Pebax, le petit Lego chimique qui a réinventé la chaussure de running

Une seule mousse revient dans presque toutes les chaussures qui cassent des chronos. Rencontre avec les créateurs du Pebax, chez Arkema, pour comprendre pourquoi.

Regardez l’étiquette de n’importe quelle paire de chaussures de compét’ posée dans votre salon. Il y a de fortes chances qu’un petit logo discret y figure, presque invisible au milieu du marketing des grandes marques. Pebax®. Un mot qui sonne comme un nom de code plus que comme un argument de vente, et pourtant. Depuis Kipchoge jusqu’aux pointes qui ont explosé les records du 400 m haies à Tokyo, en passant par la majorité des podiums de marathon depuis 2016, cette mousse française s’est glissée sous presque tous les pieds qui comptent dans l’athlétisme mondial.

Arkema, l’entreprise derrière le Pebax®, ne vend que des granulés. Pas de semelles, pas de logo sur une boîte à chaussures, juste de la matière première brute qui part ensuite chez des transformateurs, puis chez les marques, qui la façonnent selon leurs propres recettes. Pour comprendre pourquoi ce matériau presque anonyme est devenu la star silencieuse du running, direction le centre de recherche d’Arkema en Normandie, où Karine Loyen dirige l’équipe “Recherche et Développement” (R&D) mondiale du produit. Chimiste de formation, elle a d’abord fait ses armes en recherche pure avant de passer côté développement, cette étape qui consiste à dénicher de nouvelles applications aux produits maison, le sport étant devenu l’un des grands terrains de jeu de son équipe.

Sa façon à elle de résumer 45 ans d’existence du matériau tient en une image qui revient sans cesse dans sa bouche, celle du jeu de construction. Le Pebax®, créé dans les années 80, a « déjà un âge canonique », reconnaît-elle, mais reste « comme un Lego que l’on modifie sans arrêt, que l’on adapte aux innovations, aux demandes des marques. » Une plasticité permanente qui explique, selon elle, comment ce vieux polymère a pu accompagner sans jamais décrocher la montée en performance des chaussures qui le contiennent.

| Un Lego chimique né dans les années 80

Première surprise, le Pebax® n’a rien d’une invention récente. Le matériau existe depuis les années 80, largement avant l’explosion des super-chaussures. Karine Loyen aime le comparer à un jeu de construction. C’est un polyamide thermoplastique, autrement dit un plastique qu’on peut fondre et refaçonner à l’infini, et sa structure combine deux types de blocs moléculaires assemblés comme des briques. D’un côté des blocs rigides en polyamide, de l’autre des blocs souples en polyéther. Selon la proportion de chaque brique, les chimistes obtiennent un matériau plus ou moins souple, plus ou moins dynamique, sans jamais changer d’ingrédients de base.

Cette flexibilité de conception a permis au Pebax® de s’installer d’abord loin des radars du grand public. Dès les années 2000, il équipait déjà les semelles extérieures des chaussures de foot et surtout les pointes d’athlétisme sur piste, où il représente aujourd’hui plus de 80% des modèles. Deux qualités expliquent ce choix, une légèreté remarquable et un retour d’énergie hors norme. Sollicité à chaque foulée, la plupart des matériaux dissipent une partie de l’énergie sous forme de chaleur, ce qui provoque un échauffement. Karine Loyen l’explique par la structure chimique même du polymère, « de par sa structure chimique, le Pebax® ne dissipe pas l’énergie dans la structure, il la retourne pratiquement intégralement. » Concrètement, « Il y a à peu près 80 à 85% de l’énergie fournie par le coureur lors de la foulée qui est restituée par le matériau », quasiment sans rien perdre en route, un véritable effet rebond permettant d’allonger chaque foulée, et au final d’améliorer son chrono au km parcouru.

| De la semelle pleine à la mousse, le vrai tournant

Le grand basculement s’est joué entre 2015 et 2016. Jusque-là, le running grand public tournait essentiellement à l’EVA, une mousse plus dense et beaucoup moins réactive, « moins légères et qui n’ont pas non plus ce même dynamisme », selon la spécialiste du Pebax®. En échangeant avec les grandes marques, l’idée a germé dans les équipes de recherche d’Arkema : « et si on arrivait à transmettre la et cette légèreté et le retour en énergie du matériau Pebax® à une mousse ? Et si on arrivait à fabriquer une mousse  en polymère Pebax® qui avait ces propriétés-là, on pourrait encore atteindre des niveaux de légèreté encore bien supérieurs ! » Le défi n’était pas anodin, transformer une matière première conçue pour d’autres usages sans lui faire perdre ses propriétés une fois moussée, avec toute une chaîne d’intermédiaires entre le granulé Arkema et la semelle finie.

Le résultat a mis quelques années à se voir, mais quand il est arrivé, il a changé la donne. Les toutes premières chaussures équipées de ces nouvelles mousses ont commencé à gagner des marathons. Chaque fabricant dépose son propre nom commercial pour sa mousse, mais dans la majorité des cas la base chimique reste la même famille de polymère. Un taux de retour d’énergie de l’ordre de 87% est régulièrement cité pour les mousses les plus performantes du marché, quand une EVA classique plafonne davantage autour de 65% et qu’une mousse TPU haut de gamme atteint environ 70%. Un écart qui, à l’échelle d’un marathon entier, se traduit en dizaines de minutes économisées pour certains profils de coureurs.

| Pebax contre EVA contre TPU, le match des mousses

Sur le papier, la comparaison est presque injuste. Face au TPU, matériau star de la Boost d’Adidas, la densité du Pebax® est « 20% plus léger à volume égal, précise Loyen. Quand un designer de chaussures passe du TPU au Pebax®, il va gagner 20% en poids. » Le TPU, de son côté, « dissipe plus d’énergie » de par sa chimie et ne profite jamais du même effet ressort. Le prix suit logiquement. « Le Pebax®, c’est un matériau de performance chimique et complexe à fabriquer », quand le TPU bénéficie d’un « engineering polymère » plus disponible et de capacités de production plus élevées, ce qui explique l’écart tarifaire. C’est cette complexité qui justifie le fossé entre une chaussure d’entraînement classique et une paire de compétition à plaque carbone, dont les prix d’appel dépassent aujourd’hui régulièrement les 300 euros sur les modèles les plus haut de gamme.

