corenet global québec, canada 13 november 2006 conférenciers: david sykes des matériaux nanotech...

13 November 2006

CoreNet Global

Québec, Canada

Conférenciers:

David SykesDavid Sykes

Des matériaux nanotech pour des constructions durables

Fondateur, NanoNexis; Directeur exécutif, Remington Partners

R. J. Brennan, MSC, LEED® APR. J. Brennan, MSC, LEED® APAssocié, Directeur “Strategic Workplace”, IA Interior Architects

13 février 2008

Traducteur:

Luc DupontLuc DupontConseiller en affaires internationales

Ministère de l’Immigration et des communautés culturelles du Québec

Matériaux nanotech pour des constructions durables 2

C’est maintenant qu’il faut s’intéresser à comment les entreprises investissent et à déployer les

nanotechnologies, pas dans un futur éloigné!”Lux Research


Nanotechnologies

D'abord décrit il y a 24 ans; Manipulation de différents atomes; Plus petits que "micro" : un nanomètre a comme longueur un

milliardième d'un mètre; Une révolution dans les matériaux de construction; Un des éléments importants du « 3BL » (« Triple Bottom Line » ou

« Triple P » pour « People, Planet, Profit » soit la notion de développement durable en entreprise:

- l’initiative des édifices « durables » ;

- milieux de travail de “haute performance”


Trois questions:

Croyez-vous que le développement durable en entreprise ajoute à ses coûts de production?

Pouvez-vous nommez trois matériaux de construction qui s’appuient sur des nanotechnologies?

Comment les nanotechnologies amélioreront-elles la valeur, l’actif des bâtiments ?


Cinq segments

1. Contexte

2. Révolution dans les matériaux de construction

3. Comment intégrer les matériaux nanotech à ses objectifs d’affaires

• Étude de cas #1: environnement d’affaires

4. Exemple d’un matériau nanotech écologique: l’aérogel

• Étude de cas #2: design élémentaire de construction

5. Prochaines étapes, ressources et contacts

13 November 2006

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Québec, Canada

1. Contexte

7Des matériaux nanotech pour des constructions durables

L’Immobilier corporatif: l’une des grosses ciblesL’Immobilier corporatif: l’une des grosses cibles

60% des déchets industriels proviennent de la construction et de la démolition d’édifices

60% de l’utilisation électrique a sa source dans les édifices en pays développé

40% de l’énergie totale consommée a comme source les édifices


Qu’est une nanotechnologie?Qu’est une nanotechnologie?

Nano vient du grec et signifie “nain”

Manipulation de matière plus fine que 100nm

(échelle de 1/10,000, la taille d’une bactérie)

80,000 fois plus petit qu’un cheveu Révolution qui a commencé il y a 47 ans


Les outils sont disponibles

La compétition est globale (Asie - Europe – Amérique du nord)

Investissement global de 10 milliards $

Des produits concrets et utiles sont disponibles commercialement

Réponse intelligente au problème des changements climatiques

Pourquoi maintenant? Parce que nous en avons la Pourquoi maintenant? Parce que nous en avons la capacité!capacité!


Ancien ou nouveau? (Damascus, 900 à 1750 Ancien ou nouveau? (Damascus, 900 à 1750 après J.C.)après J.C.)

La course aux armements? Les premiers croisés ont confronté de l’acier bien supérieur!

Acier Wootz, développé en Inde et au Sri Lanka vers 300 avant J.C

Meilleure résistance et flexibilité à cause des nanotubes de carbone

technique perdue vers 1750 après J.C.


Le point tournant fut l’an 2000Le point tournant fut l’an 2000

ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnology/docs/nano_funding_data_08122005.pdf


Dépenses de R&D en nanos en 2004Dépenses de R&D en nanos en 2004


22 agences fédérales américaines...22 agences fédérales américaines...

