Comment une jeune pousse de Calgary fabrique de la fibre de carbone plus verte et à moindre coût 

Les fibres de carbone et les matériaux à base de fibre de carbone font partie intégrante d’une panoplie d’objets de notre quotidien, du tripode de l’appareil photo à l’ensemble de bâtons de golf, et des vélos jusqu’aux avions.

Malgré cette omniprésence du matériau dans nos vies, l’industrie de la fibre de carbone fait encore face à deux défis majeurs : un coût de production élevé et un processus de fabrication générant un volume important de gaz à effet de serre (GES).

D’un sous-produit du bitume à une fibre de grande valeur

À l’Université de Calgary, Shabab Saad a travaillé à titre d’assistant de recherche auprès de Md Kirbria, Ph.D., professeur agrégé au Département de génie chimique et pétrolier de l’Université de Calgary. Leur projet consistait en une démonstration de faisabilité de la transformation des sous-produits du bitume de l’Alberta en fibres de carbone de grande valeur. Une fois cette démonstration faite, ils ont mis au point un prototype capable de produire des fibres de carbone issues des sous-produits du bitume albertain.

« Nos travaux de recherche approfondis nous ont notamment permis d’établir que les coûts de production élevés constituaient l’un des plus importants enjeux de l’industrie de la fibre de carbone. S’il existait un moyen de réduire ces coûts, la voie serait ouverte à l’adoption à grande échelle des fibres de carbone dans divers secteurs multimilliardaires, dont l’automobile, l’aérospatiale, le sport, l’énergie et les infrastructures », déclare M. Saad. Il a donc fondé CarboMat en 2022 afin de poursuivre ces travaux, relever ces défis majeurs et faire progresser cette technologie dans le cadre d’applications concrètes.

L’étude de marché : le rôle de la fibre de carbone dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre

Les coûts de production des fibres de carbone commerciales — qu’elles soient à base de précurseur polyacrylonitrile ou à base de brai — varient actuellement entre 20 $ à 200 $ par kilo, en fonction des matériaux employés, des conditions de traitement et du niveau de qualité de la fibre. De même, selon les rapports publics, les émissions de GES générées par la production de fibre de carbone totalisent au moins de 15 à 20 kg éq. CO2/kg. « En utilisant des sous-produits du bitume de faible valeur comme matières premières, la technologie brevetée de CarboMat permet de réduire le coût global de production et l’empreinte carbone des fibres de carbone jusqu’à 60 % et 50 % respectivement », explique M. Saad.

Pour le seul secteur automobile, l’impact de cette technologie pourrait être considérable. Les données du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat indiquent qu’environ 23 % de l’ensemble des émissions de GES proviennent du transport routier. Pour réduire cet impact, le rendement du carburant doit être amélioré et le poids des véhicules joue un rôle prépondérant à cet égard.

Le financement de Mitacs permet de bâtir l’équipe derrière la technologie

Pour financer ses travaux, CarboMat a pu compter sur le soutien de Mitacs et de ses programmes Accélération et Élévation. « Le Canada manque d’expertise dans le domaine de la science de la fibre de carbone, science essentielle au succès et à la croissance de CarboMat », résume M. Saad. « Grâce au financement et aux programmes de stages de Mitacs, nous avons pu embaucher des étudiantes et étudiants et des chercheuses et chercheurs au postdoctorat qui détenaient une formation en science des matériaux, en génie des polymères, en génie chimique, en génie mécanique, en textile, en chimie et en physique. »

Leur contribution a permis à CarboMat de se doter d’une expertise à l’interne et de mettre au point divers produits, de concevoir la première installation pilote de l’entreprise d’une capacité de 1 tonne par an et d’enrichir ses actifs de propriété intellectuelle. « Nous prévoyons que ces stagiaires deviennent des employé·es à temps plein de l’entreprise, ce qui permettra à CarboMat de conserver l’expertise et les compétences que nous avons développées avec le soutien de Mitacs », ajoute-t-il. Ces compétences sont essentielles à la commercialisation de la technologie de l’entreprise.

Les fibres de carbone novatrices de l’entreprise remplacent maintenant des fibres de qualité commerciale utilisées dans un grand nombre d’applications, principalement dans le secteur automobile, dans les systèmes de freinage et les rouleaux de presse, ainsi que dans les domaines du sport, de l’aérospatiale et de la défense. « Dans un avenir proche, nous explorerons aussi les applications possibles dans les domaines de l’énergie éolienne, des centres de données et des infrastructures énergétiques », avance M. Saad.

« À un stade aussi précoce, les entreprises en démarrage comme CarboMat disposent de ressources limitées. Le soutien de Mitacs nous a vraiment aidés à constituer une équipe technique exceptionnelle, qui s’est consacrée à la transition de la technologie, de la phase pilote à son application commerciale. »

« L’apport de Mitacs a été déterminant pour CarboMat. Sans leur soutien et leur aide financière, il nous aurait été très difficile de monter notre gamme de produits, de faire passer notre technologie des essais en labo au projet pilote, et d’acquérir les compétences nécessaires pour en assurer l’amélioration continue. »

– Shabab Saad, PDG et fondateur, CarboMat

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