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Rachid Yazami

Professeur Rachid Yazami, invité de Conjoncture

Date de publication : 28 janvier 2021 Rubrique : Les Invités de Conjoncture

« Il faut réformer le système éducatif pour que l’innovation fasse partie de notre quotidien »

Entretien avec le Professeur Rachid Yazami, ancien Directeur de Recherche au CNRS, fondateur de KVI, entreprise spécialisée dans la recherche sur les batteries intelligentes.

Le 14 décembre dernier, l’équipe du Professeur Rachid Yazami est parvenue à recharger totalement une batterie en six minutes. Le chercheur reconnu internationalement pour ses travaux sur les batteries à ion lithium revient pour Conjoncture sur les enjeux de cette découverte.

Conjoncture : Parlez-nous de votre découverte, de ses enjeux et de ses applications concrètes.

Rachid Yazami : Cette découverte est le fruit d’un travail qui a démarré il y a cinq ans. Je m’étais alors posé la question suivante : pourquoi l’industrie utilise-t-elle toujours la même méthode pour charger les batteries, à savoir appliquer un courant constant ? Il s’agit de la technique CCCV (Constant Current Constant Voltage). Une fois que la tension souhaitée est atteinte, on la maintient jusqu’à ce que la batterie soit chargée à 100 %. Cette méthode a été imposée par le premier producteur de la batterie lithium Ion, Sony, au Japon. Elle fonctionnait très bien pour charger un téléphone ou un appareil électronique mobile pendant la nuit, durant 6 ou 7 heures. C’est alors que vient la voiture électrique qui va représenter plus de 50 % du marché mondial des batteries au lithium dans les cinq prochaines années. Ce nouveau marché nécessite que l’on puisse charger plus rapidement et aussi que l’on puisse parcourir 400, 500 ou même 600 km entre deux charges. Ces deux contraintes posent de gros problèmes technologiques. Donc, nous avons atteint aujourd’hui une certaine limite : on ne peut pas charger la batterie d’une voiture électrique de 0 à 100 % en moins d’une heure. J’ai alors émis l’hypothèse suivante : cette limite d’une heure est peut-être liée à la méthode utilisée jusqu’à présent pour charger les batteries et qui n’a jamais été réellement remise en cause à part quelques variantes et améliorations. Deux choses m’ont aidé dans mon approche. La première est ma formation d’électrochimiste et la seconde est le fait d’être un scientiste des matériaux. Ce qui m’intéresse, c’est ce qui se passe à l’intérieur de la batterie, un aspect qui n’intéresse pas spécialement les ingénieurs électroniciens.

Au lieu d’imposer un courant constant à la batterie, nous avons appliqué une petite variation de la tension aux bornes de la batterie de façon contrôlée puis nous avons observé comment elle répond à cette sollicitation en fonction de son état de santé, de son état de charge… En considérant cela, nous avons donc commencé à travailler sur la partie tension plutôt que sur la partie courant. Nous nous sommes ensuite aperçus que lorsqu’on suit un protocole bien défini, qui respecte les données thermodynamiques et cinétiques de la batterie, on peut la charger en six minutes.

Est-ce que cela va permettre d’allonger la durée des batteries ?

Absolument. Prenez l’exemple d’un athlète à qui l’on demande de courir 20 km en une heure. Le problème c’est que les ingénieurs électriciens sont partis de l’hypothèse que la route est plane et que l’athlète va courir à 20 km/h de manière constante. Or, si vous obligez l’athlète à aller à cette vitesse avec une pente de 10 ou 15 % vous le tuez ! Par contre, dans les descentes, il peut courir plus vite que 20 km/h.

Mon approche consiste à adapter la vitesse de l’athlète à la pente, à la difficulté. Je ne le force pas. En faisant cela, on prolonge la durée de la batterie par un facteur deux.

Si on applique le protocole CCCV la batterie dure trois ans. Avec mon protocole NLV (Non Linear Voltammetry) elle va durer six ans ou même plus. Il y aussi le problème du recyclage : cette opération coûte de l’argent, du temps et de l’énergie. L’environnement y gagne et l’utilisateur amortira davantage son investissement.

