Des matériaux nanotech pour des constructions durables

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1 Des matériaux nanotech pour des constructions durables
13 février 2008 Des matériaux nanotech pour des constructions durables Conférenciers: David Sykes Fondateur, NanoNexis; Directeur exécutif, Remington Partners R. J. Brennan, MSC, LEED® AP R. J. Chicago Chapter President and long time Program Chair Associé, Directeur “Strategic Workplace”, IA Interior Architects Traducteur: Luc Dupont Conseiller en affaires internationales Ministère de l’Immigration et des communautés culturelles du Québec 13 November 2006

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 Amanda Matériaux nanotech pour des constructions durables

3 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” Amanda Matériaux nanotech pour des constructions durables

4 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 ? Amanda Matériaux nanotech pour des constructions durables

5 Cinq segments Contexte Révolution dans les matériaux de construction
Comment intégrer les matériaux nanotech à ses objectifs d’affaires Étude de cas #1: environnement d’affaires Exemple d’un matériau nanotech écologique: l’aérogel Étude de cas #2: design élémentaire de construction Prochaines étapes, ressources et contacts Amanda Matériaux nanotech pour des constructions durables

6 1. Contexte David 13 November 2006

7 L’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 R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

8 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

9 Pourquoi maintenant? Parce que nous en avons la capacité!
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

10 Ancien ou nouveau? (Damascus, 900 à 1750 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. David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

11 Le point tournant fut l’an 2000
David ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechnology/docs/nano_funding_data_ pdf Des matériaux nanotech pour des constructions durables

12 Dépenses de R&D en nanos en 2004
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13 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) David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

14 2006: sept programmes de recherche
Phénomènes et processus fondamentaux de taille nanoscopique (234 $ millions) Matériaux nanotech (228 $ millions) Systèmes et appareils de taille nanotech (244 $ millions) Recherche sur l’instrumentation, la métrologie et les normes en nanotechnologies (71 $ millions) Fabrication de nanotechnologies (47 $ millions) Acquisition d’instruments et d’équipement de recherche d’importance (148 $ millions) Dimensions sociétales (82 $ millions) Programme non-partisan “21st Century nano-technology R&D Act” (Loi # , promulguée en 2003) David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

15 Investissements 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

16 Que se passe-t-il au Canada??
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

17 Que se passe-t-il au Canada??
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

18 Que se passe-t-il au Canada??
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

19 Institut canadien pour la recherche sur la santé
Que se passe-t-il au Canada?? 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

20 Que se passe-t-il au Canada??
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 ; 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

21 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 élevés si vous n’insistez pas auprès des architectes, designers et entrepreneurs de sérieusement considérer les matériaux nano (voir le rapport “ CoreNet 2010”) R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

22 2. Révolution dans le monde de la construction
ISOLATION David 13 November 2006

23 Un coup d’oeil rapide Acier Ciment Verre Panneaux de gypse Filtration
Tapis et structures Énergie/”HVAC” Mettez vos espadrilles… Filtration Electronique / Senseurs Outils Recouvrements et peintures Éclairage Isolation David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

24 Acier 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 David R. J. comments Reduced transportation thinner/shallower profile Smaller footings/caissons Des matériaux nanotech pour des constructions durables

25 Ciment La production de béton génère 8% du total mondial des émissions de CO2 Béton translucide? Idée développée par l’architecte néerlandais Rem Koolhaas David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

26 Verre 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 David R. J. comment You’ll hear more about titanium dioxide later in our presentation Des matériaux nanotech pour des constructions durables

27 Du verre qui s’anime! Switch!! David
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28 Panneaux de gypse Les panneaux de gypse nanos sont plus légers, plus forts et résistent mieux à l’eau David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

29 Tissus et vêtements Des traitements nanos sont utilisés sur des tissus commerciaux Des tissus hydrophobes, à l’épreuve de taches ou de saletés David R. J. comments tbd Des matériaux nanotech pour des constructions durables

30 Énergie / CVC Des cellules solaires alimentées par des nanotechnologies sont minces, flexibles et viennent en rouleaux, pouvant ainsi être utilisées comme couverture de toit. David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

31 Outils Piles composées de lithium de nanophostate (ions)
Outils sans corde plus puissants que ceux avec corde! David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

32 Recouvrements 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 David R. J. comment Applications are mainstream. Home Depot, a familiar landmark here in Atlanta, has Behr bathroom paint Des matériaux nanotech pour des constructions durables

33 Éclairage 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 heures (comparativement à 10,000) “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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

34 “L’éclairage à semi-conducteurs”
Innovation technologique 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 David *Exemples: Osram, Philips, OptiLED Holdings (Hong Kong) Des matériaux nanotech pour des constructions durables

35 Éclairage à l’état solide (“solid-state lighting”)
David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

36 Isolation 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 David R. J. comment You’ll hear more about areogel, thermal and acoustics qualities, as the target of a couple of our upcoming case studies. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

37 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 David Be sure to speak to the “green” nature of the respective manufacturing processes Des matériaux nanotech pour des constructions durables

38 Questions? Amanda Des matériaux nanotech pour des constructions durables

39 3. Intégrer de nouveaux matériaux dans le cadre de ses objectifs d’affaires : une étude de cas
R. J. 13 November 2006

40 Intégrer les nanos dans l’immobilier corporatif
Une méthode intégrale et par étapes . . . 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 R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

