Recherche, Développement & Innovation
Pour soutenir nos ambitions à court et long terme, nous avons classé nos programmes de recherche et de développement par priorité en fonction de leur importance pour le développement de solutions matérielles en boucle fermée.
Nous investissons constamment dans la recherche afin de répondre à la demande croissante à l’égard des matériaux de mobilité propre et du recyclage de qualité des métaux précieux ou d’autres métaux de valeur. Outre nos principaux domaines stratégiques, nous explorons de nouveaux développements dans des marchés adjacents et de nouveaux marchés en fonction de nos domaines d’expertise.
Depuis la production et les technologies des processus, jusqu’à la connaissance approfondie de la métallurgie et de la science des matériaux, une part importante de nos technologies est issue des travaux du département R&D d’Umicore. Umicore développe également des technologies en collaboration avec des partenaires industriels ou universitaires et, le cas échéant, nous protégeons notre propriété intellectuelle par des brevets. 63 brevets ont été déposés en 2020.
Umicore continue à investir dans la R&D et à attirer des talents scientifiques internationaux afin de développer la prochaine génération de produits durables et de technologies de processus pour nos clients. Les employés d’Umicore en R&D sont de 35 nationalités différentes sur 15 sites, et en 2020, 1 sur 4 était une femme. Ces cinq dernières années, les investissements en R&D ont augmenté de plus de 40 %. En 2020, Umicore a investi € 223 millions en R&D, soit 6 % de plus qu’en 2019, essentiellement dans le développement de technologies pour les produits et processus destinés aux matériaux pour batteries rechargeables, dans l’unité New Business Incubation et dans le développement des compétences. Les dépenses en R&D représentaient 7 % du chiffre d’affaires, et les frais de développement immobilisés s’élevaient à € 32 millions.
Le succès futur de notre entreprise de technologie des matériaux dépend de notre capacité à développer et à commercialiser des produits et services innovants. Nous nous efforçons de répondre aux besoins d’un monde en évolution rapide et nous cherchons continuellement de nouvelles solutions pour nos clients. Nous focalisons la recherche et le développement (R&D) sur la résolution de certains des plus grands défis sociétaux du monde dans les domaines de la mobilité propre et de la qualité de l’air, de la raréfaction des ressources et de la durabilité.
DÉPENSES R&D en 2020
SITES R&D
EMPLOYÉS EN R&D
DÉPENSES DE R&D
Millions d’euros
La tendance à la mobilité propre, visant des ambitions d’émission zéro « du puits à la roue », s’oriente vers une combinaison de véhicules électriques et hybrides, de véhicules à pile à combustible et de moteurs à combustion interne à bilan carbone neutre.
Umicore occupe une position unique sur le front des matériaux pour la mobilité propre concernant toutes les technologies de transmission. Nous sommes parmi les trois leaders mondiaux de catalyseurs de contrôle des émissions pour les moteurs à combustion interne ; nous sommes parmi les plus grands fournisseurs en matériaux pour batteries rechargeables utilisées dans les véhicules électriques et en catalyseurs pour les applications à base de piles à combustible.
La législation exige de plus en plus que les véhicules à essence soient équipés de filtres à particules. Nous concentrons notre travail sur l’amélioration efficace des technologies de catalyse pour les véhicules à essence et diesel, afin de répondre à ces réglementations de plus en plus strictes. Pour les filtres à particules essence (GPF), Umicore optimise la répartition du matériau catalytique dans les pores du filtre afin d’obtenir un équilibre optimal entre la contre-pression, l’efficacité de la filtration et la réactivité chimique.
En réponse au COVID-19, les projets de relance dans le monde entier ont accéléré l’adoption de technologies durables, telles que les véhicules électriques. La clé pour améliorer le coût total de possession des VE, et l’empreinte environnementale de leurs batteries, est l’augmentation de la densité énergétique. À mesure que les véhicules alimentés par batterie se généralisent, différents segments d’utilisateurs apparaissent, chacun ayant des besoins différents en termes de coût et de performance, représentant des opportunités pour fournir des solutions matérielles sur mesure. Les programmes de recherche sur des matériaux pour cathodes et anodes avec de nouvelles compositions, ou pour des batteries fonctionnant à une tension plus élevée, répondent à ces futurs besoins. Pour nous assurer de notre synchronisation avec la demande du marché, nous réalisons souvent ce type d’innovation en étroite collaboration avec nos partenaires externes, qui testent des échantillons de nos produits de prochaine génération.
