Par Philippe Schulz (Renault)
Expert Leader – Environnement, Énergie et Matières Premières

La sécurisation des approvisionnements en matières premières et la mise en œuvre des principes de l’économie circulaire relèvent d’un défi incontournable et vital.
Les entreprises doivent introduire de véritables ruptures dans leurs analyses stratégiques et  leurs organisations pour les développements techniques et industriels.
Les entreprises adhérentes à Prorecyclage l’ont bien compris et travaillent en synergie pour renforcer leur compréhension stratégique et leurs outils de gestion de projets collaboratifs.
Aujourd’hui, nous illustrons la démarche par le cas de Renault, qui est une entreprise leader dans le domaine en ayant intégré ces questions dans son plan stratégique depuis plus de 5 ans.

Ce mouvement est conduit par Philippe Schulz, Expert Leader Environnement, Energie et Matières Premières chez Renault. Il est le rédacteur de l’article :

Le cas Renault : Enjeux techniques et stratégiques des métaux et matières critiques dans l’automobile

Cet article expose l’approche mise en place par Renault pour identifier et gérer les risques sur les matières premières, et ainsi réduire sa vulnérabilité. Partenariats de R&D innovants, analyse des filières d’approvisionnement avec ses fournisseurs et enfin stratégies techniques sur la substitution et le recyclage sont au cœur de la démarche de Renault.

Les enjeux pour Renault dans un monde en mutation

En 2011, Renault a dépensé plusieurs milliards d’euros en pièces et composants pour produire plus de 2,7 millions de véhicules dans le monde. Au-delà des contraintes économiques, c’est une exposition élevée au risque de pénurie de matières premières dans un monde où les tensions sur l’approvisionnement ne sont plus à démontrer : gestion patrimoniale des ressources géologiques et énergétiques de certains États, crises et grèves ponctuelles, concentration des acteurs dans la production et la transformation des matières premières, augmentation brutale de la demande des économies émergentes, apparition de nouveaux besoins et de nouveaux produits, manque d’investissements miniers, catastrophes naturelles ou d’origine humaine.

Les inondations en Thaïlande ou encore le tsunami au Japon en 2011 ont par exemple largement déstabilisé les chaînes d’approvisionnement automobiles mondiales. Le monde dans lequel l’accès aux matières premières était aisé est désormais révolu.

À ces risques qui perturbent les dynamiques de l’offre et de la demande et qui pèsent sur la sécurisation des approvisionnements s’ajoute le défi environnemental, celui de la préservation des ressources rares et précieuses qui nous entourent : l’air, l’eau et les sols.

Comment réduire ces risques pour un groupe industriel aux activités mondiales ? Après la prise de conscience, le premier acte consiste à objectiver le sujet et à se doter d’outils permettant d’identifier les matières premières critiques, ainsi que les goulots d’étranglement que peuvent devenir les filières de transformation et les chaînes d’approvisionnement. Renault a ainsi développé à partir de 2009 une méthodologie spécifique d’évaluation de ses risques sur les matières premières critiques.

Comme aucun groupe industriel ne peut disposer seul de toutes les expertises nécessaires pour conduire ces analyses de risque, Renault a conclu un accord de partenariat stratégique avec le BRGM en octobre 2010, une première du genre entre un groupe industriel automobile et le BRGM, puis a rejoint un consortium international début 2011 à l’Université de Yale aux États-Unis.

Le partenariat signé entre Renault et le BRGM porte sur quatre chantiers thématiques :

- l’analyse technique et économique de la disponibilité actuelle et future, au niveau mondial, des matières premières stratégiques pour Renault ;
- le  développement  d’outils  méthodologiques  permettant  de  cartographier  le  cycle  des matières dans l’économie ;
- l’analyse de l’impact environnemental des matières premières durant leur cycle de vie,
- l’engagement d’actions publiques communes pour alimenter la réflexion dans le cadre de la définition  des  politiques  nationales,  européennes  et  internationales  sur  la  sécurisation  de l’approvisionnement en matières premières.
Après la phase d’analyse, le deuxième acte consiste à proposer des stratégies techniques (réduction des usages, substitution, recyclage), accompagnées de stratégies d’achats pour lever les risques sur les matières les plus critiques et préserver ainsi la compétitivité du groupe en cas de crise.

