L’axe MATériaux fonctionnels pour l’Energie et l'Environnement (MATEE) développe des activités de recherche expérimentales et numériques sur l'élaboration de matériaux biosourcés et de matières premières secondaires à haute performance, et sur la production de molécules plateforme et leur utilisation pour la décarbonation de l’industrie et le traitement des effluents gazeux ou liquides
Objectifs de recherche
L'objectif principal est de développer de nouveaux matériaux à propriétés contrôlées, performants, pour le traitement des effluents liquides ou gazeux, pour la production des vecteurs d'énergies renouvelables ou encore l'élaboration de matériaux à haute valeur ajoutée. Il s'agit notamment :
- du développement d'adsorbants issus de bioressources (biochars, cendres de combustion, etc.) ou de coproduits industriels (mâchefers d'incinération, déchets calciques, etc.) appliqués au traitement des polluants dans l'eau ou dans l'air ;
- du développement de catalyseurs solides spécifiques pour la conversion de mélanges de gaz (syngaz, biogaz) ou de molécules biosourcées ou naturellement disponibles (CH4, CO, H2, H2O, N2, etc.) en vecteurs énergétiques renouvelables (H2, méthane, carburants liquides) ;
- du développement de matériaux céramiques monolithiques à haute densité énergétique pour la récupération de la chaleur fatale des fumées industrielles ;
- de la production ou la régénération des matériaux spécifiques tels que des graphènes, des fibres de carbone, ou des noirs de carbone.
Verrous scientifiques
Les verrous scientifiques à lever trouvent les réponses dans les questions suivantes :
- Comment développer et mettre au point des bancs d'essai qui permettent d’acquérir les données essentielles, suffisamment représentatives et nécessaires au développement des procédés et à la compréhension des phénomènes et mécanismes impliqués ?
- De quelle manière les aspects thermodynamiques, cinétiques et les phénomènes de transfert doivent-ils être intégrés dans la simulation et la modélisation des processus ? Quelle est la précision requise pour ces grandeurs afin d’être suffisamment représentatif ?
- Comment suivre en dynamique l'évolution micro-structurale des matériaux à base de matrices complexes tels que des céramiques à base de mélanges argileux, des adsorbants à base de cendres de combustion ou mâchefers d'incinération, lors de leurs élaborations souvent à hautes températures ?
- Comment maîtriser la formation, la distribution et la stabilisation des sub-nanoparticules et surtout des atomes isolés sur la surface d'un support catalytique ?
- De quelle manière l'optimisation des procédés doit-elle être réalisée afin de maîtriser simultanément la consommation d'énergie et l'impact environnemental ?
Équipe de collaborateurs :
P. ARLABOSSE, C. COQUELET, M. GONZÁLEZ MARTÍNEZ, Y. LALAU, N. LYCZKO, A. NZIHOU, V. ORIEZ, D. PHAM MINH, E. WEISS-HORTALA