Les matériaux composites ont profondément transformé le matériel de tennis de table.
La fibre de carbone, la fibre de verre ou encore les fibres aramides permettent de modifier le comportement d’un bois, d’augmenter sa rigidité, sa stabilité ou sa résistance, tout en conservant une masse relativement faible.
Leurs qualités techniques sont réelles. Mais elles ont également un coût environnemental.
La fabrication de ces matériaux nécessite des matières premières, de l’énergie et des procédés industriels complexes. Leur fin de vie pose également des difficultés particulières lorsque les fibres sont associées à une matrice polymère.
Chez Mamba Blades, cette question nous intéresse directement.
Non pas parce que nous considérons que les matériaux synthétiques seraient inutiles ou « mauvais » par nature, mais parce que nous pensons que leur impact environnemental doit faire partie des critères qui président au choix d’un matériau.
Et lorsque d’autres solutions permettent d’obtenir une réponse intéressante, pourquoi ne pas les explorer ?
Les composites synthétiques sont performants. Mais leur production est énergivore
La fibre de carbone est probablement l’exemple le plus connu.
Elle possède des propriétés mécaniques exceptionnelles et permet de réaliser des structures à la fois légères et rigides. Mais sa fabrication est particulièrement exigeante en énergie.
Une étude de cycle de vie publiée en 2024, fondée sur une base de données industrielle détaillée, a étudié 24 scénarios de production de fibre de carbone à base de PAN.
Selon les conditions de production étudiées, l’impact climatique varie de 13 à 34,1 kg de CO₂ équivalent par kilogramme de fibre de carbone produite. L’étude estime également que la consommation d’énergie liée à la fabrication représente environ 59 % de son impact sur le changement climatique. [1]
Ce chiffre mérite d’être regardé en face.
Produire un seul kilogramme de fibre de carbone peut donc être associé à plusieurs dizaines de kilogrammes de CO₂ équivalent.
Et il ne s’agit pas d’un chiffre théorique choisi au hasard : il provient d’une analyse de cycle de vie prenant en compte différents scénarios industriels.
La valeur exacte dépend cependant du procédé et surtout de l’énergie utilisée. Dans les scénarios étudiés, le passage à une électricité renouvelable et l’amélioration des procédés peuvent réduire fortement l’impact.
Cela ne change pas le constat de départ :
la fabrication de fibre de carbone possède une empreinte environnementale importante.
Et la fibre de verre ?
La fibre de verre est généralement moins médiatisée que la fibre de carbone lorsqu’on parle d’impact environnemental.
Elle n’en est pas pour autant neutre.
Sa fabrication nécessite elle aussi des températures élevées et une quantité importante d’énergie. Une fois intégrée dans une matrice polymère, elle forme un composite dont le recyclage devient beaucoup plus complexe qu’un matériau homogène.
Les fibres de verre possèdent évidemment des qualités techniques intéressantes : elles sont résistantes, relativement accessibles et utilisées depuis longtemps dans de nombreux secteurs.
Mais là encore, performance technique et faible impact environnemental ne sont pas synonymes.
Il faut donc regarder les deux dimensions séparément.
Les fibres aramides : des matériaux techniques difficiles à valoriser
Les fibres aramides, comme le Kevlar®, présentent elles aussi des propriétés mécaniques remarquables.
Elles sont légères, résistantes et particulièrement intéressantes lorsque l’on recherche une résistance élevée pour une masse limitée.
Mais lorsqu’elles sont intégrées dans une matrice polymère, leur récupération en fin de vie devient complexe.
Le problème est commun à de nombreux composites : la fibre et la matrice sont conçues pour fonctionner ensemble, mais cette association devient précisément ce qui rend leur séparation et leur valorisation difficiles.
L’impact environnemental d’un composite ne se situe donc pas uniquement au moment de sa fabrication.
Il se prolonge jusqu’à sa fin de vie.
Le problème du recyclage des composites
Un bois de tennis de table composite contient relativement peu de matériau par rapport à une pièce automobile, aéronautique ou éolienne.
Mais le principe reste le même.
Une fibre intégrée dans une résine ne peut pas simplement être séparée comme on sépare deux matériaux indépendants.
Différentes solutions existent : broyage mécanique, procédés thermiques, pyrolyse ou procédés chimiques comme la solvolyse. Des travaux de recherche et certaines applications industrielles permettent déjà de récupérer des fibres, notamment de carbone. [2]
Mais ces procédés sont complexes et leur pertinence dépend du matériau, de la matrice, de la qualité recherchée pour la fibre récupérée et de l’énergie nécessaire au traitement.
Une revue scientifique consacrée au recyclage des composites carbone et verre souligne notamment que la récupération des fibres est techniquement possible, mais que le choix du procédé dépend fortement du matériau et de l’application finale. [2]
Cela signifie qu’un composite ne doit pas être considéré comme un matériau facile à recycler simplement parce que ses constituants sont, pris séparément, recyclables.