Matières premières critiques et automobile

Le concept de « criticité » a été développé en 2008par Thomas Graedel, Professeur à l’université de Yale. Il propose une matrice (figure 1) permettant de représenter les différents éléments minéraux en fonction des risques portant à la fois sur leur approvisionnement et sur l’impact d’une éventuelle pénurie.

Figure 1 : Matrice de criticité selon Graedel et al.

Pour un groupe industriel, il s’agit de transformer ce modèle théorique en modèle applicable. Plusieurs éléments (tableau 1) ont été analysés et pris en compte pour développer une compréhension systémique des matières premières, afin d’évaluer les incidences économiques d’une rupture d’approvisionnement.

Tableau 1 : Eléments permettant une analyse d’impact sur les matières premières

Partant de cette analyse macro-économique, une analyse de criticité plus proche de celle initiée par l’équipe de T. Graedel a été développée via une matrice bidimensionnelle.

Sur l’axe des abscisses, Renault a retenu des facteurs de risques pesant sur le prix et/ou l’approvisionnement :

• le degré de concentration des acteurs des filières de production, ainsi qu’un indicateur de gouvernance traduisant la stabilité économique et géopolitique d’un pays producteur à travers des indicateurs reconnus internationalement (Banque Mondiale,…) ;

• un indice de performance environnementale visant à évaluer et comparer l’efficacité des politiques environnementales ;

• le contenu en matière recyclée ;

• la présence de coproduits. Un coproduit est un élément dont l’extraction dépend de celle d’un autre, plus viable économiquement. L’approvisionnement en coproduit est donc plus risqué dans la mesure où sa demande est moins élastique que celle de l’élément principal ;

• la volatilité historique mesurant l’ampleur des variations de prix d’un élément, calculée sur les trois années précédentes.

Sur l’axe des ordonnées, les paramètres retenus quantifient les impacts d’une matière spécifique sur l’activité du constructeur :

• importance technique de la matière dans le véhicule, à dire d’expert ;

• indicateur sur le coût d’achat qui traduit l’impact financier direct de cet élément sur le groupe industriel ;

• niveau de substituabilité de l’élément ;

• différentiel de prix futur (consensus de banques) traduisant l’évolution future de l’impact financier en corrélation avec le prix de l’élément.

Après avoir rassemblé et intégré ces données à un modèle paramétrable comprenant les quantités de matières utilisées, il est possible d’obtenir une représentation graphique (figure 2) et d’effectuer une rétro-analyse, risque par risque.

Figure 2 : Exemple de matrice de criticité (véhicule thermique Renault, 2010).

Comment cette analyse de criticité par élément reboucle-t-elle avec les composants présents dans les véhicules ?

Considérons le cas précis des terres rares présentes dans les aimants permanents utilisées par l’industrie automobile. Une automobile moderne contient plus d’une dizaine d’aimants permanents dédiés à diverses fonctions (figure 3).

Figure 3 : Aimants permanents dans un véhicule standard (Renault, Europe – 2011).

Les aimants utilisés dans l’industrie automobile appartiennent à quatre grandes familles de matériaux présentés sur la figure 4. Leur choix s’effectue essentiellement sur les caractéristiques magnétiques et des considérations d’encombrements.

