Les carbonates sont au cœur de l’environnement, dans les coraux, les coquillages, les calcaires. Ils sont une version solide du gaz carbonique. Leur chimie de surface est encore mal connue. Même pour le LCS, expert dans l’étude de surface des solides, les carbonates restent un sujet difficile car leur surface est très faible et leur fragilité ne leur permet pas de supporter les traitements nécessaires. Une nouvelle famille de carbonates de très haute surface pourrait faciliter ces études en permettant l’adsorption de grandes quantités de molécules. Les plasmas à basse température devraient permettre la préparation et le
nettoyage des carbonates pour les études en spectroscopie infrarouge. On pourra alors comprendre la chimie et les processus naturels qui se produisent à la surface et au contact des carbonates dans de nombreux domaines différents (croissance des coraux et des coquillages, vieillissement des pierres de construction, stockage profond du CO2, traitement de l’eau et l’éliminaƟon des polluants…). La méthode de traitement par plasma pourra être
étendue à tous solides fragiles ou ne supportant pas de température élevée pour leur étude scientifique et leur utilisation dans l’industrie. Une fois cette méthode mise au point, de nouvelles applications commerciales de carbonates poreux pourront être proposées avec des partenaires industriels du domaine agroalimentaire et un financement sera demandé à l’ANR avec l’appui du pôle de compétitivité Valorial.

Les constructeurs automobiles sont confrontés à de fortes contraintes d’émissions de polluants.
En Europe, les normes Euro 5 généraliseront l’utilisation des filtres à particules Diesel en septembre 2009, tandis que les normes Euro 6 imposeront dès 2014
Le projet ATMO propose d’approfondir les connaissances des partenaires du projet sur les catalyseurs déNOx les plus répandus à ce jour : le piège à NOx et les catalyseurs SCR et d’intégrer les connaissances acquises.

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.

Financée par la Région Normandie, la chaire d’excellence Bio-DNH a pour ambition de développer la technologie des liquides porteurs d’hydrogène via un procédé émergeant l’aromatisation du méthane.

Le procédé innovant fonctionne sur la base de liquides organiques porteurs d’hydrogène : Liquid Organic Hydrogen Carrier – LOHC. Liquides d’une densité de stockage d’hydrogène élevée, les LOHCs permettent une manipulation sûre de l’hydrogène. Il s’agit pour les chercheurs d’hydrogéner à température élevée des molécules de liquides organiques “rechargeables » tel le naphtalène pour obtenir une molécule stable, la décaline, qui pourra ensuite être conditionnée à basse température pour être facilement transportée et utilisée.

Dans ce procédé, l’hydrogène est stocké dans un liquide organique. Le mélange d’hydrogène est par la suite acheminé vers les clients par des voies de transports traditionnelles. Ainsi, les obstacles actuels dans le stockage et le transport de l’hydrogène peuvent être surmontés. L’hydrogène peut être à nouveau récupéré via la déshydrogénation du composé liquide et peut à son tour être utilisé pour obtenir l’électricité.

Il existe une synergie intéressante entre la réaction d’aromatisation du méthane (MDA) et l’utilisation de LOHC. Le MDA convertit le (bio)-méthane en hydrogène et en composés mono et bi aromatiques. Le benzène et toluène biosourcés sont des molécules plateformes pour l’industrie pétrochimique, tandis que le naphtalène de faible valeur ajoutée pourrait être valorisé en l’hydrogénant en un LOHC à haute teneur en hydrogène, la décaline.

Cette unité d’hydrogénation produira et régénérera la décaline. L’unité d’hydrogénation sera alimentée non seulement avec du naphtalène et de l’hydrogène produits par déshydroaromatisation du biogaz, mais aussi avec du naphtalène provenant de sources mobiles (régénération des LOHC). Ainsi, la conversion totale de l’hydrogène en LOHC résout à la fois les problèmes de stockage et de séparation avec le CH4.