Que pensez-vous des critiques qui s’élèvent en ce moment contre la voiture électrique, accusée ne pas être aussi écologique que l’on pense ?Prenons maintenant l’exemple d’un litre d’essence utilisé pour rouler dans une voiture. Si je prends ce litre d’essence et que je l’utilise pour produire de l’électricité qui servira à charger une voiture électrique, je vais pouvoir parcourir au moins 2,5 fois plus de distance qu’avec une voiture classique. Le bilan énergétique n’est pas du tout le même : il y a une forte déperdition thermique alors qu’une batterie de voiture électrique ne dépasse jamais les 50-60° C. Il est très important de connaître le rendement énergétique. C’est vrai, il y a les problématiques relatives aux métaux stratégiques tel le cobalt, mais il faut regarder le bilan sur le cycle de vie d’un système : l’environnement y gagne et cela est indéniable.

Dans un contexte où la pandémie a remis en cause les modes de consommation et les chaînes de production globalisées, est-ce que l’innovation peut apporter des solutions ?

En ce qui concerne mon domaine, qui est celui des batteries, la Chine produisait jusqu’à il y a deux ou trois ans près de 70 % des batteries au lithium dans le monde. L’Europe et les États-Unis en particulier ont pris conscience de ce problème stratégique de dépendance vis-à-vis de la Chine. Actuellement, l’Europe est en train de rattraper ce retard de plusieurs dizaines d’années. Aujourd’hui, les gigafactories poussent comme des champignons, en France, en Norvège, en Allemagne, en Pologne… Pourquoi ? Parce que Monsieur Elon Musk a eu l’idée de demander aux Japonais ou aux Coréens de lui fabriquer sa gigafactory dans l’Arizona. La compagnie Tesla qui est toute récente, qui n’a même pas 10 ans, est plus cotée que General Motors âgée d’un siècle. Donc, l’Europe est en train de rattraper son retard pour produire les batteries pour les voitures européennes.

Alors, pourquoi ne pas faire la même chose au Maroc ? Nous avons les phosphates et le cobalt. Nous avons l’accès aux marchés européen, africain, américain, ainsi que ceux du Moyen-Orient… Pays avec lesquels nous avons signé des accords de libre-échange. Mais, on attend que les Européens viennent implanter leur usine alors qu’ils ont pratiquement copié-collé les modèles chinois et japonais. Si on m’avait entendu en 2014-2015, le Maroc disposerait déjà de sa gigafactory aujourd’hui. Cela se fera sans doute un jour, mais quand ? Malheureusement, le Maroc aurait pu mieux profiter de cette opportunité et devenir presque un leader mondial non seulement de la production des voitures électriques, mais aussi des bornes de recharges.

Le Maroc se positionne justement comme leader dans le domaine des énergies renouvelables : quel est votre regard sur cette stratégie ?

Si les objectifs fixés par MASEN étaient remplis, à savoir que la part des énergies renouvelables dans le mix énergétique atteigne 42 % de la production électrique en 2020 et qu’elle dépasse 52 % en 2030, cela serait une prouesse extraordinaire. Je ne connais pas les chiffres actuels et je ne sais pas si ces objectifs ont été atteints en 2020. Cela dit, le projet marocain de produire six gigawatts de puissance à partir des ressources renouvelables (solaire, éolien, hydroélectricité ou autre comme énergie marémotrice…) est ambitieux. J’aurais aimé que le même effort soit déployé en ce qui concerne le volet du stockage de l’énergie.

Car, le problème de l’énergie électrique, c’est qu’il faut la consommer au fur et à mesure qu’on la produit. L’autre problème, c’est le caractère intermittent des énergies renouvelables : il faut du soleil, du vent, de l’eau… Cela va donc évoluer selon les saisons. Toutes ces contraintes font que l’on doit nécessairement stocker l’énergie. Or, parallèlement à cette stratégie de développement des énergies renouvelables, on n’a pas prévu à la même échelle un projet (gigafactory) pour stocker l’énergie dans des batteries ou d’autres systèmes de stockage.

Aujourd’hui, on importe des batteries de Chine, qui utilisent le cobalt marocain. Ce dernier parcourt ainsi des milliers de kilomètres, cela n’a pas de sens. Cela illustre un peu un manque de vision d’un grand projet.

À cela s’ajoute une problématique supplémentaire : il faut intégrer dans le réseau de l’ONEE cette électricité produite à partir des énergies renouvelables. Or, cela n’est pas du tout évident : l’électricité est produite à Ouarzazate alors qu’elle est consommée à Casablanca. Il y donc également un problème de transport de l’électricité. Tous ces aspects doivent être pensés et optimisés dès le départ pour avoir le meilleur rendement et la meilleure efficacité énergétique possibles.