USDA DOD DOE DHS DOJ EPA NASA NIST (DOC NIOSH (DHHS) NIH (DHHS) NSF

DIS (DOC) CPSC DOS DOT DOTreas FDA (DHHS) ITC IC NRC TA (DOC) USPTO (DOC)


2006: 2006: sept programmes de recherchesept programmes de recherche

1. Phénomènes et processus fondamentaux de taille nanoscopique (234 $ millions)

2. Matériaux nanotech (228 $ millions)

3. Systèmes et appareils de taille nanotech (244 $ millions)

4. Recherche sur l’instrumentation, la métrologie et les normes en nanotechnologies (71 $ millions)

5. Fabrication de nanotechnologies (47 $ millions)

6. Acquisition d’instruments et d’équipement de recherche d’importance (148 $ millions)

7. Dimensions sociétales (82 $ millions)

Programme non-partisan“21st Century nano-technology R&D Act” (Loi # 108-153, promulguée en 2003)


Investissements privésInvestissements privés

En 2005, 1331 compagnies provenant de 76 industries ont investi 3,2 $ milliards en nanotechnologies et vendu pour 32 $ milliards de produits qui intégraient des nanotechnologies

Prévisions de 12 $ milliards en investissements privés d’ici 2008

L’une des trois priorités du PDG de General Electric; y consacrer 50 $ millions en 2005 (1.5% du budget de R&D)

Les entreprises de capital de risque ont investi 2 $ milliards dans 143 entreprises en démarrage

Les gouvernements et entreprises ont dépensé 19 fois plus que le secteur du capital de risque

Source: Lux Research


Que se passe-t-il au Canada??Que se passe-t-il au Canada??

www.nanotech-now.com/Time-for-Action.PDF

Les nanotechnologies au Canada: un potentiel pour 3 centres majeurs et 2 centres mineurs

•Plus d’activités en nanotechnolgoies qu’on ne l’aurait ensé à priori;

•La recherche et développement au Canada est de calibre mondial;

•Au moins 25 universités canadiennes y consacrent des ressources en R&D



Quelques nanotechnologies priorisées au Canada

• Nanomatériaux - poudres de métal pour recouvrements de surface; - électronique, pièces intégrant des poudres de métal dans les secteurs de l’aérospatiale, automobile, de l’électronique et des appareils médicaux

•Polymères développement par catalyse pour la production de polymère; nanocomposites polymères; polymères en implants acceptés par le corps humain

•Photonique commutateurs photoniques; matériaux GAP



Quelques nanotechnologies priorisées au Canada (suite et fin

• piles à combustible développement de membranes et de catalyseurys pour des piles à combustible et des réformateurs d’hydrogène; métal hybride et nanotubes de carbone pour accumulation d’hydrogène

•Senseurs senseurs à composés biologiques et à gaz dont la structure comporte des nanotechnologies

•Biotechnologies

•Ingénierie de protéines et d’ADN; analyse de sang; électrophérèse



Activités de R&D subventionnées au Canada source: Conseil National de la recherche

Visant en particulier les nanotechnologies

Institut national des nanotechnologies: budget de 120 $ millions pour l’édifice, les équipements et les opérations pour 5

ans; construction commencée en 2003, partenariat entre le CNR, le gouvernement de l’Alberta et l’Université de l’Alberta

NanoQuébec financement de 10 $ millions pour 3 ans assuré par le gouvernement du Québec

Institut canadien pour la recherche sur la santé

Un atelier tenu en 2003 a établi les priorités pour la recherche en santé des nanosciences



Activités de R&D subventionnées au Canada source: Conseil National de la recherche (suite)

Programmes plus généraux

Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada

219 subventions totalisant 9,3 $ millions en 2000-2001; Établissement d’un réseau national de recherches en nanos

Fondation canadienne pour l’innovation

Fonds d’octroi de bourses de 70 millions $ en 2002 pour investissement en capital de nanotechnologies, montant pouvant être apparié à des subventions des provinces

Institut canadien de recherches avancées

Réseau de recherches à la fine pointe de recherches électroniques en micro nanos


Est-ce si important pour l’immobilier corporatif?Est-ce si important pour l’immobilier corporatif?

Oui!

