Projet ECOCHEM

Catalyseurs et procédés efficients

L’industrie chimique est au cœur de nos sociétés, puisqu’elle est utilisée pour produire un grand nombre de biens nécessaires à notre développement. Pourtant, l’impact de la société sur la planète (disponibilité de l’eau, érosion de la biodiversité, changement climatique) et l’augmentation exponentielle de la population humaine ont rebattu les cartes, la chimie devant désormais résoudre une équation complexe : comment produire plus et mieux avec moins ?

Dans ce contexte, la catalyse joue un rôle essentiel, pas seulement pour mieux contrôler la sélectivité des produits désirés (objectif zéro déchet) mais aussi pour diminuer les barrières énergétiques des réactions, et ainsi les émissions globales de CO2 au sein du procédé chimique.

Le principal objectif de ce projet est de désigner des technologies de pointe pour assurer les réactions et procédés catalytiques d’une manière davantage éco-efficiente (économie d’atomes, économies d’énergie, sélectivité). Dans ce contexte, le projet devra faire face à deux défis scientifiques :

La conception de systèmes catalytiques (homogènes et hétérogènes) à partir de technologies durables et disruptives, ainsi que leur implémentation intelligente dans les process de catalyse. Les principaux défis concernent la recyclabilité de la catalyse, le fonctionnement à flux continus des réacteurs et l’hybridation des cascades de réactions.
Le développement de réactions catalytiques à basses températures. Le couplage de la catalyse à des outils auxiliaires de promotion (ondes ultrasoniques, champs électriques et magnétiques, lumière) qui a émergé récemment comme de la catalyse assistée, sera exploré. Le principal challenge sera de confiner ces effets physiques sur une surface de catalyseur afin qu’un effet de synergie puisse se produire. Pour optimiser la consommation d’énergie de ces technologies, l’intensification sera recherchée (du discontinu au continu, microfluidiques…)

Par conséquent, le projet adressera les questions scientifiques suivantes :

Comment optimiser les performances catalytiques (rendement, sélectivité, rendement espace-temps) tout en gagnant en profit et impact environnemental ?
Comment des espèces hautement actives (radicaux, ions, électrons, espèces disparues) peuvent être confinées dans une surface catalytique, afin qu’un effet de synergie puisse survenir ? (c’est-à-dire un contrôle de la sélectivité de la réaction, basse température)
Comment réduire la consommation énergétique des réactions et procédés catalytiques ?

Budget de 5,93M€

Conception et intensification de la catalyse (catalyse innovante, catalyse assistée, mécanismes et preuves de concept)

Impact industriel : en Europe, beaucoup de compagnies chimiques sont impliquées dans la fabrication de produits chimiques raffinés comme AKZO NOBEL, BASF, BAYER, SOLVAY, ARKEMA, ADISSEO, ELKEM, SEQENS, INEOS, CLARIANT parmi les principaux acteurs industriels. La recherche de technologies de pointe pour la conversion de substances chimiques à partir de méthodes plus éco-efficientes a été définie comme une des principales priorités des roadmaps industriels. Les impacts attendus concernent la réduction des coûts de production industriels via des rendements de réaction accrus, la décrue des matières premières et de la consommation d’énergie, ainsi qu’un impact environnemental moindre sur les sites industriels.

Niveau national : le projet est lié à différentes actions de manière complémentaire à différentes actions nationales. Par exemple l’IC2MP, LGC et ISCR travaillent de manière conjointe au sein d’une fédération de recherche, INCREASE, hébergée par le CNRS, un réseau public-privé travaillant sur la chimie durable. Un lien direct avec différentes entreprises chimiques, notamment dans le domaine de la chimie fine (SOLVAY, PENNAKEM, ARD, l’OREAL, GREENTECH, FCBA) est ainsi permis. Ces entreprises doivent être considérées comme des candidats potentiels à la valorisation et l’exploitation des résultats générés au sein de ce projet. AXELERA, cluster français rassemblant 400 acteurs industriels et académiques dans les domaines de la chimie et de l’environnement, devrait être impliqué dans la valorisation des acquis de ce projet, en favorisant leur dissémination vers les entreprises chimiques. Ce projet bénéficiera aussi des plateformes nationales REALCAT, AXELONE et MEPI.

Projet connecté à la scène internationale via le symposium international de la chimie verte (ISGC). La coopération avec d’autres contrées, en particulier Louvain (Belgique, conception catalytique), Aix-la-Chapelle (Allemagne, catalyse homogène) Valence (Espagne, chimie raffinée) sera renforcée.

Attendus : cinq brevets, 5 à 7 propositions de nouveaux produits et solvants, 5 à 7 propositions de briques technologiques ou preuves de concepts, logiciels et outils de contrôle