Ce projet a pour objectif le développement de matériaux de stockage respectueux de l’environnement en mettant au point des structures poreuses hybrides d’hydrate de gaz et de zéolithe. Les résultats serviront au stockage des gaz énergétiques, ainsi qu’au captage et à la séquestration du carbone (CSC). Cette dernière problématique concerne toutes les grandes industries – pétrochimie, métallurgie et production de ciment. Le stockage et le transport du gaz naturel, et en particulier du méthane, constituent un problème majeur pour des entreprises telles que TotalEnergies (bien implanté en Normandie), Shell Oil, ExxonMobil. Les matériaux hybrides envisagés pourraient servir au stockage et au transport du biogaz, ce qui est d’un grand intérêt pour la région normande, mais aussi pour toutes les régions agricoles et riches en exploitations. Enfin, le stockage de l’hydrogène est une question qui n’est pas résolue au niveau mondial. Le stockage de l’hydrogène est l’un des objectifs majeurs du présent projet. Toute avancée dans ce domaine permettra de tirer profit du développement rapide de l’économie de l’hydrogène.

Le projet RAPHYD – pour ‘Recherches pour les Applications Energétiques de l’Hydrogène’ – rassemble trois laboratoires académiques et un centre de recherche technologique normands sur le thème de la valorisation énergétique de l’hydrogène, par une approche intégrée s’intéressant à tous les volets de cette valorisation. Des travaux seront ainsi menés sur la production d’hydrogène vert à partir de ressources renouvelables d’une part par des procédés de transformation de biomasse (bois, lin) en gaz combustible à forte teneur en hydrogène et d’autre part par photocatalyse utilisant l’énergie solaire pour la synthèse directe d’hydrogène à partir d’eau. Les procédés de photocatalyse seront aussi évalués pour la transformation d’hydrogène gazeux en des composés liquides pour un transport et un stockage mobile plus performants. L’exploitation de l’hydrogène comme combustible sera étudiée expérimentalement dans des conditions représentatives d’une part de flammes de foyers industriels de combustion et d’autre part de moteurs automobile de dernière génération. L’utilisation de techniques de mesures laser avancées apportera une meilleure connaissance de nouveaux modes de combustion de l’hydrogène associant forte efficacité énergétique et faible impact environnemental, dans le but de favoriser leurs développements et leurs déploiements.

Le projet RAPHYD va renforcer la structuration des activités de recherche menées en Normandie dans le domaine de la valorisation énergétique de l’hydrogène, en cohérence avec les développements socio-économiques et environnementaux de la filière hydrogène de la Région Normandie.

Nanoparticles hold great promise for the treatment of glioblastoma by targeting hypoxia and enhancing immune responses. However, following intravenous administration, the amount of nanoparticles reaching the tumor remains limited. Here, we propose grafting moieties that specifically recognize proteins overexpressed in the glioblastoma vasculature and on the surface of immunosuppressive macrophages.

Aujourd’hui, plusieurs processus clés de production de molécules plateformes, comme la conversion du méthanol en oléfines (MTO), le craquage et l’aromatisation, sont réalisés sur des catalyseurs à base de zéolites à haute température (400-700°C). Ces processus sont rapidement désactivés par des dépôts de coke, nécessitant une régénération fréquente des catalyseurs, ce qui augmente les coûts et les émissions de CO2. Dans le projet LIZA, nous proposons une approche innovante pour améliorer la stabilité des catalyseurs en combinant les zéolites avec des métaux liquides (LM).
Bien que des métaux à bas point de fusion (comme le Ga, Bi, In) soient couramment utilisés pour améliorer les catalyseurs métalliques, aucune étude n’a exploré leur application aux catalyseurs non métalliques tels que les zéolites. Des travaux récents au laboratoire UCCS à Lille ont montré que le Ga liquide mélangé au ZSM-5 améliore significativement la stabilité du catalyseur dans les réactions de méthanol en hydrocarbures, augmentant sa durée de vie jusqu’à 14 fois. Le Ga liquide enrobe les cristaux de zéolite, facilitant la désorption du coke des sites acides, bien que cet effet soit principalement limité aux zones intercristallines à cause de l’accès restreint aux pores.
Cet effet peut être renforcé en utilisant des zéolites mésoporeuses et à grands pores développées par le groupe LCS à Caen, permettant un meilleur accès des métaux liquides aux sites actifs. L’élimination du coke par LM sera également étudiée par TEM environnemental in-situ en collaboration avec le groupe IPCMS de Strasbourg.
La synergie des trois groupes de Lille, Caen et Strasbourg, des pôles d’excellence dans la synthèse des zéolites, la catalyse assistée par métaux liquides et les études in-situ, devrait aboutir à de nouveaux matériaux extrêmement efficaces pour des performances catalytiques stables.