41 Neuf règles pour implanter un changement majeur
S’assurer de l’appui initial des dirigeants Identifier les besoins les plus aptes à être solutionnés par le nouveau matériel Vérifier les incitatifs fiscaux et l’aide gouvernementale Travailler en collaboration avec les ressources disponibles Collaborer avec les manufacturiers Analyser les risques – Faire des essais et des prototypes à l’abri des critiques R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

42 COMMANDITÉ PAR LA DIRECTION
Avoir un bon esprit d’équipe...planifier avec soin...concevoir judicieusement Utiliser un processus intégré (p.e., IA SmartSpaceSM) Mesurer les résultas – quantitatifs et qualitatifs Opérer le changement – le communiquer COMMANDITÉ PAR LA DIRECTION A C B R. J. B C A Des matériaux nanotech pour des constructions durables

43 Étude de cas #1: résoudre un vrai problème
Problème: bruit et intimité dans les bureaux à aires ouvertes Le besoin d’intimité et les lois sur la sécurité sont incompatibles 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 “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% R. J. 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 Des matériaux nanotech pour des constructions durables

44 Pourquoi utiliser un nanomatériel?
Les matériaux conventionels ne 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 risques? Les caractéristiques de performance améliorées peuvent-elles engendrer de nouvelles opportunités? Où peut-on trouver les matériaux et les manufacturiers? R. J. David comments tbd Des matériaux nanotech pour des constructions durables

45 Une solution: ISOPodsTM
Accroître l’intimité sans élever de murs de construction en utilisant des nano matériaux acoustiques légers et translucides Simple ISOPodTM Double ISOPodTM R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

46 Installé: flexible, accueillant la lumière du jour, acoustique
R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

47 Transmission du son: performance acoustique
Bruit de camion 10 décibels atténuation HZ transmission du son Perte de 2-3/4” FRP Isolation en fibre de verre R. J. Nanogel® Arbitrage entre le niveau de pressurisation du son et le temps Des matériaux nanotech pour des constructions durables

48 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 R. J. David comments tbd Des matériaux nanotech pour des constructions durables

49 “À partir d’ici, que puis-je faire de toutes ces informations?”
“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 direction R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

50 Questions? Amanda Des matériaux nanotech pour des constructions durables

51 4. Exemple d’un matériel nano « vert »: l’isolation en aérogel
13 November 2006

52 Au 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 David * Fabriqué à Francfort par Cabot Corp. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

53 Usages dans l’immobilier corporatif?
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

54 Chaleur, lumière et bruit
Performance thermique R-20 Facteur d’isolation d’un mur avec montants de 6 pouces Mesure Permanence de la performance Non-combustible/ sans fumée Résistance à la moisissure Résistance à la condensation Stabilité des rayons uv David Bruit 50% de réduction Des matériaux nanotech pour des constructions durables

55 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

56 Encore au sujet des aérogels
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

57 Exemples de lucarnes David
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58 Complexe sportif de Souchais, Carquefou, France
Étude de cas no 2 Complexe sportif de Souchais, Carquefou, France Propriétaire: ville de Carquefou Architecte : MA Murail Architectures, Nantes & Paris, France Entrepreneur (façade) : Belliard David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

59 But 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 € R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

60 But 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 R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

61 Options volets R. J. 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 Des matériaux nanotech pour des constructions durables

62 Comparaison des coûts Matériaux nanos (aérogels) appliqués à l’industrie de la construction Solution matériel nano Solution + Polycarbonate Feuilles de polycarbonate : 100 € /m² ,000 € coût du matériel nano : € /m² ,000 € coût total € /m² ,000 € Économies d’énergie € /année d’éclairage 2000 € /année de chauffage Par rapport à des verres à double-épaisseur verres, profils :300 € /m² ,00 € volets €/m² 188,500 € coût total € /m² ,500 € Par rapport à PC sans matériel nano feuilles de polycarbonate : 100/m² € 145,000 € volets € /m² 188,500 € coût total € /m² 333,500 € David économies 263 € /m² ,350 € Rentabilité immédiate + 5,000 € /année en énergie économies 63 € /m² ,500 € Rentabilité immédiate + 5,000 € /année en énergie Des matériaux nanotech pour des constructions durables

63 Résultats R. J. Des matériaux nanotech pour des constructions durables

64 Résultats R. J. 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 Des matériaux nanotech pour des constructions durables

65 Questions? Amanda Des matériaux nanotech pour des constructions durables

66 5. Prochaines étapes, ressources, contacts
13 November 2006

67 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: (May 2007) David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

68 Le futur de l’Immobilier corporatif, c’est maintenant!
“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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

69 Une 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.) R. J. What new for otherwise mature products? Des matériaux nanotech pour des constructions durables

70 Aperçu global Bill Clinton Santiago Calatrava
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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

71 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 David Des matériaux nanotech pour des constructions durables

72 Coordonnées des conférenciers et du traducteur
David M. Sykes – Fondateur, NanoNexis, Cambridge, MA R. J. Brennan – Associé, Directeur, Strategic Workplace IA Interior Architects, Chicago, IL Luc Dupont – Conseiller en affaires internationales ministère de l’Immigration et des communautés culturelles du Québec Amanda Des matériaux nanotech pour des constructions durables

73 Questions & Comments What questions & comments does the audience have for the presenters? Amanda Des matériaux nanotech pour des constructions durables