Vous n’obtiendrez pas de gains en constructions durables tels: économies d’énergie haute performance coûts moins élevéssi vous n’insistez pas auprès des architectes, designers et entrepreneurs de sérieusement considérer les matériaux nano (voir le rapport “ CoreNet 2010”)

13 November 2006

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2. Révolution dans le monde de la 2. Révolution dans le monde de la constructionconstruction

ISOLATION


Un coup d’oeil rapideUn coup d’oeil rapide

Acier

Ciment

Verre

Panneaux de gypse

Tapis et structures

Énergie/”HVAC”

Filtration

Electronique / Senseurs

Outils

Recouvrements et peintures

Éclairage

Isolation

Mettez vos espadrilles…Mettez vos espadrilles…


AcierAcier

L’acier en nanocomposite est disponible et plus résistant (“American Society for Testing and Materials” )

Résiste à des températures pouvant atteindre -100 Celsius

Plasticité plus grande

Invulnérable à la corrosion provoquée par des traces de carbure

Résultats: Réduit le montant d’acier

Placement simplifié de structures de béton

20 à 40% d’économies


CimentCiment

La production de béton génère 8% du total mondial des émissions de CO2

Béton translucide?

Idée développée par l’architecte néerlandais Rem Koolhaas


VerreVerre

Peut bloquer les rayons ultraviolets et la réflexion de la lumière

Recouvrement de verre autonettoyant (le recouvrement en dioxide de titanium décompose, pulvérise les matières organiques


Du verre qui s’anime!Du verre qui s’anime!

Switch!!


Panneaux de gypsePanneaux de gypse

Les panneaux de gypse nanos sont plus légers, plus forts et résistent mieux à l’eau


Tissus et vêtementsTissus et vêtements

Des traitements nanos sont utilisés sur des tissus commerciaux

Des tissus hydrophobes, à l’épreuve de taches ou de saletés


Énergie / CVCÉnergie / CVC

Des cellules solaires alimentées par des nanotechnologies sont minces, flexibles et viennent en rouleaux, pouvant ainsi être utilisées comme couverture de toit.


OutilsOutils

Piles composées de lithium de nanophostate (ions)

Outils sans corde plus puissants que ceux avec corde!


Recouvrements et peinturesRecouvrements et peintures

Les particules nanos améliorent les qualités physiques et esthétiques

Résistant, fini durable

Résistant à l’eau

“Scrub-ability”

Prévient la rouille et autres problèmes


DEL (diodes électroluminescentes; point source) et DEL organiques

40% de la consommation des commerces provient de l’éclairage Les DELs sont plus efficientes et constituent une solution durable 10X plus efficace qu’une lampe incandescente 50,000 - 100,000 heures (comparativement à 10,000)

ÉclairageÉclairage

“Aucune autre technologie d’éclairage n’offre autant de potentiel d’économies d’énergie et d’amélioration de la qualité des édifices"

U.S. Dept. of Energy


46% de croissance annuelle moyenne de 2001 à 2004 Le marché des diodes électroluminescentes Élevé-Éclat: 4.2 $

milliards en 2006 Prévu atteindre 9.9 $ milliards en 2011

Innovation technologique

““L’éclairage à semi-conducteurs”L’éclairage à semi-conducteurs”

*Exemples: Osram, Philips, OptiLED Holdings (Hong Kong)


Éclairage à l’état solide (“solid-state lighting”)Éclairage à l’état solide (“solid-state lighting”)


IsolationIsolation

Aérogel, un isolant translucide et thermo-accoustique

Ressemble à de la “fumée gelée” Le meilleur isolant au monde Ne pèse que 90 grammes par litre Extrêmement flexible

- Couvertes, draps

Le nouveau “plastique”**Pas vraiment—c’est une silice (sable) amorphe


Comment utiliser ces innovations?Comment utiliser ces innovations?

• Acier

• Ciment

• Verre

• Panneaux de gypse

• Tapis et équipements

• Énergie/CVC

• Filtration

• Électronique / Instruments de mesure

• Outils

• Recouvrements et peintures

• Éclairage

• Isolation


Questions?Questions?

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3. Intégrer de nouveaux matériaux dans le cadre de ses objectifs d’affaires : une étude de cas


Une méthode intégrale et par étapes . . .

Intégrer les nanos dans l’immobilier corporatifIntégrer les nanos dans l’immobilier corporatif

Trois critères:

Changements petit à petit – afin de limiter les risques

Doit résoudre les vrais problèmes d’entreprise; apport des données

Importance du travail d’équipe


1.1.