La conversion du méthane en molécule de synthèse et carburant chimique a été identifiée comme une action prioritaire pour la décarbonation de l’industrie et la réduction des gaz a effet de serre. Le méthane est un composé abondant, qui représente une véritable bombe climatique, mais qui constitue heureusement une ressource importante d’atomes de carbone et d’hydrogène. Cependant les voies de conversion thermo-catalytique du méthane sont trop énergivores et souffrent d’un manque de sélectivité. Il est donc nécessaire de développer les voies de synthèse à basse température. La conversion photo-assistée du méthane constitue une voie prometteuse de recherche, notamment en utilisant l’énergie solaire, mais l’efficacité des solutions proposées reste trop faible pour l’application au niveau industriel.
PulseCoMeth ambitionne de dépasser les limites des approches conventionnelles en développant une nouvelle stratégie de photoconversion, appelée femtocatalytique, et qui est basée sur un schéma d’activation photo-thermo-catalytic utilisant des impulsions laser ultrabrèves. Dans ce but, le projet PulseCoMeth rassemble un consortium pluridisciplinaire de chimistes et de physiciens associant l’expertise du LASIRE (femtochimie), de l’UCCS (photocatalyse du méthane), du LCS (chimie des matériaux poreux) et de l’IPR (photodynamique thermo-structurale multi-échelle des matériaux). Les principaux objectifs de PulseCoMeth sont (i) l’élaboration de nouveaux nanomatériaux multifonctionnels possédant une activité duale photocatalytic et photothermique, (ii) l’étude par spectroscopie pompe-sonde des processus ultrarapide de photo-activation catalytique et thermique, et (iii) la validation des performances (rendement et sélectivité) de notre nouvelle stratégie femtocatalytique pour la photoconversion du méthane.

Ce travail vise à mieux comprendre les performances catalytiques de sites spécifiques (sites M-edge, S-edge ou CoMoS) des catalyseurs sulfures et à élucider leurs mécanismes réactionnels pour la réaction de Water Gas Shift (WGS). La caractérisation des sites actifs par adsorption de CO à basse température suivie par la spectroscopie IR (CO/IR) met en évidence que la réactivité de H2O et de CO dépend de la structure des différents sites actifs. Pour les catalyseurs de Mo non promus, les sites des bords M sont sensibles à l’eau et forment des sites Mo(SxOy)zc via une réaction d’échange S-O, tandis que les sites des bords S sont sensibles au CO pour former des lacunes et libérer du COS. Il est ausssi mis en evidence que les sites Mo(SxOy)zc formés in situ ne sont pas réactifs vis-à-vis d’un traitement ultérieur en CO, ce qui démontre que le mécanisme redox conventionnel dans lequel la surface du catalyseur est alternativement oxydée par l’eau/échangée par l’oxygène et réduite par le CO, ne s’applique pas aux catalyseurs sulfures. En outre, les expériences IR operando qui montrent la formation d’especes intermédiaires formiate et sulfure de carbonyle pendant la réaction de WGS, sont en accord avec une voie formiate et un nouveau mécanisme redox via COS. L’extension de l’étude au rôle de l’additif potassium et du promoteur cobalt dans la réaction de WGS montre que les atomes de soufre terminaux sont activés par K et Co, ce qui les fait réagir plus facilement avec CO pour former COS à basse température. Plus important encore, le cobalt, qui facilite la transformation réversible de la phase oxysulfure en sulfure par H2S, peut contribuer à limiter la désactivation du catalyseur pendant la réaction de WGS.

Controlling defect sites and structural flexibility

Enhanced understanding of nanozeolite formation will lead to rational design

Catalysis is fundamental to most chemical processes, speeding up the rate of reactions but also enhancing their selectivity. Nanocatalysts are typically even more effective than their bulk counterparts thanks to their extremely large surface area-to-volume ratio and their unique and exotic properties. Zeolites, a class of nanoporous crystalline inorganic materials, are among the most versatile nanocatalysts. Releasing their full potential through the rational design of novel nanozeolites will require better understanding of the molecular interactions guiding their crystallisation. The EU-funded ZEOLIghT project intends to do just that and use the knowledge to engineer novel nanozeolites for applications in heterogeneous catalysis.

SENNET’s aim is to develop new, high-quality, low-cost miniature sensors and sensor arrays for the selective detection of VOCs.

