmes autonomes).

Enfin le secteur de L’IoE (Internet of Everything), favorisant l’émergence de smart cities, va devenir le cœur de l’industrie connectée et durable et va concentrer beaucoup d’efforts de la recherche européenne en nanotechnologie et plus spécifiquement en nanoélectronique. Ainsi, la fabrication de 10 000 milliards de capteurs très diversifiés est prévue vers 2030 afin de couvrir les demandes dans le domaine des Smart cities : Smart information infrastructure, Smart buildings, Smart transport, Smart security, Smart energy, Smart production…

La recherche européenne va ainsi innover dans les domaines des circuits intégrés à très basse consommation ou autonome, fortement miniaturisés et à faible coût.

La quatrième révolution industrielle : décloisonner l’industrie et les services

Un rapport de la commission Attali estime que les nanotechnologies seront le moteur de la prochaine révolution industrielle. Elles présentent un potentiel de développements et d’applications considérable, notamment dans le domaine de l’électronique mais aussi dans les biotechnologies, les matériaux ou encore les technologies de l’information.

Un secteur porteur est celui de la santé. Des scientifiques ont récemment réussi à faire fonctionner des nanomoteurs in vitro qui seront bientôt capables de se déplacer dans le corps humain pour détruire des cellules malades ou pour administrer des molécules telles que l’insuline. Un nano monde qui permettra dans les décennies à venir de personnaliser les traitements en fonction des caractéristiques génétiques et biologiques de chacun.

Les exigences se concentreront aussi sur la puissance très faible, la sécurité, la forte miniaturisation, la biocompatibilité des futurs dispositifs médicaux.  Il est prévisible que les acteurs de la santé aient par exemple besoin de nanodispositifs dans le champ spécifique de la détection biologique (gènes, protéines, espèces chimiques, …) ou d’autres paramètres physiologiques (cœur, respiration, transpiration…) pour une détection précoce des maladies.

On le constate, même si la voie n’est pas toute tracée, les nanotechnologies sont au cœur des futures révolutions de la santé, de l’énergie ou encore de l’usage des objets technologiques. Un dialogue plus direct entre les industriels internationaux et la recherche européenne favoriserait et accélèrerait encore davantage le développement européen d’innovations prometteuses.[2]

[1] Projet Européen EIT/KIC Raw Materials http://eitrawmaterials.eu/

[2] Lancement du Technomarket le 26 octobre 2016 à Grenoble dans le cadre du Semicon EUROPA http://grenoble2016.technomarket.fr/


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