Peut-on faire autrement ?
C’est précisément à cette question que nous nous intéressons chez Mamba Blades.
Les fibres naturelles constituent une piste particulièrement intéressante.
Le lin et le chanvre sont des matières végétales renouvelables qui peuvent être utilisées comme renforts dans des composites.
Mais leur intérêt ne repose pas uniquement sur leur origine naturelle.
Ils possèdent également des propriétés mécaniques et vibratoires qui peuvent être intéressantes dans une construction de tennis de table.
Et surtout, plusieurs analyses de cycle de vie montrent qu’ils peuvent permettre de réduire fortement l’impact climatique de certains composites.
Lin et chanvre : des chiffres qui permettent de mesurer la différence
Une étude publiée dans Fibers en 2022 a comparé différents composites dans une analyse de cycle de vie.
Pour 1 kg de matériau composite fini, les auteurs obtiennent notamment :
- 1,19 kg de CO₂ équivalent pour un composite lin/PLA ;
- 1,70 kg de CO₂ équivalent pour un composite chanvre/PLA ;
- 9,14 kg de CO₂ équivalent pour un composite PA66 renforcé de fibre de verre. [3]
Dans les conditions étudiées, le composite lin/PLA présente donc un impact climatique environ 87 % inférieur à celui du composite PA66/fibre de verre, tandis que le composite chanvre/PLA présente une réduction d’environ 81 %.
Ces chiffres sont particulièrement intéressants parce qu’ils permettent de comprendre les ordres de grandeur.
Mais ils doivent être correctement interprétés.
Il ne s’agit pas de dire que « le lin pollue 87 % moins que le carbone ».
L’étude compare des composites complets, avec des fibres et des matrices différentes.
Le résultat dépend donc à la fois du renfort, de la matrice, de la culture ou de la production de la fibre et du procédé de fabrication.
Il montre néanmoins quelque chose d’essentiel :
Le choix des matériaux peut modifier considérablement l’empreinte environnementale d’un composite.
Le matériau naturel n’est pas automatiquement écologique
Ces résultats ne doivent toutefois pas conduire à un autre raccourci.
Dire que le lin ou le chanvre peuvent présenter un meilleur bilan climatique dans certaines applications ne signifie pas qu’ils sont sans impact.
Une fibre végétale doit être cultivée, récoltée, transformée et transportée.
Et lorsqu’elle est intégrée dans une résine polymère, le composite obtenu n’est pas nécessairement biodégradable.
C’est un point essentiel.
Une fibre naturelle n’efface pas l’impact de la matrice dans laquelle elle est intégrée.
L’intérêt environnemental d’un biocomposite doit donc être évalué sur l’ensemble de sa construction et de son cycle de vie.
C’est précisément pour cette raison que les analyses de cycle de vie sont plus intéressantes que les simples étiquettes « naturel » ou « synthétique ».
Et le basalte ?
Le basalte constitue une autre voie que nous explorons.
Il ne s’agit pas d’une fibre végétale, mais d’une fibre minérale issue d’une roche volcanique.
Elle possède des caractéristiques mécaniques intéressantes et peut être utilisée comme renfort dans des composites.
Son origine naturelle ne signifie cependant pas automatiquement que son impact est faible.
Comme pour tous les matériaux, il faut prendre en compte l’extraction, la transformation, l’énergie nécessaire à la fabrication de la fibre et son intégration dans le composite.
Chez Mamba, nous ne cherchons donc pas à établir un classement simpliste entre les matériaux.
Nous cherchons à comprendre ce que chacun permet de construire.
Comparer les matériaux, plutôt que les opposer
C’est finalement là que se situe notre démarche.
La fibre de carbone offre des performances remarquables, mais sa production possède un impact environnemental important.
Les fibres de verre et les fibres aramides présentent elles aussi de grandes qualités techniques, tout en posant des questions concernant leur fabrication et leur fin de vie.
Le lin et le chanvre offrent d’autres possibilités, notamment dans certains composites à matrice adaptée.
Le basalte ouvre encore une autre voie.
Et le bois reste évidemment au cœur de notre travail.
Aucun de ces matériaux n’est parfait.
Mais cela ne signifie pas que toutes les solutions se valent.
Les analyses de cycle de vie montrent au contraire que les choix de matière et de construction peuvent entraîner des différences considérables d’impact.
Pourquoi cette question nous concerne directement
Un bois de tennis de table ne nécessite qu’une petite quantité de matériau composite.
On pourrait donc considérer que son impact individuel est négligeable.
Mais cette logique peut être trompeuse.