Ce qui est important, ce ne sont pas les slogans, mais la réalité du terrain : l’ingénierie, les investissements, les technologies… C’est vraiment cela qui compte.

Selon vous, comment le Maroc peut-il rattraper son retard dans le domaine de l’innovation ?

Tout simplement, il faut changer la manière dont on forme les cerveaux des Marocains. J’espère que le projet du nouveau modèle de développement y apportera des changements significatifs. Depuis l’école maternelle, en passant par l’école primaire jusqu’au collège, au lycée et à l’université… tout ce parcours-là doit être adapté à la réalité de l’économie marocaine et aux besoins de la population. Il faut surtout développer l’esprit de curiosité et ne pas avoir peur de l’échec. C’est en effet un gros problème : les gens ne font rien parce qu’ils ont peur de se tromper. En Californie où j’ai vécu, se tromper est considéré comme une chose positive : cela veut dire que vous avez essayé et que vous allez recommencer autant de fois que nécessaire en apprenant de vos erreurs.

Si on ne change pas les mentalités en disant « Ce n’est pas grave ! Trompez-vous ! », on n’avancera pas. L’innovation change la manière dont les gens font les choses au quotidien. Elle ne touche pas uniquement la technologie, mais elle couvre énormément de domaines du quotidien comme la gestion des entreprises, l’agriculture… Nous devons toujours nous poser la question : est-ce qu’il existe une autre manière de faire ? Qu’est-ce que je peux améliorer pour rendre les choses plus pratiques ? Tout en gardant à l’esprit que les innovations doivent pouvoir être commercialisées et rendre service à l’économie.

Il faut vraiment changer la mentalité des gens et c’est la chose la plus importante pour que l’innovation fasse partie de leur quotidien. Parce que les Marocains sont des génies ! Ils arrivent à résoudre des problèmes avec les moyens dont ils disposent. Ces jeunes qui ont un esprit innovateur, même s’ils sont âgés de 10 ans, il faut les encourager à se poser des questions et à chercher des réponses.

Est-il possible de développer la recherche sans disposer de gros moyens financiers ?

Ce que j’ai récemment développé, la charge rapide en 6 minutes, n’a pas demandé des millions d’euros, ni des millions de dirhams. Dans mon laboratoire, nous ne sommes même pas 10 personnes et nous sommes en train de secouer les grosses industries ou « gigacompanies » mondiales. Il n’y a pas besoin de très gros moyens pour innover. Il est vrai que certains secteurs de la recherche scientifique, comme le génie biologique, demandent de gros moyens.

Vous avez mis en place un centre d’excellence sur les batteries en partenariat avec l’Université Privée de Fès : à quelle étape se trouve le projet ?

Le projet, qui vise la recherche fondamentale avec des applications industrielles, avance à grands pas. Les bâtiments sont en construction, la recherche de financement pour les équipements est en cours.

Vous ne pouvez pas imaginer l’engouement de mes collègues chercheurs et professeurs des universités de Fès et de Meknès qui sont très enthousiastes à l’idée de redorer le blason de la ville de Fès, capitale scientifique et spirituelle. Mais ce type d’initiative peut être mis en place partout au Maroc.

Avez-vous d’autres projets en perspective ?

Toujours ! Mais on ne peut pas tout dévoiler d’un coup ! Il est vrai que je me considère comme privilégié de travailler dans un domaine qui me passionne depuis plus de 40 ans. Chaque jour, il y a des choses nouvelles à découvrir, de nouveaux domaines à explorer et cela va durer encore longtemps si Dieu le veut ! Effectivement, je prévois de nouvelles annonces en 2021 et cela risque de susciter encore beaucoup d’étonnement.

Propos recueillis par Nadia Kabbaj

CV express du Professeur Yazami
  • Inventeur de l’anode en graphite en 1979, invention distinguée notamment par le Prix Charles Stark Draper de l’Académie américaine d’ingénierie.
  • Directeur de Recherche au CNRS.
  • Chercheur invité à l’Université de Kyoto, à l’Institut Californien de Technologie et à l’Université Nanyang de Technologie de Singapour.
  • À l’origine de plus de 150 brevets et auteur de plus de 200 articles scientifiques et technologiques.