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Procédés durables

- Gestion raisonnée de l’énergie

Chercheurs permanents impliqués :

Karine Ballerat (IR), Margarida Costa Gomes (DR), Jean-Yves Coxam (MC), Pascale Husson (MC), Agilio Padua (Pr), Laure Pison (IGE)

Dans le contexte du développement de procédés sobres en énergie, alternatifs aux procédés classiques utilisés dans l’industrie chimique, nous nous intéressons à la possibilité d’utiliser les liquides ioniques. Pour cela, nous travaillons sur la physico-chimie de cette nouvelle classe de composés chimiques en vue de comprendre à l’échelle moléculaire (interactions, structure, structuration…) ces systèmes afin de pouvoir les utiliser au mieux dans des procédés.

  • séparation de gaz par les liquides ioniques : l’un des procédés les plus coûteux en énergie de l’industrie pétrochimique est la séparation paraffine/oléfine qui se fait actuellement par distillation cryogénique. Un procédé alternatif consisterait à utiliser des absorbants sélectifs de faible tension de vapeur tels que les liquides ioniques. Nous étudions la solvatation de gaz dans des liquides ioniques de façon expérimentale et par simulation. D’autre part, l’étude des propriétés de transport dans ces systèmes permet de caractériser les transferts de matière.
  • pompes à chaleur utilisant les liquides ioniques : Les pompes à chaleur à absorption sont basées sur l’utilisation de deux fluides, un absorbant et un réfrigérant. Les couples absorbant/réfrigérant les plus couramment utilisés, eau/LiBr et NH3/eau, présentent certains inconvénients (corrosifs, visqueux, chers, miscibilité limitée absorbant/réfrigérant, problèmes de cristallisation…). Afin de gagner en efficacité et sécurité, les recherches s’orientent actuellement vers l’utilisation de nouveaux couples. Nous étudions les liquides ioniques comme potentiels absorbants pour les pompes à chaleur. Nous travaillons en particulier sur la détermination des propriétés physico-chimiques des couples liquide ionique/réfrigérant, étape nécessaire pour l’évaluation des performances de la pompe à chaleur et donc le choix du meilleur couple absorbant/réfrigérant.
  • traitement des polluants gazeux : nous intervenons sur le développement de procédés de séparation du CO2 dans les effluent industriels post combustion et son stockage en site géologique sous-terrain. Le captage consiste en une absorption dans des absorbants sélectifs dans un procédé fonctionnant en cycles d’absorption / désorption. Les amines sont de potentiels absorbants pour ce type de procédés. Les liquides ioniques peuvent également être envisagés en tant qu’absorbants alternatifs dans les procédés de captage de gaz. Nous travaillons principalement sur des outils de représentation des mécanismes d’absorption dans les procédés de captage et de dissolution dans le stockage géologique. Les données sont ensuite utilisées dans les codes de dimensionnement des unités des procédés envisagés.

Contrats :

Collaboration Université de Vigo (Espagne), Université Rovira i Virgila, Tarragone (Espagne) ANR Dacoota ANR Sigarrr Contrat Ademe Investissement Avenir Valorcos

Publications majeures :

L. Moura, M. Mishra, V. Bernales, P. Fuentealba, A.A.H. Padua, C.C. Santini, M.F. Costa Gomes. Effect of Unsaturation on the Absorption of Ethane and Ethylene in Imidazolium-Based Ionic Liquids, J. Phys. Chem. B, 2013, 117, 7416-7425.

H. Arcis, K. Ballerat-Busserolles, L. Rodier, J.-Y. Coxam. Measurement and Modeling of Enthalpy of Solution of Carbon Dioxide in Aqueous Solutions of Diethanolamine at Temperatures of (322.5 and 372.9) K and Pressures up to 3 MPa, J. Chem. Eng. Data, 2012, 57, 840–855.

- Procédé de dépollution en phase aqueuse

Chercheurs permanents impliqués :

Pascale Besse-Hoggan (DR), Claude Forano (Pr), Gilles Mailhot (DR), Vanessa Prevot (CR), Martine Sancelme (IGR), Mohamed Sarakha (Pr)

Nous nous intéressons au développement de procédés de décontamination des eaux basés sur différentes approches en les étudiant de manière séparées ou combinées :

  • l’adsorption : des matrices lamellaires de type hydroxydes doubles (HDL) sont synthétisée et caractérisée pour des applications en dépollution des milieux aqueux. En vue d’améliorer les propriétés d’adsorption de ces matériaux vis-à-vis de molécules polluantes (colorants, pesticides…), des stratégies d’élaboration originales sont mises en œuvre afin de contrôler la taille des particules, modifier la chimie de surface et de générer des structures poreuses. Les processus d’adsorption solide-liquide sont étudiés afin d’appréhender le mécanisme d’adsorption à la surface du solide et de déterminer les valeurs caractéristiques de l’adsorption.

  • la photodégradation : l’originalité de notre approche repose sur une étude approfondie des mécanismes de photodégradation. Nous travaillons à la fois sur des photocatalyseurs homogènes et hétérogènes. Ainsi, des systèmes HDL modifiés ou non par des entités présentant des propriétés photocatalytiques tels que des polyoxométallates ou des nanoparticules de TiO2 sont par exemple étudiés Les performances des photocatalyseurs sont étudiées et optimisées dans des réactions de dégradation de polluants organiques (colorants, pesticides, herbicides, principes actifs…).
  • la biodégradation : L’approche originale développée est basée sur la compréhension des voies métaboliques détaillées impliquées lors de la biodégradation de contaminants organiques) par des microorganismes dans les compartiments eau et sol, et sur l’étude de leur modulation, en termes de cinétiques mais aussi de métabolites formés, par divers facteurs environnementaux (lumière solaire, fer, interactions avec divers constituants du sol…).

Contrats :

Collaboration avec l’Université Technique de Prague, l’Université de Coimbra, Russian Academy of Sciences.

Publications majeures :

Š. Paušováa, J. Krýsa, J. Jirkovský, G. Mailhot, V. Prevot, Photocatalytic behavior of nanosized TiO2 immobilised on layered double hydroxides by delamination / restacking process, Environmental Science and Pollution Research, 2012, 19, 3709-3718.

M. Bouhent, Z. Derriche, R. Denoyel, V. Prévot, C. Forano, Thermodynamical and structural insights of orange II adsorption by MgRAlNO3 layered double hydroxides, J.Solid State Chem, 2011, 184, 1016-1024.

T.Alekseeva, V. Prevot, M. Sancelme, C.Forano, P. Besse-Hoggan, Enhancing atrazine biodegradation by Pseudomonas sp. strain ADP adsorption to Layered Double Hydroxide bionanocomposites, J. Hazard. Mater., 2011, 191, 126-135.