Cost efficient and long-term stable catalysts are in great demand for the CO2 hydrogenation to methane and C2 compounds, a key process in CO2 conversion into useful chemicals and fuels. Ni supported on oxides appear as promising catalysts for this reaction but still suffer from low activity at low temperature (< 300 °C) and fast deactivation. The BIZECO2 project falls within this context and aims to develop new catalysts containing specific bimetallic NiFe active sites promoting CO2 activation. Recently, the development of a new methanation catalyst concept based on the synthesis of Ni-doped ceria nanoparticles containing Ni ionic sites enabled to obtain a very high specific activity for the desired reaction. The aim of this project is to further develop this concept by verifying whether this is a more general trend that could be applied to other types of oxides. Metal-containing zeolites, important inorganic crystalline materials owing to their adsorptive and catalytic properties, are positioned to significantly contribute to the achievement of these goals. Recently, specific synthesis protocols allowed to directly insert a wide range of heteroelements within zeolite framework offering the possibility to apply it to bimetallic systems. We therefore propose the synthesis using high-throughput automated system, advanced characterization and catalytic evaluation of NiFe-MFI nanozeolites for CO2 methanation

Composites tout CELLulose et matériaux à changement de PHase pour l’Isolation

Le projet CELLPHI vise à développer et caractériser des matériaux composites cellulose – matériau à changement de phase (MCP) en vue d’applications en isolation thermique. L’idée est de développer des matériaux biosourcés et biodégradables, à faible empreinte environnementale. De surcroît, en cours d’utilisation, de tels matériaux permettraient de récolter de manière passive des énergies thermiques dites de basse intensité, ce qui du point de vue de la thermodynamique globale permet de réelles économies d’énergies. CELLPHI se décline sur deux axes fortement couplés, chacun étant centré sur l’expertise d’un des laboratoires partenaires (LOMC et LCS). Le premier axe, piloté par le LOMC (Université le Havre Normandie), se concentrera sur la fabrication de matériaux cellulosiques dits « composites tout-cellulose » dans lesquels un matériau à changement de phase sera incrusté. Le composite sera créé sous la forme d’un filament continu par une technique de wet-spinning, technique utilisée actuellement pour la production de la fibre de type rayon (ou viscose). Les caractérisations structurales incluront la diffraction des rayons X, la diffusion des RX aux petits angles (SAXS), la microscopie à force atomique en milieu liquide et la microscopie optique polarisée en température pour contrôler la stabilité du matériau. Le second axe sera piloté par le LCS (Université Caen Normandie/ENSICAEN) et centré sur l’utilisation de techniques de spectroscopie avancées et d’analyses thermiques. Il s’agira d’une part d’établir des relations formulation-structure-performances à l’aide de techniques d’apprentissage automatique, et d’autre part de comprendre les étapes de fabrication liées aux aspects diffusifs de l’étape d’inclusion du MCP dans la matrice à l’état pâteux (spectroscopie RMN de diffusion), ainsi que d’analyser les performances du composite produit par un cyclage thermique et une approche combinée IR-DSC operando.
Les laboratoires ouvrent donc un appel à candidature pour deux thèses, l’une au LOMC et l’autre au LCS. Ces deux thèses seront fortement couplées et une réelle interaction entre les deux axes sera prépondérante pour la bonne réussite du projet. A titre d’exemple, les aspects diffusifs des états intermédiaires présents dans les étapes de fabrication seront par exemple examinés dans chacun des deux laboratoires par deux techniques complémentaires : le SAXS et la RMN de diffusion. Aussi, outre un solide bagage en physico-chimie des polymères et/ou sur l’une des techniques susmentionnées, les candidats devront pouvoir interagir de manière très fréquente entre eux/elles. Ce projet est financé par le laboratoire d’excellence LABEX EMC3 (Energy Materials Clean Combustion Center), et des déplacements dans des conférences internationales sont prévus. Le projet débutera en septembre 2022 et les thèses seront d’une durée de 36 mois.

