Nouveaux matériaux – Advanced materials
Le terme « Advanced Materials » (nouveaux matériaux) recouvre une grande variété de matériaux. Tous possèdent des propriétés exceptionnelles et novatrices par rapport aux matériaux conventionnels et sont donc utilisés dans divers domaines.
Que sont les nouveaux matériaux ?
Les nouveaux matériaux sont plus complexes que les matériaux conventionnels. Ils se composent souvent de plusieurs matériaux distincts et se présentent sous différentes tailles. Grâce à une innovation constante, cette catégorie de matériaux évolue très rapidement. Les nanomatériaux, qui présentent également des propriétés innovantes et exceptionnelles en raison de leur « petite taille », constituent un sous-groupe des nouveaux matériaux (voir illustration ci-dessous).
Dû à leur hétérogénéité, il n'est pas facile de définir de manière stricte ce groupe de matériaux. Diverses organisations internationales se sont néanmoins penchées sur la question de savoir quels matériaux sont de « nouveaux matériaux ». Par exemple, la Commission européenne décrit en 2013 les matériaux nouveaux (ou « avancés «) comme suit : » Lors de la fabrication d’un matériau avancé, sa composition et sa structure interne sont contrôlées avec précision. Cela lui confère une série de propriétés exceptionnelles (propriétés mécaniques, électriques, optiques, magnétiques, etc.) ou de fonctionnalités spécifiques (autoréparantes, déformables, désinfectantes, conversions d’énergie, etc.) qui les distinguent des matériaux conventionnels. »
Le Groupe de travail de l'OCDE sur les nanomatériaux manufacturés (WPMN) a adopté en 2023 la description suivante pour les nouveaux matériaux : « Matériaux délibérément conçus pour présenter des propriétés nouvelles ou améliorées et/ou des caractéristiques structurelles particulières ou améliorées, dans le but d’obtenir une performance fonctionnelle spécifique ou améliorée. » Le rapport de l’Agence fédérale allemande pour l’environnement (UBA ; 2020) a notamment servi de base pour cette description. Ce rapport propose une classification de ces nouveaux matériaux en différentes catégories. Les fiches d'information élaborées à partir de ce rapport donnent un bref aperçu des propriétés caractéristiques des nouveaux matériaux identifiés, de leurs domaines d'application et de leurs risques potentiels, ainsi que de leur statut réglementaire. Actuellement, l'Organisation internationale de normalisation (ISO) se penche également sur cette question.
En Europe, l’utilisation de ces matériaux innovants suscitent de grandes attentes. En effet, ces matériaux doivent amenés des solutions techniques à certains défis mondiaux, tels que le changement climatique, par exemple dans le domaine de la transition énergétique. Les nouveaux matériaux jouent un rôle clé également dans la transformation numérique et la promotion de l'économie circulaire. Cependant, le potentiel de ces nouveaux matériaux ne pourra être pleinement exploité que si les risques potentiels pour la santé humaine et l'environnement sont identifiés et maitrisés.
Exemples d’application
Les nouveaux matériaux ouvrent des perspectives totalement inédites dans divers domaines, allant de la médecine au secteur de l'énergie en passant par l'impression 3D. Nous ne décrirons ici que brièvement quelques exemples. En médecine (Nano-produits thérapeutiques), les nanomatériaux sont déjà utilisés depuis un certain temps en raison de leurs propriétés spéciales. En raison de leurs propriétés développées de manière ciblée, ils peuvent également être qualifiés ici de nouveaux matériaux. La plupart des « nanomédicaments » actuellement autorisés reposent sur l’amélioration de la formulation d’un principe actif déjà homologué, par l’ajout de nouveau matériau. Par exemple, un médicament anticancéreux conditionné dans de petites vésicules lipidiques (« nano ») traitées en surface a été autorisé en Europe dès 1996. Ainsi, le principe actif reste plus longtemps dans la circulation sanguine, les effets secondaires sont réduits et une plus grande quantité de principes actifs atteignent les cellules cancéreuses. Certains vaccins (par exemple les vaccins contre la Covid-19 à base d’ARNm) sont également encapsulés dans des particules lipidiques et ainsi acheminés vers les cellules du système immunitaire afin d’assurer une défense efficace contre cet agent pathogène.
Un autre domaine d'application très vaste pour les nouveaux matériaux réside dans le secteur des énergies renouvelables, élément indispensable de la transition énergétique. Dans ce domaine, les nouveaux matériaux sont utilisés tout aussi bien pour la production et le stockage d'énergie que pour les économies d'énergie. Par exemple, ils servent à améliorer le rendement des cellules solaires et à prolonger la durée de vie des pales des éoliennes. Dans le secteur des batteries, par exemple, de nouveaux matériaux à base de carbone sont utilisés pour améliorer les performances des batteries automobiles.
En outre, de nouveaux matériaux sont également utilisés dans l'impression tridimensionnelle (3D). Dans l'impression 3D (également appelée « fabrication additive »), les objets tridimensionnels sont imprimés couche par couche. Il existe différents appareils, procédés et matériaux utilisés pour ce type de production. Des petits appareils relativement abordables sont également disponibles pour les loisirs et les écoles, permettant aux particuliers de fabriquer eux-mêmes des jouets, des bijoux et d’autres pièces en plastique. Afin de conférer des propriétés spécifiques aux objets imprimés, il est possible d’utiliser des plastiques contenant des nouveaux matériaux. Par exemple, des additifs nano-métalliques confèrent aux objets une résistance supplémentaire et un certain éclat, et rendent l'objet imprimé plus lourd que s'il avait été imprimé uniquement à partir de plastique. Les additifs à base de carbone (tels que les nanotubes de carbone ou le graphène) assurent une rigidité et une résistance accrues. Malgré leur plus grande résistance, ces objets sont très légers et sont souvent utilisés pour fabriquer des pièces de drones résistantes.
Pour exploiter pleinement et à long terme le potentiel de ces nouveaux matériaux, il est essentiel de prendre en compte les aspects liés à leur sûreté. Cela vaut pour l'ensemble de leur cycle de vie, c'est-à-dire depuis la phase de production, d’utilisation (au quotidien, au travail, à l’école, dans le milieu industriel, etc.), de collecte et recyclage ou d’élimination. (Vous trouverez de plus amples informations sur le thème de l’« Économie circulaire » sur le site de l’OFEV).
Aspects juridiques
Les nouveaux matériaux ne sont pas explicitement mentionnés dans la législation suisse (et européenne) sur les produits chimiques, et aucune exigence supplémentaire ne leur est imposée. Ils sont soumis aux mêmes lois et ordonnances que les produits chimiques et les objets. Certaines lois, ordonnances et directives traitent spécifiquement des nanomatériaux (et donc aussi des nanomatériaux de type nouveau) (voir Nanotechnologies: les aspects juridiques en bref).
Actuellement, la recherche examine de près si les méthodes d'essai existantes peuvent également être appliquées aux nouveaux matériaux (éventuellement avec certaines adaptations) ou s'il est nécessaire de développer des méthodes d'essai entièrement nouvelles. Parallèlement à ces clarifications techniques, des discussions sont en cours au sein d'instances internationales (telles que l'OCDE ou, au niveau de l'UE, dans le cadre de l'« advanced materials initiative ») pour déterminer si certaines lois et réglementations doivent également être adaptées.
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