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  • Transformations intégrées de la matière renouvelable (TIMR) – EA 4297

    L’é­quipe d’accueil Trans­for­ma­tions inté­grées de la matière renou­ve­lable (TIMR), EA 4297, créée en 2008, est sous la tutelle conjointe de l’université de tech­no­lo­gie de Com­piègne (UTC) et de l’É­cole supé­rieure de chi­mie orga­nique et miné­rale (ESCOM).

    Objectifs

    Les objec­tifs de TIMR sont : déve­lop­per, vali­der et mettre en œuvre les connais­sances et savoir-faire des­ti­nés aux pro­cé­dés et réac­tions de trans­for­ma­tion de la matière renou­ve­lable.

    Les acti­vi­tés de recherche de l’u­ni­té s’in­sèrent dans les pro­blé­ma­tiques scien­ti­fiques et tech­no­lo­giques, et les enjeux socié­taux actuels liés à l’op­ti­mi­sa­tion de l’u­sage des res­sources et au renou­veau des pro­cé­dés indus­triels en lien avec une démarche de déve­lop­pe­ment durable, avec comme spé­ci­fi­ci­tés :

    • une approche mul­ti-échelle et mul­ti-phy­sique alliant le génie des procédés(transformations phy­siques, chi­miques, bio­lo­giques) et la chi­mie verte ;
    • un champ appli­ca­tif large (éner­gie, envi­ron­ne­ment, indus­trie chi­mique et para­chi­mique, bio­raf­fi­ne­rie, phar­ma­cie, nucléaire, sécu­ri­té des pro­cé­dés …) ;
    • des rela­tions étroites avec les par­te­naires socio-éco­no­miques, en par­ti­cu­lier concer­nant la valo­ri­sa­tion des agro-res­sources.

    Équipes et thèmes de recherche

    Les acti­vi­tés de recherche de TIMR s’ar­ti­culent autour de 5 équipes aux com­pé­tences com­plé­men­taires et de la chaire d’ex­cel­lence Chi­mie et pro­cé­dés verts :

    • Acti­vi­tés micro­biennes et bio­pro­cé­dés (MAB)

    Carac­té­ri­sa­tion, sui­vi des acti­vi­tés micro­biennes dans les milieux com­plexes natu­rels et indus­triels, et contrôle des bio­pro­cé­dés via une approche mul­ti­dis­ci­pli­naire.

    • Envi­ron­men­tal Pro­tec­tion In Che­mi­cal Engi­nee­ring (EPICE)

    Par­ti­ci­pa­tion à la concep­tion et au déve­lop­pe­ment de pro­cé­dés indus­triels avec comme contraintes la mini­mi­sa­tion des impacts envi­ron­ne­men­taux et la maî­trise des risques indus­triels.

    • Inter­faces et milieux divi­sés (IMiD)

    Maî­trise du com­por­te­ment de sys­tèmes dis­per­sés com­plexes dans les pro­cé­dés de mise en œuvre et mise en forme, phé­no­mènes aux inter­faces, pro­prié­tés com­por­te­men­tales des solides divi­sés.

    • Orga­nic Che­mis­try and Alter­na­tive Tech­no­lo­gies (OCAT)

    Tech­niques alter­na­tives de syn­thèse de nou­velles molé­cules issues de la biomasse,procédés de syn­thèse propres et éco­nomes, valo­ri­sa­tion des bio­mo­lé­cules et maté­riaux bio­sour­cés.

    • Tech­no­lo­gies agro-indus­trielles (TAI)

    Maî­trise des pro­cé­dés d’ex­trac­tion et de sépa­ra­tion des bio­mo­lé­cules, mise en œuvre de trans­for­ma­tions phy­siques non conven­tion­nelles, pro­cé­dés émer­gents d’in­ten­si­fi­ca­tion des trans­ferts.

    • Chaire d’ex­cel­lence Chi­mie et pro­cé­dés verts

    L’ob­jec­tif de la chaire est d’am­pli­fier l’in­té­gra­tion entre la chi­mie et le génie des pro­cé­dés par une approche mul­ti­dis­ci­pli­naire favo­ri­sant le déve­lop­pe­ment de pro­cé­dés inno­vants.