Les catalyseurs d’oxydation utilisés dans la motorisation Diesel (DOC) ont été développés pour oxyder le CO et les hydrocarbures. L’oxydation du NO est aussi considérée pour atteindre le ratio NO2/NOx appropriés pour le système aval de Réduction Catalytique Sélective (SCR) des NOx par l’ammoniac ou l’urée.
Le consortium CORAL a pour but d’ajuster judicieusement la composition chimique, la structure cristalline, la texture, la mobilité et le stockage de l’oxygène des oxydes à base de Ce/Zr/Pr afin de concevoir des catalyseurs DOC et SCR plus efficaces et plus robustes que ceux décrits dans l’état de l’art. Compte tenu de la bonne connaissance par le consortium du diagramme de phases CeO2-ZrO2-PrOx, deux principales familles d’oxydes peuvent être considérées. La première est riche en (Ce,Pr) et contient majoritairement du Pr4+ et est de ce fait adaptée à la catalyse d’oxydation DOC. La seconde est riche en Zr avec un fort taux de Pr3+ et représente les catalyseurs de réduction SCR.
Le premier objectif du projet CORAL est d’optimiser le taux de Pr en explorant plus en détails le diagramme de phases CeO2-ZrO2-PrOx. Le deuxième objectif est d’introduire directement les métaux précieux (PGM) par des réactions hydrothermales durant la synthèse des oxydes complexes afin de contrôler le taux et la nature des PGM dans les processus d’oxydation DOC. Le troisième objectif est de stabiliser un faible taux de Fe2+/Fe3+ qui se comporte comme un acide de Lewis au sein du réseau à base de terres rares et de Zr et permettre ainsi d’améliorer l’efficacité lors de la réduction SCR. Afin de limiter les risques, d’optimiser les surfaces spécifiques, la pureté des phases et la stabilité thermique, les voies hydrothermales sont préférentiellement choisies pour incorporer des métaux de transition dans les réseaux d’oxydes à base de terres rares. D’autres métaux de transitions comme le Nb5+ en tant qu’acide de Lewis seront aussi évalués.
L’activité catalytique des systèmes PGM supportés sur des matrices oxydes pour la combustion des hydrocarbures est fortement liée à la mobilité de l’oxygène au sein du réseau d’oxyde. Dans un quatrième objectif, la mobilité de l’oxygène dans des conditions réelles d’utilisation des catalyseurs sera évaluée à partir de méthodes complémentaires mettant en oeuvre des pastilles denses ou des poudres de grande surface spécifique. Dans un cinquième objectif autour des composites PGM/oxydes riches en (Ce,Pr), trois réactions d’oxydation pour évaluer les performances DOC seront suivies : l’oxydation du CO, du propane et du NO alors que pour les phases riche en Zr, les performances Urée-SCR seront mesurées dans des conditions réelles à l’échelle du laboratoire. Finalement, dans un dernier objectif, ces catalyseurs innovants seront caractérisés à l’aide de techniques performantes comme la microscopie électronique environnementale (E-TEM) pour analyser et comprendre l’interaction PGM/oxyde à l’échelle nano ou encore les spectroscopies IR/Raman en mode Operando afin d’évaluer les propriétés de nouveaux catalyseurs DOC et SCR dans des conditions réelles d’utilisation.
Quatre ‘Work Package’ interdépendants sont proposés autour de quatre partenaires académiques (ICMCBordeaux, IC2MPoitiers, IRCELYON, LCS-ENSICaen).
Le projet CORAL s’inscrit bien dans le Défi 3 lié à ‘Stimuler le renouveau industriel’ avec le développement de nouveaux catalyseurs hétérogènes pour la protection de notre environnement. De plus, ce projet colle idéalement avec les objectifs de l’orientation 14 : ‘Conception de nouveaux matériaux’.
Le groupe PSA en tant que constructeur automobile a un fort intérêt pour la recherche fondamentale dans ce domaine et en particulier les percées technologiques ciblées. En cas de succès, PSA sera sollicité pour valoriser les résultats du consortium CORAL et évaluer les catalyseurs innovants les plus efficaces dans des conditions réelles de fonctionnement.