L'hydrogène est prometteur pour l'avenir en tant que vecteur d'énergie convertie en électricité propre par des piles à combustible
Les électrocatalyseurs d’Umicore jouent un rôle crucial dans les piles à combustible à membrane électrolytique polymère (PEM) utilisées dans les applications fixes et mobiles sur la voie mondiale vers zéro émission. Notre gamme de catalyseurs pour piles à combustible couvre toutes les technologies pertinentes pour les applications d’électrodes en anode et en cathode. En travaillant avec du platine et un alliage de platine sur des catalyseurs carbone ainsi qu’avec des additifs spéciaux de protection, Umicore R&D améliore la robustesse de la pile à combustible dans des conditions de fonctionnement critiques pour répondre aux exigences de performance des applications automobiles.
Umicore est le leader mondial en matière de recyclage de flux de déchets complexes, contenant des métaux précieux et d’autres métaux de valeur, notamment ceux provenant des batteries, des produits électroniques et des catalyseurs. Le modèle économique en boucle fermée d’Umicore sera un puissant facteur de différenciation stratégique à moyen terme. Le recyclage d’Umicore est non seulement la pierre angulaire du développement durable de plusieurs industries, mais avec la fourniture de produits à base de métaux et le recyclage sous le même toit, Umicore est aussi un partenaire de choix pour la gestion des métaux dans l’ensemble de la boucle, offrant un approvisionnement fiable et une optimisation financière du fonds de roulement et de l’exposition au risque métal dans la chaîne de valeur.
Les projets d’innovation pour le recyclage suivent de près les tendances de l’industrie. En 2020, en ce qui concerne le recyclage des batteries, notre attention s’est portée au-delà du processus de recyclage, portant également sur la sécurité et l’ergonomie des opérations et sur la manière dont elles peuvent être soutenues par l’automatisation et la robotisation. Nous avons commencé à représenter ce à quoi pourrait ressembler la future mine urbaine, et imaginé comment cela pourrait inspirer de nouveaux schémas de traitement.
Numérisation et Industrie 4.0 sont des outils puissants pour créer de la valeur dans beaucoup de domaines. Trois initiatives ont été prises pour les mettre en œuvre efficacement dans l’ensemble du groupe : premièrement, la définition des rôles en matière de numérisation et des programmes de formation correspondants ; deuxièmement, le choix d’outils standard Umicore pour certains processus opérationnels, comme la planification financière, les achats ou le stockage, et l’analyse en libre service des données opérationnelles ; troisièmement, la mise en place d’une équipe centrale guidant les Business Units dans la rédaction et la mise en œuvre de feuilles de route relatives à la numérisation. Ces feuilles de route visent à dégager de la valeur à travers des projets couvrant un large éventail d’opportunités, allant de l’excellence opérationnelle à la gestion proactive de nos performances EHS, en passant par la volonté de révolutionner la R&D.
D’ici 2050, une économie neutre en carbone nécessitera l’adoption de solutions de mobilité propre et de sources d’énergie renouvelables pour l’électricité, telles que l’hydrogène et d’autres carburants de substitution dont l’empreinte carbone est nulle (carburants synthétiques, e-carburants, biocarburants, etc.) L’objectif ultime est de disposer de villes propres, sans émissions locales ni flux de déchets. L’évolution vers les flux à zéro déchet va renforcer l’accent mis sur l’économie circulaire pour remédier à la raréfaction des ressources dans tous les secteurs des technologies intelligentes (mobilité, IdO, Industrie 5.0, etc.)
L’impulsion vers la décarbonisation de l’industrie donnera lieu à une économie de l’hydrogène offrant de nouvelles opportunités d’innovation chez Catalysis. S’appuyant sur son expertise en termes de technologies des piles à combustible dans les applications fixes et mobiles, Umicore a intensifié ses efforts de développement dans le domaine des catalyseurs d’anodes et de cathodes pour la production d’hydrogène vert.
