Notre société est dépendante de métaux rares comme jamais: téléphones portables, écrans plats, appareils photo numériques, automobiles et centrales éoliennes seraient aujourd’hui quasiment irréalisables sans ces matières premières. Même si la Suisse ne possède pas de ressources primaires, elle devrait s’engager plus fortement en faveur d’une utilisation plus durable des métaux rares. Telle est la conclusion à laquelle parvient une nouvelle publication de l’Académie suisse des sciences techniques (SATW).

Nouvelle marque de reconnaissance pour l’équipe de la spin-off de l’Empa «compliant concept»: le 31 août à Berne son «lit intelligent pour la prévention et la thérapie des escarres» s’est vu décerner le CTI Medtech Award 2010.

Les véhicules électriques à batterie pourraient jouer un rôle important dans la mobilité du futur. On ignorait toutefois jusqu’ici quel impact exerçait sur l’environnement la fabrication, l’exploitation et l’élimination de leurs batteries. Des chercheurs de l’Empa ont maintenant établi pour la première fois l’empreinte écologique du type le plus courant de ces batteries que sont les batteries ion-lithium; une empreinte qui est finalement moins profonde qu’on aurait pu le craindre. Ou exprimé sous une autre forme: pour être aussi écologique qu’une voiture électrique à batterie moderne, une voiture conventionnelle ne devrait pas consommer plus de 4 litres d’essence aux cent kilomètres.

Les revêtements extra-durs en carbone de type diamant (diamond-like carbon, DLC) prolongent la durée de vie des outils et des pièces mécaniques. Toutefois sur les implants, ces revêtements DLC présentent souvent des défaillances. Des chercheurs de l’Empa en ont trouvé les causes – et ont développé des procédés pour rendre l’interface entre la couche DLC et le métal sous-jacent résistant à la corrosion et pour prédire la durée de vie des implants.

A l’aide d’un procédé électrochimique simple, des chercheurs de l’Empa sont parvenus à produire à partir de minuscules sphères de polystyrène des «oursins» dont les «piquants» sont formés de nanofils d’oxyde de zinc. Les surfaces nanostructurées obtenues avec ces formations devraient déboucher sur des applications performantes en photovoltaïque.

L’adjonction de nanoparticules aux peinture et vernis rend leur application plus facile, accroît leur durabilité et pourrait même remplacer les biocides problématiques. Des avantages certes très profitables mais dont il ne faut toutefois pas négliger les risques possibles. Le dernier «Technology-Briefing» de l’Empa était consacré aux connaissances les plus récentes sur l’utilisation responsable, écologique et sûre des nanomatériaux dans les peintures et les vernis.

Une équipe internationale à laquelle appartient le chercheur de l’Empa Francis Schwarze a décodé entièrement le génome du schizophylle commun (Schizophyllus commune), un champignon lignivore fort répandu. Ce génome avec ses près de 13'000 gènes, publié récemment dans la revue scientifique «Nature Biotechnology», ouvre l’accès à une machinerie enzymatique unique en son genre avec laquelle ce champignon, qui provoque la pourriture blanche, décompose le bois par étapes – une propriété que le chercheur de l’Empa Schwarze a mise à profit pour améliorer les qualités sonores du bois de lutherie.

Une équipe interdisciplinaire placée sous la direction du chercheur de l’Empa Rainer Zah a évalué la durabilité des biocarburants de deuxième génération et déterminé l’économie de carburants fossiles qu’ils permettraient de réaliser en Suisse. Les conclusions de cette étude effectuée sur mandat de TA-SWISS: si l’on tient compte de l’accroissement de l’efficience des véhicules et de l’électromobilité, ce sont, suivant les scénarios, entre 10 et 40 pour-cent de la consommation de carburants qui pourraient être couverts en respectant les exigences de la durabilité.

La climatisation des voitures ce n’est pas „gratuit”. Dans les régions chaude et tropicales, l’énergie qu’un climatiseur de voiture consomme peut représenter jusqu’à 30 pour-cent de la consommation de carburant du véhicule. Dans le climat tempéré de la Suisse aussi, elle provoque une consommation supplémentaire de carburant de plus de 5 pour-cent en moyenne annuelle, et même de près de 10 pour-cent pour la conduite en agglomération, comme le montre une étude que l’Empa a effectuée sur mandat de l’Office fédéral de l’environnement OFEV. Cela alors que les deux tiers de cette consommation supplémentaire pourraient être économisés si l’on arrêtait tout simplement la climatisation lorsque la température extérieure est inférieure à 18 degrés Celsius.