La production et de la consommation de l’énergie durable sont l’un des principaux défis dans un proche avenir pour la France et l’Europe. La production de biocarburants fait partie de la solution pour parvenir à ces défis majeurs . Les biocarburants de deuxième génération (essence, diesel, etc.) utilisent tous les types de biomasse non comestible comme les déchets de biomasse ligno-cellulosique et les résidus organiques, ce qui les rend particulièrement attrayants.

Production de biocarburants propres, sûres et efficaces via la valorisation de la biomasse en hydrocarbures synthétiques sur des nouveaux nanocomposites métal-zéolite .

Les objectifs de ce projet portent sur :
-la préparation de nanoparticules métalliques uniformes, d’une taille et d’une composition contrôlées;
-la préparation des cristaux de zéolite hiérarchisés contenant des cavités et des macropores des tailles souhaitées ;
-le nanocasting de nanoparticules métalliques dans le système poreux secondaire de la zéolite ;
-l’encapsulation de nanoparticules métalliques dans les mésocavités de zéolite par une croissance secondaire de la structure de zéolithe.

Le projet e-CP (Electrothermal Chemical Processes) s’attaque à un grand défi de la transition énergétique : réduire les émissions de CO₂ associés aux procédés chimiques haute température, représentant une part importante de la consommation énergétique de cette industrie. Les procédés comme le vaporeformage du méthane (production d’hydrogène), le vapocraquage du naphta (production d’oléfines comme l’éthylène), ou encore la déshydrogénation du propane sont opérés à haute température (600–900 °C). La chaleur est fournie par la combustion (gaz naturel, coke). Cette approche entraîne plusieurs centaines de millions de tonnes de CO₂ émises chaque année. Atteindre les objectifs climatiques fixés à 2030 et 2050 implique de repenser ces grands procédés.

La solution proposée par e-CP repose sur une idée simple : remplacer la chaleur fossile (génératrice de CO₂) par de l’électricité décarbonée. Pour cela, le projet propose un nouveau type de réacteur : le réacteur fluidisé bouillonnant électrifié (EBFBR). Par effet Joule (principe appliqué pour chauffage des plaques de cuisson, échauffement des ampoules à incandescence), ce réacteur peut convertir l’électricité en chaleur au cœur même du lit de catalyseur. Les matériaux conducteurs utilisés (graphène, SiC conducteur, leurs combinaisons, et des composites catalytiques) remplissent un double rôle : ils assurent la réaction chimique tout en générant et répartissant la chaleur dans le réacteur. Cette approche supprime les déperditions thermiques liées aux parois chauffées, améliore la stabilité du procédé (évite les points chauds destructeurs) et rend le procédé compact et flexible. Un premier prototype, développé à l’ENSICAEN, a déjà confirmé la faisabilité de la technologie : 800 °C sont atteints de manière stable avec moins de 200 W d’énergie électrique, soit une performance inédite. Fort de cette preuve de concept, le projet propose un programme de recherche, pour confirmer le potentiel de la technologie, axé sur 4 axes :

• Concevoir des matériaux innovants combinant efficacité catalytique, conductivité électrique et résistance mécanique (granules composites à base de catalyseurs et de graphène/SiC).
• Tester expérimentalement le réacteur pour une série de réactions de complexité croissante (craquage de l’éthane, déshydrogénation du propane, vapocraquage, reformage du méthane).
• Développer des modèles prédictifs (électriques, thermiques et cinétiques) capables de simuler et contrôler le fonctionnement du réacteur dans des conditions industrielles réalistes.
• Évaluer l’impact global par des analyses énergétiques, économiques et environnementales, incluant une Analyse de Cycle de Vie (ACV) comparée aux procédés industriels actuels.