    Plateformes

    Des pla­te­formes et maté­riels expé­ri­men­taux per­mettent la mise en œuvre des pro­jets de recherche au sein de l’u­ni­té :

    • ana­lyses (chi­mique, ther­mique, micro­bio­lo­gique),
    • chambres de culture micro­bienne,
    • fer­men­teurs,
    • pla­te­forme solides divi­sés,
    • phy­si­co­chi­mie des inter­faces,
    • halle pilote (extrac­tion-déshy­dra­ta­tion, sépa­ra­tion-puri­fi­ca­tion, champs élec­triques pul­sés),
    • tech­niques alter­na­tives de syn­thèse chi­mique (flux conti­nu, microondes,ultrasons, nano­ca­ta­lyse)…

    Projets de recherche et partenariats

    • Impli­ca­tion dans de nom­breux pro­jets de recherche par­te­na­riale avec des labo­ra­toires aca­dé­miques en France et à l’in­ter­na­tio­nal : pro­grammes euro­péens Marie Curie Actions (Ini­tial Trai­ning Net­works), pro­jets FUI, pro­jets sou­te­nus par la Région Hauts-de-France et le FEDER, par le pôle de com­pé­ti­ti­vi­té Indus­tries et agro-res­sources, par l’A­DEME, par Sor­bonne Uni­ver­si­té…
    • Fort inves­tis­se­ment dans le pro­gramme d’in­ves­tis­se­ments d’a­ve­nir, dans le cadre de l’Ins­ti­tut pour la tran­si­tion éner­gé­tique PIVERT (Picar­die Inno­va­tions végé­tales, ensei­gne­ments et recherches tech­no­lo­giques).
    • Volet impor­tant d’ac­ti­vi­tés en rela­tion avec les entre­prises, en par­te­na­riat avec des grands groupes (Are­va, groupe Avril, Maguin, L’O­réal, Nest­lé, PCAS, PSA, Saint Gobain, Sano­fi, SIAPP, Sofra­lab, Sol­vay, Tereos, Veo­lia, Weyl­chem…), des orga­nismes de recherche et EPIC (CEA, CETIM, IFPEN, INERIS, ITERG, Terres Inovia…), mais aus­si des PME (Aaqius, Meta­rom, CCL…) et start-up (SAS PIVERT…).
    • Par­ti­ci­pa­tion active à de nom­breux réseaux et grou­pe­ments de recherche tels que les alliances ANCRE et AllEn­vi, ANSES, SFR Condor­cet (FR CNRS 3417), Euro­pean Fede­ra­tion of Che­mi­cal Engi­nee­ring, GIS Soli­me­tha, Socié­té fran­çaise de génie des pro­cé­dés, Socié­té chi­mique de France, Socié­té fran­çaise fluide-par­ti­cules, pro­gramme MOCOPEE, actions COST…

    Zoom sur deux projets

    Les plantes vont-elles sau­ver la chi­mie ? C’est le pari de la bio­raf­fi­ne­rie qui va être construite dans le cadre du pro­jet PIVERT (Picar­die Inno­va­tions végé­tales ensei­gne­ments et recherches tech­no­lo­giques), récem­ment deve­nu, dans le cadre des inves­tis­se­ments d’a­ve­nir, unique ITE (ins­ti­tut pour la tran­si­tion éner­gé­tique) dédié à la chi­mie du végé­tal à l’é­chelle du ter­ri­toire. « Il s’a­git à la fois de rem­pla­cer des molé­cules issues de la pétro­chi­mie par des molé­cules végé­tales, d’i­ma­gi­ner des nou­veaux pro­cess moins gour­mands en éner­gie grâce aux plantes et de tra­vailler sur des chau­dières ali­men­tées par des rési­dus végé­taux », expli­quait Daniel Tho­mas, ancien vice-pré­sident du conseil scien­ti­fique et pro­fes­seur au sein du labo­ra­toire Génie enzy­ma­tique et cel­lu­laire (GEC) de UTC.

    À Com­piègne, la recherche se foca­lise sur les oléa­gi­neux (col­za, tour­ne­sol, lin…). Sofi­pro­téol, qui ras­semble la filière oléa­gi­neuse, a déjà inves­ti à Venette, à proxi­mi­té de Com­piègne, là où s’est ins­tal­lée la pla­te­forme PIVERT. « Arke­ma, Rho­dia, Sol­vay ou Chi­mex, la divi­sion chi­mie L’O­réal : les grand noms de la chi­mie seront là ! », sou­li­gnait Daniel Tho­mas.

