Pendant longtemps, le marché du graphène a été principalement tiré par une stratégie de « promotion des matériaux », les entreprises du secteur s'efforçant de convaincre les marchés des propriétés et des avantages de leur produit. Désormais, ce phénomène a évolué vers une « demande du marché », où les principaux facteurs de croissance sont au cœur du dispositif.
Le graphène devient un matériau de grande valeur grâce à de multiples facteurs. Sa capacité à améliorer la durée de vie mécanique — par exemple, grâce à des revêtements résistants à l'usure ou à la corrosion — et sa capacité à répondre à des exigences de gestion thermique plus strictes en sont deux exemples clés.
Cependant, un autre facteur de marché émerge, peut-être surprenant, mais qui aura un impact majeur au cours de la prochaine décennie : la durabilité.
Comme l'affirme le Dr Soroush Nazarpour, président et directeur général de NanoXplore : « Le graphène est un ingrédient essentiel au développement durable dans de nombreux marchés et applications. Par exemple, il permet des procédés de production en circuit fermé pour la transformation des plastiques et améliore la capacité et la vitesse de charge des batteries lithium-ion. Nul doute que le graphène contribuera à rendre le monde plus vert. ».
IDTechEx a identifié trois principaux domaines d'application du graphène qui peuvent servir ce moteur clé du marché.
Polymères biosourcés et recyclés :
De nombreux territoires – et les entreprises qui y opèrent – se sont engagés en faveur de l’économie circulaire, notamment en matière de réduction des déchets. Cela se traduit souvent par une volonté de réduire la consommation de plastiques à usage unique et d’accroître l’utilisation de matériaux recyclés.
Mais cela pose un problème : les matériaux recyclés sont souvent mécaniquement inférieurs aux matériaux vierges, et l’ajout d’un additif (« non écologique ») pour pallier ces limitations peut compromettre l’objectif de développement durable. De plus, la qualité peut rester insuffisante.
C’est là qu’intervient le graphène. Ses propriétés multifonctionnelles en tant qu’additif pour polymères sont bien établies. Dérivé du graphite, il présente également un avantage par rapport aux additifs concurrents issus de combustibles fossiles en matière de développement durable. Le graphène peut ainsi être utilisé dans de nombreux secteurs, et même son incorporation en petites quantités pourrait générer des bénéfices significatifs pour les fabricants, à condition qu’ils parviennent à adapter leur production et à maîtriser les coûts. L’application la plus immédiate concerne les emballages non alimentaires, un secteur qui, selon IDTechEx, devrait devenir un axe de croissance majeur à moyen terme.
Par ailleurs, les bioplastiques offrent également de belles perspectives. Là encore, leurs performances peuvent être améliorées grâce aux propriétés mécaniques et de barrière du graphène. Des opportunités sont actuellement explorées dans les domaines de l'emballage, des gobelets à café et d'autres applications, aussi bien par de grands clients que par de jeunes entreprises comme Toraphene.
Le stockage de l'énergie
représente l'une des transformations majeures du marché au XXIe siècle : l'électrification complète des transports est en marche et recèle un potentiel considérable. Sous l'impulsion de la législation et dans un contexte de crise climatique, le paysage commercial se métamorphose rapidement. L'expression « batteries au graphène » est accrocheuse, mais son utilisation reste limitée. Le graphène est principalement utilisé comme additif grâce à sa conductivité électrique et thermique élevée, ainsi qu'à ses propriétés mécaniques avantageuses. Il peut être intégré aux électrodes, aux revêtements des collecteurs de courant ou à la surface externe de la cellule. Pour la génération actuelle, l'adoption du graphène dans les batteries lithium-ion restera modeste, principalement pour les consommateurs recherchant des solutions de charge rapide. C'est notamment le cas des smartphones lancés par Xiaomi en 2020 et des travaux à venir de Real Graphene et Appear.
Cependant, le plus grand potentiel réside dans les développements futurs, notamment en ce qui concerne les anodes en silicium et les batteries lithium-soufre. Des progrès significatifs ont déjà été réalisés grâce au graphène, et l'intérêt de la quasi-totalité des fabricants de graphène demeure vif. Bien que le graphène ne soit certainement pas la seule solution explorée, si les entreprises parviennent à développer une solution à base de graphène, cela représentera un tournant majeur pour l'industrie.
De plus, les applications du graphène dans le stockage d'énergie ne se limitent pas aux batteries ; les supercondensateurs en graphène suscitent un intérêt croissant et pourraient constituer des solutions clés, aux côtés d'autres dispositifs de stockage d'énergie (par exemple, l'hydrogène). Dans ce domaine, Skeleton Technologies a connu une année particulièrement faste, levant 41,3 millions d'euros lors d'un tour de table de série D, annonçant un partenariat avec Wrightbus et signant une lettre d'intention d'un milliard d'euros avec un constructeur automobile.
Béton et asphalte :
Il peut paraître surprenant que de nombreuses entreprises spécialisées dans le graphène explorent actuellement les possibilités offertes par les marchés du béton et de l’asphalte. Sous leur forme actuelle, ces deux produits contribuent fortement au changement climatique et gagneraient à présenter des performances mécaniques améliorées. Des essais préliminaires ont suggéré que le graphène pourrait résoudre ces deux problèmes, en améliorant simultanément la durabilité et les résultats concrets.
Des projets d'envergure comme Directa Plus ont fait la une des journaux, et plusieurs fabricants de graphène ont indiqué à IDTechEx être en pourparlers avancés avec des acteurs clés. Le potentiel de ces marchés est colossal – peut-être bien supérieur à celui des autres marchés décrits dans cet article – et bouleverserait complètement les perspectives du graphène.
Cependant, comme souvent, il existe un écart important entre l'intérêt actuel et les commandes concrètes. Le secteur de la construction affiche des marges très faibles et est réputé pour sa lenteur à adopter les nouvelles technologies. Par conséquent, les marchés du béton et de l'asphalte méritent d'être suivis de près, mais le chemin à parcourir est encore long.
Électronique
Étonnamment, même le secteur de l'électronique est animé par des principes écologiques. Un exemple frappant est celui d'Advanced Materials Development (AMD), qui a signé une lettre d'intention avec Marks & Spencer pour produire une solution RFID durable à partir de ses encres au graphène.