Le consortium réunit six laboratoires français (LCS, GREYC, UCEIV, IRCER, Pprime, LRGP) aux expertises complémentaires (chimie des matériaux, catalyse hétérogène, génie électrique et thermique, modélisation multiphysique, génie des procédés) et un acteur industriel majeur (TotalEnergies, garant de la pertinence et du potentiel de transfert vers le monde industriel). Les retombées attendues sont considérables :

• Une réduction potentielle de 50 % des émissions de CO₂ pour les procédés ciblés,
• Une contribution directe à la décarbonation des secteurs de la chimie et de la pétrochimie,
• Des technologies électrifiées modulaires et évolutives, compatibles avec les énergies renouvelables intermittentes,
• Une base scientifique et technologique ouvrant de nouvelles perspectives pour d’autres procédés chimiques (valorisation du CO₂, production d’ammoniac, hydrogénation sélective, etc.).

En inscrivant l’électrification au cœur des procédés chimiques de demain, e-CP s’intègre pleinement dans les priorités du PEPR SPLEEN et de la stratégie France 2030. Il contribue à préparer une industrie chimique plus propre, plus efficiente et plus compétitive, répondant à la fois aux enjeux climatiques et à la demande croissante en molécules essentielles pour l’énergie.

Projet E-SMR – AAP Energie@CNRS 2025

e-SMR est un projet de recherche visant à électrifier le procédé de reformage du méthane (SMR) pour produire de l’hydrogène à faible empreinte carbone. Actuellement, le reformage du méthane utilise la combustion de combustibles fossiles, ce qui génère des émissions importantes de CO₂. L’objectif est d’utiliser l’électricité, idéalement issue de sources renouvelables, pour chauffer le procédé, réduisant ainsi son empreinte carbone.

Le projet se concentre sur l’utilisation d’un réacteur à lit fluidisé bouillonnant électrifié (EBFBR) chauffé par effet Joule. Cette méthode permet de générer de la chaleur directement au sein du lit catalytique, améliorant ainsi l’efficacité thermique tout en réduisant les pertes d’énergie. En plus de limiter les émissions de CO₂, ce procédé permet de réduire la taille des réacteurs, facilitant une production décentralisée d’hydrogène.

Le projet comprend l’optimisation du lit catalytique, intégrant du biochar ainsi que des catalyseurs à base de nickel et de ruthénium. Le réacteur sera configuré pour maximiser les rendements d’hydrogène, avec un objectif de 50 g d’H₂/kWh, et garantir une stabilité de 100 heures

Évolution des Oxides de GALlium dans des zéolites de type MFI par des méthodes in-situ et OPERando

La transition énergétique conduit les industriels du secteur pétrolier à faire évoluer leurs procédés dédiés à la production de carburants vers celle de synthons tels que les oléfines légères et les aromatiques (BTX). Cette mutation nécessite en autre le développement des nouveaux catalyseurs bifonctionnels à base d’oxyde métallique et de zéolithes. Les zéolithes dopées par des métaux, et plus spécifiquement par du gallium, ont prouvé leur efficacité pour les réactions d’intérêts de déshydro-aromatisation d’alcanes légers. Les oxydes de gallium sont des espèces mobiles dont leur diffusion et réactivité vis-à-vis des hydroxyles de la zéolithe dépendent de la température et du caractère réducteur ou oxydant du milieu réactionnel. La quantification des coefficients de diffusion, des vitesses de réaction et de désactivation, complétée par la détermination de la nature et localisation des espèces de gallium au cours du cycle de vie du catalyseur (prétraitement/réaction/régénération) est indispensable pour le développement de catalyseurs idéaux dédiés à production de BTX.

Le projet GALOPER vise à fournir une vue complète de l’évolution des espèces de gallium dans une zéolithe MFI soumis à différentes atmosphères et à des températures élevées. L’étude repose sur la complémentarité entre l’utilisation de techniques in-situ et operando de pointe. Expérimentalement, GALOPER se concentrera sur les altérations dynamiques de la structure et des propriétés chimiques du gallium lors : (i) du prétraitement sous dihydrogène, (ii) de la conversion du propane et (iii) de la régénération sous air.

