Procédés Propres

Il s'agit de développer des modes de production générant le minimum d'effluents et de déchets non valorisables, d'optimiser la consommation des ressources naturelles et fossiles, et d'utiliser des procédés économes en énergie. L'objectif est notamment de synthétiser des produits en suivant les 12 principes de la « Chimie Verte ».

Le développement de procédés propres est un objectif très ambitieux qui nécessite d'entreprendre des recherches à caractère fondamental en relation avec les spécialistes de l'environnement, de l'analyse du cycle de vie des produits finals, et des recherches finalisées en relation avec le milieu industriel et socio-économique.

Synthèse propre et robotisée de produits chimiques

Il s'agit de réduire à la source la consommation des ressources, de limiter le rejet de déchets et d'intégrer dans la conception et les processus de production la gestion future du cycle de vie des produits finals. Il s'agit également d'effectuer les transformations avec un coût énergétique minimal et de rendre les procédés plus surs. L'objectif économique est de réduire les coûts de traitement en fin de chaîne, les coûts des pertes de matières premières devenues des polluants.

Le projet est divisé en trois sous-projets

Nouvelles voies de synthèse : (répondant notamment aux douze principes de la chimie verte). On y trouve :

- Les synthèses mettant en jeu une ou plusieurs étapes catalytiques (hydrogénation, oxydation, formation de liaisons C-C, etc...) avec une sélectivité maximale vers les produits recherchés (chimio-, régio-, stéréo-sélectivité).

- La synthèse multi-étapes « tout-en-un » : seul le produit cible est isolé puis purifié. Les sous-produits de la réaction ou les co-produits formés ne sont pas éliminés au fur et à mesure de l'avancement de la synthèse. Ce type de synthèse est particulièrement à développer pour les conversions de la biomasse afin de réduire les coûts des procédés.

- Les solvants volatiles utilisés en synthèse doivent être remplacés par de nouveaux milieux réactionnels, les solvants verts (liquides ioniques, bio-liquides),

Biomasse : L'utilisation des matières premières renouvelables pour la production de produits chimiques et de carburants devient un enjeu majeur du fait de la plus grande rareté et du coût des matières premières fossiles. D'où l'importance de la valorisation de la biomasse (sucres, huiles végétales et ligno-cellulose) vers des produits, matériaux et carburants. Ce sous-projet vise également à convertir des dérivés de la biomasse tel que le glycérol (sous-produit de la production de biodiesel) et l'éthanol. Il concerne également les nouveaux procédés chimiques de blanchiment des pâtes à papier n'utilisant pas de dérivés chlorés (délignification).

Energie : Ce sous-projet vise à répondre à des préoccupations à court, moyen et long terme sur la production de carburants et de nouveaux vecteurs d'énergie en prenant en compte tous les paramètres écologiques et économiques d'un secteur en pleine évolution du fait du renchérissement et de la raréfaction à terme des ressources en pétrole

- Production de carburants propres : Il s'agit d'améliorer l'outil de raffinage actuel pour produire à partir du pétrole des carburants répondant aux normes futures sur les teneurs en soufre, en azote et en métaux (carburants propres)

- Production de carburants synthétiques : Le but est de préparer des carburants synthétiques par synthèse catalytique Fischer-Tropsch à partir de gaz de synthèse (CO + H2). Ces procédés nécessitent l'amélioration des formules catalytiques existantes et le développement de nouveaux types de réacteurs (microréacteurs, monolithes, etc.)

- Production d'hydrogène : Production d'hydrogène pur pour alimenter les piles à combustible par une chaîne de réactions catalytiques

- Production de bio-carburants : Cette activité est commune aux sous-projets « Biomasse » et « Energie ».

- Combustion propre : Combustion catalytique de matières premières fossiles ou renouvelables pour la production d'énergie (chauffage, électricité) sans émission de polluants (CO, NOx, Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, particules). La combustion propre évite ou minimise les traitements de dépollution en fin de chaîne.

La réalisation de l'ensemble de ces objectifs des sous-projets nécessite une approche multidisciplinaire réunissant des compétences de nombreuses branches de la chimie (physico-chimie, chimie analytique, chimie organique et inorganique, catalyse, chimie théorique) et du génie des procédés (génie de la réaction, conception et réalisation de nouveaux réacteurs, modélisation des procédés,...).

Le développement de procédés propres nécessite d'entreprendre des recherches en relation avec des spécialistes de l'environnement (étude d'impact), de l'analyse du cycle de vie des produits finals, de la sûreté des procédés, de l'analyse des coûts économiques. Les interactions avec les Clusters 3 « matériaux » et 6 « Environnement » sont donc très fortes.