L’introduction sur le marché d’aimants à haute performance a permis la miniaturisation des fonctions associées. Ainsi les aimants de formulation AlNiCo (aluminium, nickel, cobalt), dont les performances magnétiques sont médiocres, mais qui présentent une bonne tenue à la température, sont peu utilisés. Le coût élevé des aimants au samarium-cobalt (SmCo) limitait jusqu’à présent leur introduction dans l’industrie automobile, alors que les aimants au néodyme-fer-bore (NdFeB) frittés offraient le meilleur compromis performance-prix. Cependant, en plus du néodyme, ces aimants contiennent des quantités non négligeables de praséodyme, de dysprosium et de terbium, des métaux qui appartiennent à la famille des terres rares et qui connaissent depuis 2010 des augmentations spectaculaires de prix. Cette inflation est liée au durcissement brutal des licences d’exportation et des quotas délivrés par la Chine, qui détient le quasi-monopole de l’extraction des terres rares..

Figure 4 : Performance-prix des quatre grandes familles d’aimants permanents avec schéma à l’échelle de la dimension des aimants nécessaires pour générer la même quantité «d’énergie magnétique » et la teneur moyenne en terres rares des aimants.

Ainsi, la connaissance de la technologie utilisée pour la fabrication des aimants est intimement liée à la présence des éléments chimiques individuels, terres rares ou non. Si certains de ces éléments sont critiques, des stratégies de réduction d’usage peuvent alors être développées en fonction des critères de performance et de volume du composant concerné dans la voiture.
Outre les stratégies de substitution technologique ou de réduction d’usage, une nouvelle voie se développe progressivement : l’utilisation de matériaux recyclés, voire le développement de boucles courtes, réinjectant dans un nouveau cycle de production industrielle des déchets et matières issues de produits en fin de vie.

L’utilisation de matières recyclées et les principes de l’économie circulaire

Les réglementations de l’Union européenne imposent pour 2015 un taux de recyclage pour un véhicule en fin de vie d’au moins 85 % en poids et de 95 % en terme de valorisation (recyclage et valorisation thermique). Pour sa part, Renault a été le premier constructeur, dès 2008, avec la Mégane, à homologuer un véhicule respectant ces taux de recyclage.

Renault est engagé depuis plus de 15 ans avec ses fournisseurs dans l’utilisation de matières recyclées dans ce produit exigeant en termes de spécifications techniques qu’est l’automobile. Ce sont notamment les matières plastiques qui ont été les premières matières recyclées dans l’automobile. La démarche permet d’économiser du pétrole, mais aussi l’énergie requise pour le raffinage et la polymérisation. C’est ainsi près de 20 000 tonnes par an de polypropylène recyclé que Renault introduit dans ses véhicules. C’est plus d’une centaine de pièces en plastique recyclé qui entrent dans la fabrication d’une Laguna ou d’un Scenic, par exemple. Renault est aujourd’hui reconnu comme précurseur et comme leader dans ce domaine.

Aujourd’hui, Le groupe s’engage à aller plus loin, jusqu’à la prise en charge et au traitement de véhicules en fin de vie.
En France, depuis 2008700 000 véhicules ont été collectés en deux ans par une joint-venture que Renault a mis en place avec Suez Environnement autour de trois activités : collecte et gestion des véhicules hors d’usage, réseau de démolisseurs et chaîne de traitement des véhicules pour récupérer des pièces et de la matière.
Aujourd’hui, pièces et matériaux restent peu réutilisés dans l’industrie automobile après recyclage. Mais le gisement existe et demande à être développé. Avec 350 000 véhicules en fin de vie traités annuellement, on pourrait récupérer, en théorie, 100 000 tonnes d’acier plat, soit près de 100 % des besoins d’une usine de carrosserie-montage, plus de 20 000 tonnes de polypropylène recyclé, soit la consommation mondiale actuelle de Renault, 18 000 tonnes d’aluminium ou encore 2 500 tonnes de cuivre pour alimenter les fonderies du groupe.

Ainsi de la connaissance de la matière première… à l’usage de matières secondaires dans les véhicules, l’industrie automobile s’ouvre de nouvelles frontières techniques et de nouveaux axes de progrès pour sécuriser ses approvisionnements, tout en respectant l’environnement et en optimisant les ressources pour l’avenir.

Philippe Schulz Renault Expert Leader – Environnement, Énergie et Matières Premières philippe.schulz@renault.com