Les nanotechnologies en France Mise en perspective dans le contexte international Focus sur l’électronique, l’énergie et les biotechnologies
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Résumé Les nanotechnologies sont des Key Enabling Technologies et constituent ainsi un levier d‘innovation majeur dans de nombreux secteurs industriels. Les nanotechnologies sont également profondément multidisciplinaires et impliquent des acteurs aussi divers que les start-up, les grands groupes industriels ou les centres de recherche. L'objet du présent rapport est tout d'abord de dresser un panorama général de l'activité dans les nanotechnologies en France en se plaçant dans un contexte international et en adressant des questions telles que : quels sont les acteurs ? Comment sont-ils organisés ? Comment sont-ils financés ? Nous examinons également les différents dispositifs de transfert technologiques existants. Les trois parties suivantes traitent de façon plus détaillée des grandes tendances dans les secteurs de l’électronique, de l’énergie et des biotechnologies. Pour chacune d’entre elles, l'état de l'art des nanotechnologies, les acteurs impliqués et les marchés ciblés sont successivement analysés. Ceci permet d’établir des analyses stratégiques de la situation française spécifiques à chaque tendance technologique. La dernière partie proposera une introduction aux enjeux réglementaires, d'Hygiène, Sécurité, Environnement (HSE) et d'acceptabilité sociétale. La situation française sera mise en perspective avec le contexte international et plusieurs initiatives sur ces questions, émanant du public comme du privé, seront présentées. Cette étude sur les nanotechnologies synthétisant des aspects économiques, technologiques, HSE et réglementaires permettra au lecteur d’avoir une vision globale de ce secteur en pleine expansion.
Panorama des nanotechnologies
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Document NTKG/IN 30 mai 2013
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INTRODUCTION AUX NANOTECHNOLOGIES : DEFINITIONS, HISTORIQUE, OUTILS
1. ETAT DES LIEUX DES NANOTECHNOLOGIES EN FRANCE 1.1.
Panorama général
1.1.1. Cartographie des compétences françaises en nanotechnologies 1.1.2. Cartographie par types d’acteurs : industriels, start-up, centres de recherche et autres acteurs 1.1.3. Positionnement de la France dans le contexte international : nombre d’entreprises, de brevets et de publications scientifiques
1.2.
Analyse par types d’acteurs
1.2.1. Industriels : analyse sectorielle 1.2.2. Start-up : marchés applicatifs, typologies (taille, C.A.…) et technologies 1.2.3. Centres de recherche : répartition par discipline et implication dans le transfert industriel 1.2.4. Autres acteurs : plateformes technologiques, pôles de compétitivité, sociétés de services
1.3.
Mécanismes de financement
1.3.1. Montants investis et structures de financement (public, privé, capital-risque) pour les zones géographiques : USA, Europe, Asie, Russie 1.3.2. Focus sur l’Union Européenne : bilan du 7e PCRD (2007-2013) et prévisions pour le programme H2020 (2014-2020) 1.3.3. Focus sur la France : ANR, BPI, Investissements d’avenir…
1.4.
Implication des industriels
1.4.1. R&D : étude bibliométrique des brevets, projets collaboratifs (laboratoires communs, ANR, FUI, FP7) 1.4.2. Etudes de cas : plateforme d’innovation ouverte pour détecter les start-up, cellule de veille dédiée aux nanotechnologies Panorama des nanotechnologies
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1.5.
Implication des start-up
1.5.1. R&D : étude bibliométrique des brevets 1.5.2. Infrastructures d’accompagnement et accès aux financements en fonction du stade de développement
1.6.
Initiatives récentes pour le transfert technologique
1.6.1. Plateformes technologiques majeures en Europe 1.6.2. Initiatives de coordination à l’échelle européenne : EIT, ETP, FET, JTI … 1.6.3. Focus sur la France : pôles de compétitivité, SATT, CRITT, CEA-Tech, instituts CARNOT…
2. TROIS GRANDES TENDANCES POUR L’ELECTRONIQUE 2.1.
Electronique imprimée conformable
2.1.1. Panorama des technologies : principe et niveau de maturité 2.1.2. Acteurs industriels principaux : Monde, Europe et France 2.1.3. Programmes de recherche en cours : FP7, ANR et frontière technologique 2.1.4. Taille et croissance du marché 2.1.5. Analyse stratégique de la situation française
2.2.
Beyond CMOS : nanomagnétisme et spintronique (même analyse qu’en 2.1.)
2.3.
More than Moore : intégration 3D (même analyse qu’en 2.1.)
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3. QUATRE GRANDES TENDANCES POUR L’ENERGIE 3.1.
Production photovoltaïque : cellules multi-jonctions (même analyse qu’en 2.1.)
3.2.
Récupération d’énergie : nanodispositifs (même analyse qu’en 2.1.)
3.3.
Stockage : électrodes et membranes nanostructurées (même analyse qu’en 2.1.)
3.4.
Isolation thermique : aérogels (même analyse qu’en 2.1.)
4. QUATRE GRANDES TENDANCES POUR LES BIOTECHNOLOGIES 4.1.
Nutrition & cosmétique : nano-encapsulation (même analyse qu’en 2.1.)
4.2.
Diagnostic : nano-capteur (même analyse qu’en 2.1.)
4.3.
Thérapie : vectorisation (même analyse qu’en 2.1.)
4.4.
Médecine réparatrice : nanomatériaux (même analyse qu’en 2.1.)