La stratégie proposée consiste à utiliser des techniques in-situ et operando complémentaires, telles que la TEM environnementale (ETEM), FTIR et la RMN. L’ETEM fournira des informations précieuses sur l’évolution de la microstructure (taille des nanoparticules, localisation et dispersion) avec une résolution atomique, alors que le spectroscopie FTIR donnera l’évolution des groupes hydroxyles. Les expériences in-situ et operando de spectroscopie avancée fourniront une représentation précise des processus physiques et chimiques se produisant sur les catalyseurs bifonctionnels Ga/MFI.

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.

Quelques importantes réactions industrielles impliquent l’utilisation de catalyseurs avec une quantité adéquate de sites acides ou basiques de force ajustée pour donner sélectivement les produits désirés. La présence de sites de nature opposée (acides et basiques) sur la surface des catalyseurs de ces réactions en grève la sélectivité. Par exemple, la formation d’acétol à partir de glycérol est catalysée sur sites basiques, tandis que la déshydratation du glycérol en acroléine est favorisée sur sites acides, les deux produits étant toujours détectés en proportions variables lors de la conversion du glycérol. Dans ce projet, nous allons examiner une réaction d’une grande importance pour augmenter le potentiel de la chimie ex-biomasse : la synthèse des alcools de Guertbet, c-à-d la synthèse d’alcools lourds à partir d’alcools légers, laquelle implique, entre autres, des sites basiques. Cependant, quelque soit le catalyseur, les deux types de sites coexisteront invariablement et il est ainsi nécessaire de contrôler non seulement la force et la quantité des sites désirés (basiques) mais aussi le nombre, la force, l’action des sites non désirés (fortement acides). Dans ce contexte, il reste encore à acquérir de manière précise une grande quantité de données sur les sites acides et basiques des catalyseurs afin d’en optimiser adéquatement en retour la formulation et ainsi en améliorer la sélectivité. Les données acquises dans ce projet seront non seulement utilisées pour la synthèse de Guerbet, mais pourront aussi être profitablement transposées à toute réaction impliquant des fonctions acido-basiques. Progrès attendu: Le progrès scientifique va tout d’abord consister en la caractérisation poussée et complète des propriétés acido-basiques de diverses familles de catalyseurs en relation avec leur comportement catalytique. Conventionnellement, pour une réaction impliquant un type de sites (par ex. acides), les développements envisagés sont souvent limités à l’ajustement spécifique de ces sites et rarement à la limitation de l’action de leurs homologues de nature opposée (par ex. basiques) qui sont inévitablement présents. Le concept original développé dans ce projet considère concomitamment les deux types de sites, en une nouvelle approche rationalisée de l’optimisation des systèmes catalytiques. De plus, générer du propanol et de l’isobutanol à partir d’éthanol et de méthanol issus de la biomasse est une nouvelle et originale variante de la réaction de Guerbet, tout en étant d’un intérêt industriel majeur si l’on considère le contexte actuel de promotion de la chimie durable. Par ailleurs, un équipement de tests en parallèle possédant jusqu’à 8 réacteurs sera développé. Sa commercialisation à un prix d’environ 100 keuros (soit bien en dessous des prix du marché) est envisagée après démonstration de ses capacités dans le cadre de ce projet, afin de le proposer à la communauté scientifique. Principaux livrables: De nouveaux catalyseurs finement caractérisés et optimisés pour la réaction cible seront développés. A la fin de ces travaux, ces catalyseurs ainsi que les différentes familles de catalyseurs envisagées possédant diverses propriétés acido-basiques seront rendus disponibles comme matériaux de référence pour d’autres réactions catalytiques acido-basiques. Pour ce faire, une base de données rassemblant les propriétés de chaque catalyseur sera créée et disponible en ligne sur Internet. Cette base de données inclura les propriétés acido-basiques des catalyseurs associées à leurs performances dans les réactions sélectionnées, ainsi que leurs procédures de synthèse. Comme mentionné plus haut, les produits chimiques cibles issus de cette chimie de Guerbet innovante sont le propanol et l’isobutanol. De plus, la réaction de conversion du glycérol utilisée ici comme réaction test générera aussi des produits d’un grand intérêt industriel (acroléine et acétol) qui devraient déboucher sur des applications commerciales.