2. Identifier les besoins les plus aptes à être solutionnés par le nouveau matériel

3. Vérifier les incitatifs fiscaux et l’aide gouvernementale

4.4. Travailler en collaboration avec les Travailler en collaboration avec les ressources disponiblesressources disponibles

5.5. Collaborer avec les manufacturiersCollaborer avec les manufacturiers

6. Analyser les risques – Faire des essais et des prototypes à l’abri des critiquesprototypes à l’abri des critiques

Neuf règles pour implanter un changement majeurNeuf règles pour implanter un changement majeur

1.1. S’assurer de l’appui initial des dirigeantsS’assurer de l’appui initial des dirigeants


Avoir un bon esprit d’équipe...planifier avec Avoir un bon esprit d’équipe...planifier avec soin...concevoir judicieusementsoin...concevoir judicieusement

AA

AA CC

BB

BB

CC

COMMANDITÉ PAR LA DIRECTIONCOMMANDITÉ PAR LA DIRECTION

7. Utiliser un processus intégréintégré (p.e., IA SmartSpaceSM)

8.8. Mesurer les résultasMesurer les résultas – quantitatifs et qualitatifs

9.9. Opérer le changementOpérer le changement – le communiquer


Étude de cas #1: résoudre un vrai problèmeÉtude de cas #1: résoudre un vrai problème

Problème: bruit et intimité dans les bureaux à aires ouvertes

Le besoin d’intimité et les loisLe besoin d’intimité et les lois sur la sécurité sont incompatiblescompatibles avec les bureaux à aires ouvertes (conçus pour encourager l’esprit d’équipe et maximiser la lumière naturelle)

Comment répondre aux besoins croissants d’intimité sans élever des murs ni abandonner les aires ouvertes?

Principales sources de mécontentement d’après le “Principales sources de mécontentement d’après le “GSA Post-Occupancy Assessment of Speech Privacy in Offices”:

Conversations de collègues à proximité...….. …..92%

Conversations téléphoniques………………… …..84%

Collègues à l’écoute des conversations privées…………82%

Sources de dérangement accoustiques attribués par les travailleurs interrogés

Présenté par Kevin Powell du “General services Administration”et Charles Salter and Randy Waldeck de Charles Salter Associates le 4 juin 2007 à la 153me rencontre de la “Acoustical Society of America” à Salt Lake City, Utah


Pourquoi utiliser un nanomatériel?Pourquoi utiliser un nanomatériel?

Les matériaux conventionels ne sont pas optimalsne sont pas optimals

Nécessité d’améliorer l’acoustique

Besoin d’un matériau plus mince

Besoin de translucidité

Besoin d’améliorer les sources de chaleur

Besoin d’alléger le poids

Un nanomatérial peut-il apporter une solution?

Y-a-t-il des risquesrisques?

Les caractéristiques de performance améliorées peuvent-elles engendrer de nouvelles opportunitésLes caractéristiques de performance améliorées peuvent-elles engendrer de nouvelles opportunités?

Où peut-on trouver les matériaux et les manufacturiers?


Une solution: ISOPodsUne solution: ISOPodsTMTM

Simple ISOPodSimple ISOPodTMTM Double ISOPodDouble ISOPodTMTM

Accroître l’intimité sans élever de murs de construction en utilisant des nano matériaux acoustiques légers et translucides


Installé: flexible, accueillant la lumière du Installé: flexible, accueillant la lumière du jour, acoustiquejour, acoustique


Transmission du sonTransmission du son: : performance acoustiqueperformance acoustique

Bruit de camion

10 décibels atténuation 40 - 400 HZ transmission du son

Perte de 2-3/4” FRP

Arbitrage entre le niveau de pressurisation du son et le temps

Isolation en fibre de verre

Nanogel®


Qu’appelle-t-on une bonne approche?Qu’appelle-t-on une bonne approche?

Communiquer – avec l’idée d’encourager les processus internes et les habitudes de travail des employés

Comprendre et documenter les résultats souhaités, évaluer les objectifs

Considérer tous les éléments de la solution intégrée– physique, culturelle, etc.