Comment – du moins dans les sciences physiques et naturelles et dans les sciences de l’ingénieur – naissent les connaissances scientifiques nouvelles? Souvent par l’observation de cet «objet du désir», vient ensuite l’élaboration d’une théorie et finalement sa vérification expérimentale.

Nombre de phénomènes dont s’occupent les chercheurs ne se laissent pas facilement reproduire expérimentalement. Comment voulez-vous, par exemple, reproduire le climat en laboratoire? Ou des écosystèmes entiers. Ou encore prédire comment un phénomène – tel qu’un nuage de poussière volcanique – va évoluer dans les jours à venir?

L’exploitation du véhicule communal à hydrogène dans les rues de Bâle montre que le «Bucher Schörling CityCat H₂» consomme moitié moins d’énergie et est nettement plus silencieux que les balayeuses conventionnelles à moteur diesel. Toutefois, le mode de propulsion pile à combustible/électrique reste encore trop peu fiable pour une exploitation quotidienne. Ce véhicule est actuellement modifié et devrait à nouveau être en service à la fin de cet automne.

L’Empa se lance sur de nouvelles voies dans la coopération avec l’industrie avec la conclusion d’un partenariat de recherche et de développement avec l’entreprise de Winterthur Hexis AG. L’objectif de ce partenariat est d’établir sur le marché la technologie des piles à combustible SOFC comme alternative durable pour l’approvisionnement global en énergie des bâtiments. Le 1^er mai 2010, un bureau de coordination central – «Liaison Office» – sera créé à l’Empa pour lancer des projets de recherche communs.

L’Empa prend des mesures pour accroître son efficience énergétique et réduire nettement ses émissions de CO₂. Le remplacement de sa centrale de chauffage à Dübendorf doit permettre de réduire de 70 pour-cent les émissions de CO₂ sur ce site.

Les chercheurs de l’Empa sont persuadés que, grâce au systèmes compliants, ils pourront un jour construire des ailes qui se déformeront d’une manière continue en fonction de la résistance à l’écoulement de  l’air et qui se passeront ainsi de becs et de volets.  Diverses branches de l’industrie s’intéressent aux systèmes compliants car ils permettent de réaliser des produits demandant peu d’entretien – et de plus bon marché – tels que des instruments chirurgicaux et des pinces pour les bras manipulateurs de robots.

En principe, il «existe» plus que suffisamment d’énergie sur la Terre, le Soleil nous la livre franco domicile. Pour l’utiliser, il suffit en fait de la capter et de la transformer, en électricité par exemple. C’est précisément là le but que poursuit l’Empa avec ses activités en photovoltaïque que nous présentons sous la rubrique «Focus» de cette édition de EmpaNews: produire des piles solaires aussi efficientes (et bon marché) que possible. Et comme il vaut toujours mieux avoir plusieurs cordes à son arc, les équipes de l’Empa ne travaillent pas seulement sur les piles solaires «classiques» mais développent aussi des piles solaires à revêtements minces de types nouveaux à partir des matériaux les plus divers.

Les oxydes d’azote – qu’émettent par exemple les moteurs des véhicules automobiles – sont nocifs; l’ammoniaque émis par l’agriculture pollue les sols et les autres écosystèmes. Le congrès organisé par l’Empa – «Les composés azotés dans l’atmosphère» – a offert à 120 spécialistes l’occasion de se consacrer de manière intensive durant un jour aux problèmes des sources des émissions, des flux de matière et de discuter des nouvelles techniques de mesure et des concepts de réduction de ces émissions.

Une première a eu lieu le 12 janvier à la Swissbau à Bâle avec la présentation de «Self», un module d’habitation autosuffisant, comportant une zone d’habitation et de travail, une chambre à coucher et une salle de bain développé, par l’Empa et l’Eawag pour l’étude de nouveaux concepts d’habitation et de nouvelles technologies.