H2 est devenue l’une des sources d’énergie les plus prometteuses car elle réduit les émissions de CO2, améliore la qualité de l’air, réduit les importations de combustibles fossiles et les coûts et s’applique dans tous les secteurs. Cependant, l’hydrogène a une très faible densité, son transport et son stockage sécurisé sont extrêmement difficiles et coûteux. Dans ce contexte, les transporteurs d’hydrogène organique liquide (Liquid organic hydrogen carriers, LOHC) sont hautement souhaitables comme forme de stockage chimique de l’H2.

Récupération de H2 de basse qualité par hydrogénation LOHC – H2RECOVER

Le projet H2RECOVER vise à développer une approche innovante et économe en énergie pour la purification et le transport de l’hydrogène (H2) à l’aide de « Liquid Organic Hydrogen Carriers » (LOHC). Le projet s’attaque aux coûts élevés associés à la purification et à la compression de l’hydrogène, qui représentent jusqu’à deux tiers du coût de l’H2, ce qui constitue le principal obstacle à son adoption en tant que source d’énergie propre. Cependant, l’hydrogène impur et à basse pression (Raw-H2) est incompatible avec l’utilisation finale existante de l’H2. Ainsi, le projet explore le potentiel des LOHC, une technologie de transport de l’hydrogène, pour utiliser le Raw-H2 dans l’hydrogénation, en évitant le besoin d’hydrogène pur à haute pression, traditionnellement requis, et en fournissant un LOHC riche en hydrogène prêt au transport, qui serait toujours capable de produire de l’H2 pur lors de la déshydrogénation.
Le cœur de H2RECOVER est le développement de catalyseurs d’hydrogénation à basse pression résistants à l’empoisonnement, basés sur des particules métalliques encapsulées dans des structures zéolitiques. Ces catalyseurs facilitent le épendage d’hydrogène (HSP, Hydrogen Spillover), un mécanisme qui permet l’hydrogénation sélective des LOHC tout en empêchant l’empoisonnement du catalyseur par des impuretés courantes telles que le H2S et le CO. En outre, le projet explore la technologie des liquides poreux, qui améliore la solubilité de l’H2 dans les LOHC, ce qui permettrait de réduire les exigences de pression pour une hydrogénation efficace.
Le projet est divisé en cinq “work packages” (WP), trois scientifiques (WP2 à WP4), un de coordination (WP1) et un autre axé sur la diffusion des résultats du projet (WP5). Le WP2 se concentre sur les principes fondamentaux de l’hydrogénation par HSP, dans le but de trouver les propriétés critiques pour maximiser le HSP dans les zéolites. Le WP3 étudie le rôle des liquides poreux dans l’amélioration de l’absorption d’hydrogène dans le LOHC et son impact sur l’hydrogénation. Le WP4 intègre les données expérimentales des WP2 et WP3 avec des simulations de dynamique moléculaire pour créer un modèle cinétique complet du système visant à identifier les étapes limitantes de la technologie.
Le projet rassemble des équipes de recherche de premier plan de l’IRCELYON (CNRS), du LCS (ENSICAEN) et de l’ENS de Lyon (ENS), garantissant une expertise en catalyse, en science des matériaux et en modélisation informatique. Les résultats de H2RECOVER devraient faire progresser de manière significative la technologie LOHC, ouvrant la voie à des solutions de transport d’hydrogène rentables et évolutives, avec des applications directes dans le secteur des énergies renouvelables.