La création de valeur par l’innovation va plus loin que la R&D. L’unité New Business Incubation créée en 2019 a évolué en 2020 pour devenir l’unité dans laquelle nos projets de recherche à long terme et initiatives internes (recyclage des batteries, anodes de composites silicium ou solutions en matière de dépôts de métaux chimiques) sont préparés pour arriver à maturité dans une échéance de 5 à 10 ans.
INNOVATION OUVERTE
Nous renforçons continuellement notre expertise et nos connaissances internes en métallurgie, chimie et science des matériaux, tout en élargissant constamment notre réseau de collaboration externe. Malgré les restrictions de voyage en 2020, Umicore est restée déterminée à promouvoir l’innovation ouverte ; une équipe dédiée facilite la collaboration avec des dizaines d’instituts de recherche, de start-ups et d’universités du monde entier. La prévoyance est plus cruciale que jamais, et nous avons composé une équipe d’analyse et de réflexion stratégique afin de développer une vision cohérente des scénarios futurs.
Généralement, plusieurs disciplines d’innovation contribuent au résultat. Par exemple, les équipes d’innovation ouverte et de numérisation d’Umicore ont aidé à mettre en place la collaboration avec un partenaire externe pour qu’il apporte son expertise en matière de robotisation au recyclage des batteries. Autre exemple : Umicore, Imec et d’autres partenaires ont commencé à travailler ensemble au développement d’un nouveau capteur pour les environnements industriels difficiles.
Une communauté mondiale Umicore toujours plus diversifiée de plus de 1 300 scientifiques collabore avec des clients, des instituts universitaires et technologiques afin d’affiner nos compétences, d’améliorer la qualité de nos produits, de développer nos processus, d’accélérer le développement, de réduire les coûts, d’améliorer la sécurité et de réduire notre impact environnemental.
Cette expertise à l’échelle mondiale est développée et injectée dans notre moteur d’innovation pour le rendre plus efficace. Les éléments de construction les plus efficaces sont les suivants :
Métallurgie
Science des matériaux
Analyses statistiques, analyse de traces et caractérisation des matériaux
Chimie et chimie des platinoïdes
Science des surfaces
Science informatique, y compris la science des données
Test d’application et méthodes de test
Technologie des processus et adaptation des processus
Ces domaines connaissent tous des développements rapides, créant des opportunités pour améliorer notre technologie. Nous suivons, testons et développons ces tendances scientifiques et technologiques et les intégrons dans notre travail de développement.
Une compréhension plus approfondie de la thermodynamique, de la cinétique et des interactions entre éléments complexes accélère notre développement et nous permet d’éviter un excès de validations expérimentales ou de pilotes. Nous travaillons avec des consortiums mondiaux afin de développer et d’affiner les méthodes applicables aux différents flux métallurgiques d’Umicore.
Les progrès de la modélisation alimentent nos connaissances en termes d’amélioration des matériaux et de compréhension et prévision des performances. L’ingénierie de surface est devenue primordiale pour optimiser les performances des produits, complétant notre expertise en matière de synthèse des matériaux et de chimie des colloïdes. La disponibilité, le développement et le déploiement accrus de méthodes analytiques précises permettent une efficacité opérationnelle et accélèrent à la fois notre processus d’innovation et notre vitesse d’apprentissage.
La science informatique et la science des données sont essentielles à chaque étape du processus d’innovation et jouent un rôle croissant dans l’optimisation de nos flux de travail. Le traitement du langage naturel dans les connaissances en matière de marché et de technologie, la reconnaissance d’images et de formes, l’apprentissage automatique, entre autres, font de la science informatique notre domaine d’expertise à la croissance la plus rapide.
L’innovation et la différenciation technologiques restent la clé de notre croissance future. L’approche prospective d’Umicore est alimentée par notre expertise en pleine expansion. La combinaison de la modélisation détaillée et de l’amélioration croissante des données de processus intégrées, renforcée par l’intelligence artificielle, accélère la compréhension et l’amélioration des processus. Notre ambition est d’accroître notre portefeuille de programmes de collaboration axés sur la mesure et la compréhension de la fonctionnalité des matériaux, afin d’améliorer la conception des produits.