Face à l’EVA, la différence est encore plus nette. L’EVA n’est pas thermoplastique, sa mise en forme passe par une étape de réticulation chimique irréversible, comme pour le caoutchouc. Une fois la semelle moulée, impossible de la refondre. Le Pebax®, lui, garde sa nature thermoplastique jusqu’au bout, ce qui ouvre une porte que l’EVA ne pourra jamais franchir, celle du recyclage en boucle fermée.

| La fatigue, le talon d’Achille des super-mousses

Il existe pourtant un revers à cette course à la légèreté extrême, et les marques n’en parlent presque jamais. Plus une mousse Pebax® est allégée, plus elle contient d’air et moins de matière, et plus elle perd en durabilité dans le temps. Certaines analyses indépendantes le confirment sur le terrain, une mousse PEBA neuve affiche un retour d’énergie supérieur à une EVA neuve, mais après 450 kilomètres d’usure l’écart s’inverse complètement, la EVA vieillissante rattrapant et dépassant la PEBA fatiguée. Intrinsèquement, la matière Pebax® reste pourtant l’une des plus résistantes à la fatigue qui existe, mais c’est la structure moussée extrême, choisie pour grappiller les derniers grammes, qui paie le prix de cette légèreté.

« Il faut avoir ce retour en énergie, cette élasticité, mais que la chaussure garde une stabilité », résume l’experte du Cerdato, le centre d’expertise des polyamides d’Arkema, qui décrit, elle-même, un compromis permanent entre densité extrêmement basse et stabilité du matériau. Un vrai numéro d’équilibriste sur lequel les équipes de recherche françaises planchent en continu.

| Ricin, brevets et intelligence artificielle, les coulisses d’un empire discret

Longtemps issu à 100% du pétrole, le Pebax® s’est doté depuis quelques années d’une déclinaison biosourcée, le Pebax® Rnew, fabriquée à partir d’huile de ricin. La partie rigide du polymère, un polyamide baptisé Rilsan, peut être produite en version totalement biosourcée, tandis que la partie souple reste d’origine pétrochimique, ce qui donne au produit fini un taux de matière renouvelable d’un certain taux de matière biosourcée selon la proportion de chaque bloc. Fait notable, cette version écologique conserve exactement les mêmes performances mécaniques que la version classique. « La performance, c’est exactement la même », insiste la chercheuse en cheffe. On ne sacrifie pas la performance au fait que ça soit biosourcé. » Un argument que des marques comme Mizuno ou Scarpa pourraient d’ailleurs mettre en avant sur certains de leurs modèles.

Côté recyclage, l’atout thermoplastique du Pebax® permet théoriquement de broyer et refondre une semelle usagée pour en refaire un nouveau granulé, contrairement à l’EVA qui, une fois réticulée, ne peut être que broyée puis reléguée à des usages de moindre valeur, comme les tapis. Arkema a racheté une filiale italienne spécialisée, Agiplast, et développe actuellement un Pebax® recyclé intégrant environ 30% de matière issue de chutes de production, en cours d’homologation chez plusieurs marques. La marque On avait d’ailleurs frappé les esprits en présentant une chaussure quasi mono-matériau, entièrement issue de dérivés d’huile de ricin, conçue pour être rebroyée dans son intégralité en fin de vie.

Sur la question très sensible de la concurrence, Arkema reste évidemment mesuré. L’entreprise protège son savoir-faire à travers un large portefeuille de brevets, valables 20 ans, qui couvrent aussi bien la composition chimique que les procédés de fabrication et les additifs de stabilisation thermique et UV. Un axe de recherche moins visible mais tout aussi stratégique concerne désormais la modélisation numérique, avec un recours croissant à l’intelligence artificielle pour anticiper la structure de mousse optimale avant même de passer au laboratoire, plutôt que de multiplier les essais-erreurs coûteux en temps.

| Une démocratisation assumée, du marathon élite au jogging du dimanche

Le Pebax® n’est plus réservé aux podiums. Plusieurs grandes marques l’utilisent, plusieurs modèles d’entraînement grand public en intègrent désormais des doses raisonnées, et cette tendance à la démocratisation est clairement assumée côté Arkema. Passer d’une production artisanale, à l’échelle d’une chaussure de marathon fabriquée en petite série avec beaucoup d’ajustements manuels, à une fabrication industrielle de masse impose un vrai changement d’échelle. Le matériau doit devenir plus robuste dans les procédés de transformation pour tenir la cadence des chaînes de production classiques, un chantier presque aussi stratégique que la course à la performance pure.

Reste que le cœur du réacteur demeure l’élite. Sur piste, en foot, en marathon, la présence du Pebax® dans les plus grandes compétitions internationales reste un moteur d’image énorme pour Arkema, qui revendique volontiers sa place dans la quasi-totalité des pointes utilisées aux JO ou aux Mondiaux. De quoi continuer, saison après saison, à alimenter cette drôle d’histoire, celle d’un plastique inventé il y a plus de 40 ans qui, sans jamais apparaître sur une boîte de chaussures, s’est rendu indispensable à chaque record qui tombe.

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Dorian VUILLET
Journaliste