Au-delà du cobalt

Une équipe de recherche de Sandvik a reçu un financement pour étudier s'il est possible de remplacer le cobalt dans les trépans de roche de l'entreprise.

Sandvik investit fortement dans l'innovation. Environ 2 600 des 39 000 employés de l'entreprise effectuent des recherches dans une cinquantaine de centres de R&D dans le monde. Deux de ces chercheurs sont Ida Borgh, spécialiste des matériaux, et Susanne Norgren, experte du groupe Sandvik. Depuis des années, elles tentent, avec d'autres acteurs de l'industrie, de trouver une solution pour remplacer ou réduire l'utilisation du cobalt dans les trépans de l'entreprise.

Un trépan de forage existe en différentes tailles, et un modèle plus petit ressemble à une couronne équipée d'une demi-douzaine d'inserts sphériques. Depuis 1945, Sandvik fabrique des inserts en carbure cémenté pour le forage de roches, où le carbure de tungstène dur est mélangé à du cobalt, qui agit comme une colle, créant un composite extrêmement dur qui peut percer la roche à une vitesse impressionnante.

"Nous voulions faire des recherches pour savoir s'il était possible d'obtenir des performances similaires en remplaçant le cobalt par un acier à haute résistance", explique M. Borgh. Au début de l'année 2022, un appel à projets de recherche sur les métaux durables a été lancé. Cet appel reflétait la transition de l'industrie automobile vers les voitures électriques et l'augmentation consécutive de l'approvisionnement mondial en cobalt, qui est utilisé dans les batteries des voitures ainsi que dans d'autres applications. Le moment était venu de demander un financement.

Susanne Norgren

L'agence suédoise pour l'innovation, VINNOVA, a approuvé un projet de recherche de 7 millions de SEK sur trois ans, en coopération avec l'Institut royal de technologie KTH et Boliden Minerals, la multinationale suédoise d'exploitation minière et métallurgique.

"Nous sommes très fiers d'avoir reçu ce financement et de collaborer avec le KTH, ce qui signifie que nous pouvons accélérer notre développement avec l'aide de l'académie et de ses méthodes de modélisation récemment développées", déclare Norgren, "De plus, le fait que le client final, Boliden, participe au projet est de la plus haute importance lorsqu'il s'agit de poursuivre la conception du matériau.

La KTH sera chargée de la modélisation des matériaux sur la base des exigences de Sandvik, en utilisant sa nouvelle méthode qui permet d'optimiser de nouvelles nuances d'acier à haute résistance, qui peuvent potentiellement être utilisées comme phase liante dans les carbures cimentés.

Ida Borgh

"Cette méthode est unique et à la pointe de la technologie, explique M. Borgh, et associée aux connaissances des partenaires industriels en matière de matériaux et d'applications, elle constitue un partenariat solide. Sandvik Mining and Rock Solutions fabriquera de nouvelles qualités de carbure cémenté sur la base des suggestions de modélisation des matériaux. Nous testerons et analyserons les nouveaux matériaux dans notre laboratoire, qui est conçu pour les applications de forage de roches. Les trépans seront également testés dans l'une des mines de Boliden. Le projet couvre donc l'ensemble de la chaîne de valeur".

Important pour la durabilité

Le projet a reçu un fort soutien au sein de l'organisation. Annika Kaar, responsable R&D pour les carbures cémentés, souligne qu'il s'agit d'un domaine important pour le travail de l'entreprise en matière de développement durable : "Sandvik a déjà réduit sa demande de cobalt en recyclant les trépans usagés", dit-elle, "Si ce projet de recherche aboutit, il ouvrira la voie à de futurs trépans sans cobalt. Cela aura un impact positif du point de vue de la durabilité et réduira la vulnérabilité de la chaîne d'approvisionnement."

Les chercheurs sont optimistes, malgré l'immensité du défi. Un acier à haute résistance pourrait bien devenir une base pour remplacer le cobalt. "Nous voulons utiliser un effet spécial pour augmenter les performances de l'acier", explique M. Borgh. "C'est extrêmement difficile. Personne n'a jamais rien fait de tel auparavant.

Annika Kaar

Le projet a démarré en octobre 2022. "Nous ferons des essais sur le terrain en 2025", déclare Kaar. "C'est passionnant et nous sommes impatients d'aller de l'avant. Nous aimons l'innovation."