La question que nous nous posons n’est pas seulement :
« Quelle matière donne le meilleur résultat ? »
Nous nous demandons également :
« Peut-on obtenir la réponse recherchée avec une matière différente ? »
Si une construction utilisant une fibre naturelle permet d’obtenir une réponse mécanique et sensorielle intéressante tout en réduisant son impact environnemental, cela mérite d’être étudié.
Pas parce que la matière est naturelle.
Parce qu’elle peut permettre de construire autrement.
La performance ne doit pas être le seul critère
Chez Mamba Blades, nous ne considérons pas que les composites synthétiques doivent disparaître du tennis de table.
Ce serait une position simpliste.
Ils ont permis de nombreuses avancées techniques et continuent de répondre à des besoins réels.
Mais nous pensons qu’il est tout aussi simpliste de considérer que la performance justifie automatiquement n’importe quel choix de matériau.
La performance n’est qu’une partie de l’équation.
La matière première, l’énergie nécessaire à sa transformation, la quantité utilisée, la durée de vie du produit, sa réparabilité et sa fin de vie doivent également entrer dans la réflexion.
C’est cette recherche d’équilibre qui nous conduit à expérimenter le lin, le chanvre, le basalte et différentes constructions associant bois et renforts.
Construire autrement
Notre démarche n’est donc pas de rechercher un matériau « parfait ».
Elle consiste à chercher le meilleur compromis entre plusieurs exigences :
la performance, la sensation, la durabilité, la construction et l’impact environnemental.
C’est aussi ce qui donne son sens à notre approche de Lutherie Sportive.
En lutherie traditionnelle, la matière est au cœur de l’instrument.
Chez Mamba, nous voulons conserver cette relation à la matière tout en y ajoutant les exigences d’un équipement sportif moderne.
Le choix d’une fibre, d’un pli de bois, d’une épaisseur ou d’une construction n’est jamais complètement neutre.
Chaque décision modifie la réponse du bois.
Et chaque décision peut également modifier son impact.
C’est pourquoi nous continuons à explorer.
Non pas pour remplacer une matière par une autre à tout prix.
Mais pour découvrir jusqu’où il est possible d’aller en construisant autrement.
Références scientifiques
[1] Prenzel, T. M. et al. (2024). Bringing Light into the Dark — Overview of Environmental Impacts of Carbon Fiber Production and Potential Levers for Reduction. Polymers, 16(1), 12.
https://doi.org/10.3390/polym16010012
Cette étude analyse 24 scénarios de production de fibres de carbone PAN et obtient une contribution au changement climatique comprise entre 13,0 et 34,1 kg CO₂e/kg de fibre selon les conditions étudiées. Elle estime également que l’énergie consommée lors de la fabrication représente 59 % de l’impact climatique étudié. [1]
[2] Gopalraj, S. K. & Kärki, T. (2020). A review on the recycling of waste carbon fibre/glass fibre-reinforced composites: fibre recovery, properties and life-cycle analysis. SN Applied Sciences, 2, 433.
https://doi.org/10.1007/s42452-020-2195-4
Cette revue examine les principales méthodes de recyclage des composites à fibres de carbone et de verre : recyclage mécanique, procédés thermiques, pyrolyse et procédés chimiques.
[3] Müssig, J. et al. (2022). Reducing Global Warming Potential Impact of Bio-Based Composites Based of LCA. Fibers, 10(9), 79.
https://doi.org/10.3390/fib10090079
Cette analyse de cycle de vie compare notamment des composites lin/PLA, chanvre/PLA et PA66/fibre de verre. Les valeurs obtenues pour le changement climatique sont respectivement de 1,19, 1,70 et 9,14 kg CO₂e/kg de composite dans les scénarios étudiés.
[4] Shahzad, A. et al. (2022). Recycling of natural fiber composites: Challenges and opportunities. Resources, Conservation and Recycling, 177, 105962.
https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2021.105962
Revue consacrée au recyclage des composites renforcés de fibres naturelles et aux difficultés liées notamment à la dégradation des fibres, des polymères et des propriétés du matériau lors du retraitement.
À retenir
Les matériaux composites synthétiques ont apporté des performances considérables au tennis de table.
Mais leur impact environnemental est réel.
La production de fibre de carbone peut représenter plusieurs dizaines de kilogrammes de CO₂ équivalent par kilogramme de fibre. [1]
À l’inverse, certaines constructions à base de fibres naturelles présentent, dans les analyses étudiées, des impacts climatiques nettement inférieurs à ceux de composites conventionnels. [3]
La question n’est donc pas de choisir entre une matière « bonne » et une matière « mauvaise ».
Elle est de comprendre ce que chaque matière coûte à produire, ce qu’elle permet de construire et ce qu’elle devient à la fin de sa vie.
C’est à cette réflexion que Mamba Blades souhaite contribuer.
Image a la une : Image de Mamba Blades « Impact Ecologique des Matériaux Composites dans le Tennis de Table »