Avoir un bon esprit d’équipe– rassembler les bons joueurs ! Client

IA Interior Architects (Stratégiste/Architecte)

Manufacturier

NanoNexis (Conseiller Expert)

Fournisseur de matériel nano

Évaluer et communiquer les résultats – tester

Faire les ajustements – communiquer les changements & pourquoi


““À partir d’ici, que puis-je faire de toutes ces À partir d’ici, que puis-je faire de toutes ces informations?”informations?”

““Que cela signifie-t-il pour moi??”Que cela signifie-t-il pour moi??”

Soyez clairs sur le but à atteindre de même que sur les avantages versus les risques de prendre l’initiative d’intégrer ces nouvelles technologies

si cela va mal, on blâme ce qu’on vient d’installer!

Il revient au client et non aux architectes/ concepteurs/ entrepreneurs d’insister sur le bien-fondé de ces nouvelles technologies!

En bout de ligne, ne perdez pas de vue que la nanotechnologie peut accroître la performance de façon significative. . .

Une adoption de masse prendra du temps

Le Conseil du bâtiment durable des É.-U. (USGBC) n’a pas pris de position officielle au sujet de ces matériaux

Les manufacturiers ont besoin de directionLes manufacturiers ont besoin de direction

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4. Exemple d’un matériel nano « vert »: l’isolation en aérogel


•Au sujet des aérogelsAu sujet des aérogels

Bien connu, nano-substance isolante translucide et formé à 97% d’air

panneaux de nanogelTM* – développés pour les gratte-ciels – s’imbriquent au concept d’ISOPodTM

Poids léger

Hydrophobique

Très translucide

Mince

Superbe isolant thermique et acoustique

Les manufacturiers font des panneaux rigides

* Fabriqué à Francfort par Cabot Corp.


Les aérogels ont de multiples usages tant dans la construction intérieure qu’extérieure

Certification durable? Gagner des points en intégrant la lumière du jour comme mesure de conservation d’énergie

Gagner davantage de points en améliorant l’acoustique

Usages dans l’immobilier corporatif?Usages dans l’immobilier corporatif?


Chaleur, lumière et bruitChaleur, lumière et bruit

Bruit 50% de

réduction

Performance thermique R-20 Facteur d’isolation d’un

mur avec montants de 6 pouces

MesurePermanence de laperformance Non-combustible/

sans fumée Résistance à la

moisissure Résistance à la

condensation Stabilité des rayons uv


Encore au sujet des aérogels…Encore au sujet des aérogels…

Nanomatériel connu depuis 1931

Utilisé intensivement en aérospatiale

Le NanogelTM est une marque commerciale protégée d’”aérogel”

- lucarnes

- vitrage extérieur

- isolation de tuyaux

- habillement

- appareils médicaux


Nanogel utilisé à travers l’Amérique du Nord et dans neuf pays européens

Ce n’est pas une expérimentation!

Cabot est une entreprise ayant 125 années d’existence, cotée en bourse et avec un chiffre d’affaires de 2,9 $ milliards présente

- dans 21 pays

- avec 36 établissements manufacturiers

- dotée de 8 centres pourvus d’installations de R&D

Encore au sujet des aérogelsEncore au sujet des aérogels


Exemples de lucarnesExemples de lucarnes


Complexe sportif de Souchais, Carquefou, FranceComplexe sportif de Souchais, Carquefou, France

• Propriétaire: ville de Carquefou

• Architecte : MA Murail Architectures, Nantes & Paris, France

• Entrepreneur (façade) : Belliard

Étude de cas no 2Étude de cas no 2


• 3 halls sportifs dans le même complexe• Pièces à penderie• 1 pavillon restaurant et une salle de réunions• 1 terrain extérieur• Stationnement garant 250 voitures• superficie totale : 1,7 hectares• Investissement total : 2,9 MM €

• 3 halls sportifs dans le même complexe• Pièces à penderie• 1 pavillon restaurant et une salle de réunions• 1 terrain extérieur• Stationnement garant 250 voitures• superficie totale : 1,7 hectares• Investissement total : 2,9 MM €

ButBut


• Application : une feuille de polycarbone de 25 millimètres d’épaisseur remplie de matériel nano

• Appliquée (surface totale de 1,450 m2) sur tout le périmètre de l’édifice (surface de 3,360 m2).

