Malgré des efforts continus, beaucoup de secteurs industriels ont atteint leurs limites technologiques pour réduire leurs besoins en énergie et en matières premières.
Seules des innovations, s'appuyant sur des ruptures technologiques, permettront de repenser leur efficacité dans l'utilisation des matières premières ou de l'énergie et de franchir une nouvelle étape afin de poursuivre la réduction de leurs émissions et la baisse de leurs consommations de ressources. L'innovation est donc cruciale à tous les niveaux de la chaine de valeur, innovation qui fait appel de plus en plus à des matériaux avancés multifonctionnels obtenus par une nanostructuration de la matière, et au déploiement de nouvelles technologies, plus économes en matières premières, comme la fabrication additive (ou " impression 3D").
Une gestion efficace et responsable de nos ressources énergétiques passe par la substitution des énergies fossiles carbonées par des énergies alternatives "renouvelables", moins polluantes. Ce challenge repose essentiellement sur le développe ment de nanomatériaux pour :
- la production d'énergie primaire (photovoltaïque [silicium, couches minces, cellules excitoniques, cellules à boite quantique], solaire thermique, éolien, hydrolien, production photochimique de l'hydrogène [water splitting], piles à combustibles, géothermie..),
- le stockage des énergies intermittentes : électrochimique (supercapacités, batteries), chimiques sous forme d'hydrogène, de méthane, … (catalyseurs, adsorbants physiques, containers haute pression allégés), mécanique, hydraulique,…,
- le tout doit pouvoir fonctionner en harmonie pour la distribution de l'énergie électrique grâce à des réseaux intelligents (smart grids), utilisant des capteurs communicants afin d'optimiser la gestion de production entre les grandes centrales, les unités de production locale et les systèmes de stockage,
- les "économies" d'énergie, notamment dans le bâtiment (matériaux isolants nanoporeux, vitrages "intelligents", systèmes d'utilisation de l'énergie plus efficaces [(matériaux à changement de phase, …], éclairages plus performants, comme les diodes électroluminescentes ou LED,…).