    « À l’UTC, nous tra­vaillons sur la plante elle-même, en agro­no­mie. Com­ment la pous­ser à pro­duire plus de molé­cules inté­res­santes à l’i­mage, par exemple, des acides gras rami­fiés, voi­sins des acides gras insa­tu­rés qui peuvent être uti­li­sés dans les lubri­fiants, les cires ou les plas­ti­fiants. » Autre piste, tra­vailler sur des tech­niques propres (eau sub­cri­tique, champs élec­triques, micro-onde) pour sépa­rer les consti­tuants de la plante. « Nous allons éga­le­ment étu­dier l’u­ti­li­sa­tion de la cata­lyse et de la bio­ca­ta­lyse (qui se sert des enzymes) afin de consom­mer moins d’éner­gie pour trans­for­mer la plante. »

    Le pro­fes­seur Daniel Tho­mas annon­çait que le pro­jet allait éga­le­ment s’ap­puyer sur les capa­ci­tés d’au­to-assem­blage des lipides pour créer nano­struc­tures bio­dé­gra­dables ou inven­ter de nou­velles for­mu­la­tions dont l’in­dus­trie cos­mé­tique est très friande. Enfin, PIVERT aurait un objec­tif plus glo­bal d’é­co­lo­gie indus­trielle. Une bio­raf­fi­ne­rie devra être un lieu d’u­ti­li­sa­tion ration­nelle de la matière pre­mière : à proxi­mi­té, recy­clage de tous les rési­dus en éner­gie ou en nou­veaux pro­duits.

    Le fumier, c’est de l’or ou plu­tôt de l’élec­tri­ci­té. Depuis deux ans, l’é­quipe de Mau­rice Nonus, du labo­ra­toire TIMR, pro­pose aux agri­cul­teurs fran­çais une solu­tion souple de métha­ni­sa­tion à la ferme.

    La métha­ni­sa­tion, qui est le pro­ces­sus de trans­for­ma­tion de la matière orga­nique en bio­gaz, n’a rien de révo­lu­tion­naire puis­qu’elle existe à l’é­tat natu­rel avec le phé­no­mène dit « de gaz de marais ». La métha­ni­sa­tion à la ferme est très déve­lop­pée en Alle­magne. Dans ce pays, plus de 7000 agri­cul­teurs ali­mentent des métha­ni­seurs avec le fumier de leurs bêtes et les pro­duc­tions végé­tales dites éner­gé­tiques dans des grosses uni­tés fixes. Le gaz déga­gé ali­mente un moteur qui pro­duit de l’élec­tri­ci­té. « Cer­tains ont même aban­don­né l’é­le­vage et cultivent des plantes qu’ils mettent entières dans le métha­ni­seur, par exemple du maïs, se trans­for­mant ain­si en pro­duc­teurs d’élec­tri­ci­té et de cha­leur.  » En France, on n’en est encore pas là. Certes, EDF rachète l’élec­tri­ci­té mais il n’est pas encore auto­ri­sé de culti­ver des plantes éner­gé­tiques uni­que­ment pour ali­men­ter les métha­ni­seurs.

    « Nous avons ima­gi­né un concept modu­laire et mobile », explique Mau­rice Nonus. Le module de métha­ni­sa­tion se pré­sente sous la forme d’un conte­neur tra­di­tion­nel. L’é­le­veur le rem­plit, en une fois, soit une tren­taine de tonnes de fumier puis le ferme (la métha­ni­sa­tion se fait en milieu confi­né). « Nous avons tra­vaillé pour inté­grer dans le conte­neur des dis­po­si­tifs pour arro­ser et ense­men­cer le fumier, chauf­fer les jus, mesu­rer, ana­ly­ser, et récu­pé­rer le bio­gaz. L’a­gri­cul­teur n’a plus qu’à pro­gram­mer son cycle de pro­duc­tion. » Le méthane part dans un moteur qui pro­duit de l’éner­gie élec­trique et la cha­leur est récu­pé­rée pour être valo­ri­sée, soit deux sources de reve­nus sup­plé­men­taires pour l’ex­ploi­ta­tion. Les rési­dus sont ensuite épan­dus dans les champs.

    Les agri­cul­teurs ne sont pas res­tés insen­sibles à l’ar­gu­ment finan­cier du dis­po­si­tif. « Pour avoir une pro­duc­tion inté­res­sante, il faut avoir entre 70 et 100 têtes de bétails. » Il est pos­sible d’a­jus­ter ses inves­tis­se­ments à l’é­vo­lu­tion de la taille de son chep­tel, en ache­tant pro­gres­si­ve­ment des conte­neurs sup­plé­men­taires. Autre bon point : le fumier est immé­dia­te­ment uti­li­sé. Ce sys­tème, en pié­geant le méthane, per­met aus­si de limi­ter l’ef­fet de serre.

    Contact et documentation

    Contacts de la recherche à l’UTC

    Directrice du laboratoire TIMR

    Isabelle Pezron

    +33 (0)3 44 23 46 18

    Pla­quette de la recherche à l’UTC

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