« Nous utilisons le pouvoir de la technologie, de l’innovation et des données pour permettre aux gens d’avoir une vie meilleure et réduire notre impact sur la planète »
-- An Steegen, CTO
du germanium
Nous nous efforçons en permanence de transformer la durabilité en un avantage concurrentiel.
En matière d'innovation high-tech, les caractéristiques uniques du germanium sont précieuses dans toute une série d'applications. De plus, ce semi-conducteur est reconnu comme étant un matériau essentiel par les organes directeurs de l'Union européenne et des États-Unis. Pour ne citer que quelques exemples, le germanium est utilisé dans les câbles à fibres optiques nécessaires à la connectivité 5G, dans les cellules solaires qui alimentent les satellites et les rovers de Mars, et dans les semi-conducteurs de pointe.
Germanium : précieux et polyvalent
– mais pas facile à trouver
Comme il n'existe pas à l'état élémentaire dans la nature, le germanium est en majeure partie issu de la combustion du charbon ou est un sous-produit du processus de production du zinc. Cependant, fait essentiel pour Umicore en tant que fournisseur de matériaux durables, le germanium peut également être recyclé.
Leader de l'ensemble du secteur
grâce à la définition de meilleures pratiques durables
Des recherches ont montré que le germanium issu de la production du zinc a une empreinte carbone réduite de 85 % par rapport à celui issu de la combustion du charbon et que le germanium recyclé a une empreinte réduite de 95 %. Le germanium durable est donc un matériau essentiel pour nos efforts en matière de circularité.
Nous avons réalisé des progrès significatifs dans notre quête d'un germanium 100 % durable, ce qui nous a permis de fixer des critères de référence très exigeants pour le secteur dans le cadre de nos propres activités. En fait, entre 2015 et 2020, Umicore a réduit de 50 % son approvisionnement en germanium issu du charbon. A l’heure actuelle, 50 % du germanium utilisé par Umicore est recyclé et plus de deux tiers du reste est récupéré à partir de sous-produits industriels. Grâce à ces efforts, nous sommes considérés comme le producteur de germanium le plus durable au monde.
Parmi les étapes clés franchies grâce à des partenariats, Umicore :
a signé plusieurs accords à long terme avec une grande entreprise pour du germanium durable ;
a établi de multiples accords de licence et de recyclage avec des partenaires internationaux en vue d’extraire du germanium de flux de déchets et de le concentrer ;
a collaboré avec un partenaire pour mettre au point un procédé innovant et rentable d'extraction du germanium à partir de déchets de production et de ferraille ;
a encadré une entreprise de technologie photovoltaïque lors de l’utilisation de méthodes d'optimisation de la collecte du germanium dans le cadre de ses nouveaux procédés de fabrication.
Façonner l'avenir de la circularité
dans les hautes technologies
– et au-delà
Outre l'identification et le développement de nouvelles méthodes d'approvisionnement durable en germanium, ces réalisations ont également permis d'établir des relations profondes, durables et fructueuses avec nos clients et partenaires. Les résultats positifs sont nombreux et profitent à toutes les parties. Nous citerons notamment les avantages financiers pour chaque partie de la chaîne d'approvisionnement, une plus grande attention portée au germanium en tant que ressource circulaire à l’échelle mondiale et des processus industriels plus respectueux de l'environnement.
OUVRIR LA VOIE À UNE ÉCONOMIE CIRCULAIRE
Chez Umicore, nous considérons qu'il est de notre responsabilité, en tant qu'acteur industriel mondial, de nous engager à garantir une planète plus saine pour tous. Nous sommes fiers de ce que nous avons réalisé en collaboration avec nos partenaires et nous réjouissons de pouvoir continuer à boucler la boucle du germanium grâce à des projets innovants et multidisciplinaires.
Pour les produits et services d'Umicore, visitez : UMICORE.COM/INDUSTRIES
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