Our approach is based on exploiting the adsorption properties of two tuneable porous-material families: metal-organic frameworks (MOFs) and zeolites.

Le recyclage et la conversion du CO2 en carburants plus écologiques grâce à la catalyse du plasma

Il est essentiel de réduire les émissions de CO2 afin de ralentir le changement climatique, mais ce processus prend du temps pour toutes sortes de raisons. Capter le CO2 émis représente une autre solution pour diminuer les émissions qui atteignent l’atmosphère. Recycler ce CO2 est encore mieux. Les plasmas froids sont des gaz faiblement ionisés dotés d’une petite proportion d’électrons très énergétiques capables d’initier des réactions chimiques avec peu d’énergie. Associer des plasmas à des catalyseurs permettra d’accélérer la cinétique des réactions afin de surmonter les obstacles actuels. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet PIONEER développe des systèmes de couplage plasma/catalyse innovants pour convertir le CO2 en hydrogène, en méthane, en éthanol ou en méthanol.

GENCOMM will address the energy sustainability challenges of NWE communities through the implementation of smart hydrogen-based energy matrixes. The project validates the maturity of hydrogen technologies by implementing 3 pilot plants that link the 3 main northwest European renewable sources (Solar Power, Wind Power, and Bioenergy) with energy storage and the main forms of energetic demand (Heat, Power and Transportation fuels). Based on the pilot plants; integrated technical and financial simulation models will be developed.  Together, both models will form a Decision Support Tool (DST) that provides a roadmap for communities to transition to renewable, hydrogen-based energy matrixes. The final goal of the project is, through the combination of sources and forms of demand, to lead NWE’s road to sustainability while granting hydrogen its position as a commercially viable energy medium for the future.

Les normes de plus en plus sévères sur la protection de l’environnement et les inquiétudes sociétales vis-à-vis de la qualité de la vie et d’un développement durable, imposent des contraintes strictes au contrôle des émissions des véhicules équipés de moteurs à combustion interne. Pour faire face à la normative préconisée, des catalyseurs de dépollution des gaz d’échappement sont nécessaires. Actuellement, pour être efficace, un pot catalytique doit atteindre une température de travail d’environ 250°C. Ce dispositif de traitement des émissions polluantes NOx, HC et CO, est, par conséquent, inopérant au démarrage à froid.

Ce projet concerne les catalyseurs de dépollution, à base de platinoïdes, utilisés en traitement des émissions des gaz d’échappement de véhicules à moteurs thermiques. Il vise à obtenir un abaissement de leur température de travail, celle à laquelle se produit la réaction catalytique, ainsi qu’une amélioration de leur stabilité vis-à-vis du vieillissement en température. La conséquence doit être une réduction significative du temps nécessaire, après démarrage du véhicule, à la mise en action du pot catalytique pour en réduire les émissions polluantes non traitées (particulièrement en ville), et ceci de façon durable.
Les catalyseurs sont généralement synthétisés par les méthodes conventionnelles d’échange ou d’imprégnation des précurseurs de platine ou de palladium sur des supports oxydes. Ces méthodes de synthèses ne confèrent généralement pas une dispersion optimale du platine ou du palladium. De plus, les particules métalliques sont assujetties à des phénomènes de coalescence et détachement du support suite au vieillissement du système, ce qui oblige les imprégnateurs à introduire des charges importantes en métaux précieux, cause d’un surcoût significatif du système d’échappement des véhicules. Les constructeurs sont intéressés à étudier, en collaboration avec des laboratoires académiques, un procédé de modification, par bombardement ionique, de la composition et/ou la morphologie de surface des catalyseurs de post-traitement, suite aux résultats très prometteurs fournis par des tests préliminaires. Ces tests ont montré que le bombardement conduit à : 1) une meilleure dispersion de la phase métallique et la création de nanoparticules sur un support en silicium ; 2) une meilleure activité catalytique d’un matériau commercial, mis en forme.

Dans le cadre du projet, ces travaux doivent se poursuivre sur deux fronts :

• La recherche fondamentale (ILV, LCS) : détermination des phénomènes qui régissent la relation entre le bombardement et la dispersion nanométrique selon la nature et l’énergie de l’ion, en relation avec la nature du métal cible. Application à l’activation catalytique des platinoïdes et autres métaux sur supports différents.
• La recherche industrielle (PCA, Renault) : tests et validation du procédé sur prototypes de pots catalytiques portés sur des bancs de tests avec des mélanges synthétiques de gaz et banc moteur dynamique. Etude et développement des moyens de bombardement ionique adaptés à la production industrielle.