• La façade doit soutenir une valeur d’isolation thermique < 2.7 W/m.K

• Le matériel nano permet d’atteindre une valeur de 0.89 W/m.K

ButBut


• Les volets n’étaient pas une option : trop coûteux, alourdissant la structure, ils ne correspondaient pas au concept architectural d’un édifice à surface lisse

volets

OptionsOptions


Par rapport à des verres à double-épaisseur

• verres, profils :300 € /m² 435,00 €

• volets 130 €/m² 188,500 €

coût total 430 € /m² 623,500 €

Par rapport à PC sans matériel nano• feuilles de polycarbonate : 100/m² € 145,000 €• volets 130 € /m² 188,500 €

coût total 230 € /m² 333,500 €

Solution matériel nano Solution + Polycarbonate•Feuilles de polycarbonate : 100 € /m² 145,000 €

• coût du matériel nano : 67 € /m² 97,000 €

coût total 167 € /m² 242,000 €

Économies d’énergie 3000 € /année d’éclairage 2000 € /année de chauffage

économies263 € /m² 381,350 €Rentabilité immédiate

+ 5,000 € /année en énergie

économies63 € /m² 91,500 €

Rentabilité immédiate+ 5,000 € /année en énergie

Matériaux nanos (aérogels) appliqués à l’industrie de la construction

Comparaison des coûtsComparaison des coûts


RésultatsRésultats


La lumière du jour naturelle se disperse à l’intérieur de l’édifice

Pas d’éblouissements, pas d’ombres , pas d’espaces mieux éclairés

Zone élevée de confort pour joueurs et spectateurs

La lumière du jour naturelle se disperse à l’intérieur de l’édifice

Pas d’éblouissements, pas d’ombres , pas d’espaces mieux éclairés

Zone élevée de confort pour joueurs et spectateurs

RésultatsRésultats

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5. Prochaines étapes, ressources, contacts


Bibliographie (anglaise)…Bibliographie (anglaise)…

Material Connexion, Beylerian & Dent (Wiley, 2005) Material Architecture, Fernandez (Oxford, 2006) EU Nanoforum Report (December 2006; nannoforum.org) Transmaterial, Brownell, (Princeton, 2006) Material World 2, MateriO (Birkhauser, 2006) Extreme Textiles, McQuaid (Princeton, 2005) The Dance of Molecules, Sargent (Penguin, 2006) The Nanomaterials Handbook, Gogotsi (CRC, 2006) Global conference: www.NanoNexis2007.com (May 2007)


“À cause des nanotechnologies, nous verrons plus de changements s’opérer dans les trente prochaines années que nous en avons vus dans tout le 20me siècle”

- M. Roco, National Science Foundation

Le futur de l’Immobilier corporatif, c’est maintenant!Le futur de l’Immobilier corporatif, c’est maintenant!


Une nouvelle façon de voir les chosesUne nouvelle façon de voir les choses

Ciment photocatalytique avec TiO2

Auto nettoyant (Rome, 2003) Déloge les polluants dans les surfaces autour des édifices (CO2,

NO2, etc.)


NanoNexis @ MIT, (Global Conference) juin et décembre 2007 Boston, É.-U.

Première conférence d’affaires ayant pour thème l’impact des nano-technologies sur l’immobilier, les matériaux de construction, l’architecture et le design

Conférenciers illustres:

Bill Clinton

Santiago Calatrava

Aperçu globalAperçu global


C’est maintenant qu’il faut s’intéresser à comment les entreprises investissent et à déployer les

nanotechnologies, pas dans un futur éloigné!”Lux Research


Coordonnées des conférenciers et du traducteurCoordonnées des conférenciers et du traducteur

David M. Sykes– Fondateur,

NanoNexis, Cambridge, [email protected]

R. J. Brennan– Associé, Directeur, Strategic Workplace

IA Interior Architects, Chicago, [email protected]

Luc Dupont– Conseiller en affaires internationales

ministère de l’Immigration et des communautés culturelles du Qué[email protected]


Questions & CommentsQuestions & Comments

What questions & comments does the audience have for the presenters?

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