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5. REGLEMENTATION,
HYGIENE
SECURITE
ENVIRONNEMENT
(HSE),
ACCEPTABILITE SOCIETALE
5.1.
Règlementation
5.1.1. Règlementation française : définition, périmètre, enjeux et limites 5.1.2. Règlementations européennes : projets des pays membres, évolution de REACH, règlementations sectorielles spécifiques 5.1.3. Autres règlementations dans le monde 5.1.4. Problématiques métrologiques et activités de normalisation
5.2.
HSE
5.2.1. Notion de risque 5.2.2. Evaluation du danger d’une substance : toxicité et écotoxicité, le cas particulier des nanomatériaux 5.2.3. Etude de cas : le nano-dioxyde de titane (TiO2) 5.2.4. Gestion des risques : logigramme fonctionnel d’évaluation des risques, évaluation bénéfices-risques, code de conduite de la Commission Européenne 5.2.5. Infrastructures publiques et activités des différentes agences sanitaires 5.2.6. Projets de recherche actuels et nouvelles approches (« safer by design »)
5.3.
Acceptabilité sociétale
5.3.1. Effet de halo et perception du risque, problèmes éthiques et convergence NBIC, positions des ONG 5.3.2. Stratégies de communication des industriels : du silence à la transparence 5.3.3. Retour d’expérience de dialogues avec la société civile 5.3.4. Exemples de communication positive menés dans le monde
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6. EXEMPLES D’ILLUSTRATIONS
Figure 1 : illustrations de matériaux présentant une ou plusieurs dimension(s) nanométrique(s).
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Figure 2 : cartographie interactive et collaborative des compétences en nanotechnologies présentes en France. Les vignettes inférieures permettent de localiser les différentes organisations recensées , avec de gauche à droite, environ 100 groupes industriels , 150 start-up, 150 centres de recherche et 50 autres acteurs. Cet outil vise à favoriser les synergies indispensables entre ces acteurs et à augmenter la visibilité de ce nouvel écosystème . Images tirées de la NanoTech Map (voir QR code).
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Figure 3 : représentation interactive et collaborative des applications des nanotechnologies développées et commercialisées aujourd’hui par les start-up. Plus de 500 applications ont été recensées et classées par secteur industriel et par thématique. Certaines technologie s ont des application s dans plusieurs secteurs (ex . : nano-encapsulation). Cet outil vise à favoriser le transfert des briques nanotechnologiques les plus récentes vers les industriels . Images tirées du NanoFinder (voir QR code).
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Figure 4 : les développements dans les nanotechnologies permettent d’envisager des solutions prometteuses pour traiter de nombreux enjeux majeurs auxquels le monde moderne est confronté . Ceci est illustré ici pour les thématiques de l’alimentation et de l’environnement (source : observatory nano).
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Figure 5 : financements publics en R&D pour l’année 2011, dans l’ensemble des secteurs industriels à gauche et dans le domaine des nanotechnologies au centre (source : observatory nano).
Figure 6 : répartition du financement p révu pour le programme européen H2020 dans le domaine où les nanotechnologies interviennent (source MESR).
Figure 7 : mécanismes de financement de la recherche en France (source MESR).
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Figure 8 : répartition des applications en nanobiotechnologies par sous-secteur industriel. Analyse menée à partir d’une centaine de start -up & industriels présents en France.
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SECTEURS
EXEMPLES D'APPLICATIONS
Cosméto-textiles et textiles de soins micro-encapsulés d'actifs cosmétiques végétaux Biomatériaux
Biomatériaux de synthèse, prothèses régénératives et substituts osseux pour la chirurgie orthopédique et la stomatologie …
Nanoparticules superparamagnétiques pour la concentration, la séparation et l'identification de molécules et de cellules spécifiques Diagnostic
Plateformes miniaturisées, portables et communicantes, à base de composants nanométriques (ex : jauge de contrainte pour la mesure du pouls) …
Nanocapteurs haute-performance intégrés sur substrats et permettant de suivre localement température, humidité, déformation… Argile nanostructuré 100% naturel aux applications dans les secteurs : alimentation & hygiène végétale et animale, cosmétique, matériaux Environnement Particules cages nanométriques fonctionnalisées pour le diagnostic environnemental et la décontamination liquide ou gazeuse …
Nanocaractérisation des nanoparticules et nanomatériaux : granulomètrie laser, potentiel zeta, microscopie, rhéologie... Instrumentation
Systèmes chromatographiques et d’extraction pour la séparation et l’identification de composants des mélanges chimiques …
Identification bactérienne, évaluation des propriétés antivirales des textiles et des surfaces Amélioration des principes actifs en assurant une meilleure biodisponibilité via une vectorisation et un ciblage cellulaire et tissulaire Services Modélisation de fonctions du système nerveux central et périphérique pour accélérer la R&D et la mise sur le marché de médicaments …
Injection et activation ciblée de nanoparticules magnétiques par un champ magnétique HF pour le traitement de métastases osseuses Thérapeutique
Amélioration de l’efficacité des neuro-médicaments grâce à des nanoparticules traversant la barrière hémato-encéphalique …
Figure
9 :
exemples
d’applications
en
nanobiotechnologies
pour
chaque
sous -secteur
industriel.
Figure 10 : autres solutions innovantes pertinentes pour le secteur des nanobiotechnologies.
Figure 11 : niveaux de maturité pour différentes technologies.
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Figure 12 : fiche pédagogique sur l’obligation de déclaration des substances à l’état nanoparticulaire (voir QR code).
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