Newsletter Cyclann, pôle recherche et ingénierie – Faits marquants scientifiques 2018

PROJETS AXE « TRAITEMENT ET VALORISATION DES RESSOURCES »

Cyclann a poursuivi ses travaux de recherche sur les évaluations des risques biologiques et optimisation des procédés de traitement de l’air intérieur dans les systèmes de conditionnement d’ambiances de l’industrie agro-alimentaire (AIRCOOL) [1]. Parmi les procédés conventionnels de traitement des polluants de l’air en agroalimentaire on peut citer des procédés comme le dépoussiérage, les procédés destructifs (oxydation thermique et dégradation biologique) ou les procédés de transfert du polluant dans une phase liquide (lavage de gaz – absorption) ou sur un garnissage solide (adsorption sur charbon actif). Ces procédés trouvent cependant très vite leurs limites devant la complexité des mélanges de polluants à traiter (polluants chimiques, physiques et microbiologiques), la variabilité des paramètres tels que les débits, les molécules en présence, l’humidité, le taux de poussières… ou encore la spécificité liée au site industriel (espace, voisinage, centralisation des captations…). Il devient alors nécessaire de mettre en oeuvre des couplages de procédés propres, économes et adaptés à la problématique complexe de la qualité de l’air dans les atmosphères confinées en présence d’un risque sanitaire. À ce jour, il existe plusieurs technologies émergentes et prometteuses proposant d’apporter une solution à ce problème. Parmi celles-ci, le couplage photocatalyse/plasma laisse apparaître des perspectives intéressantes en termes de dégradation/minéralisation des polluants chimiques et inactivation des microorganismes. En collaboration avec l’ISCR (CIP-ENSCR), l’objectif du projet pour Cyclann est de tester/développer un procédé couplant photocatalyse/plasma froid pour le traitement de la pollution de l’air intérieur dans l’industrie agroalimentaire, d’évaluer les risques sanitaires, et d’acquérir des connaissances sur les modes de dégradation. En 2018, un état de l’art réalisé par des étudiants ingénieurs et encadré par 2 enseignants-chercheurs de Cyclann (A. Kane et AV. Jung) a permis de lister les réglementations internationales d’hygiène avec leur mode d’emploi, les principaux polluants retrouvés dans les IAA et de discuter autour des principales normes de contaminants autorisés ainsi que leurs méthodes d’évaluation spécifiques. Toujours dans cet axe, une collaboration vient de se concrétiser avec le Laboratoire Génie de la réaction de l’USTHB-Alger. Cela se traduit par l’accueil d’une doctorante D. Haddouche.

Cyclann a amorcé un sujet de recherche portant sur l’élaboration et la caractérisation de matériaux semi-conducteurs pour le traitement d’effluents hospitaliers dans le cadre de l’intensification d’un procédé photocatalytique (stage de 4 mois de master 1 recherche de Latifa Chafiq, Université de Clermont-Ferand, encadré par 2 enseignants-chercheurs de Cyclann : A. Kane et A.-V. Jung). Une démarche d’intensification de procédé a été suivie dans le cadre de ce stage et a permis dans un premier temps d’élaborer des catalyseurs fonctionnels/photoactifs dans le domaine du visible (opportunité de l’utilisation de la lumière naturelle), durables et respectueux de l’environnement. Dans un second temps, ces catalyseurs ont été testés pour l’élimination d’une molécule modèle (carbamazépine). L’objectif étant de sélectionner le meilleur candidat (parmi ces catalyseurs synthétisés) pour le traitement futur d’effluents hospitaliers réels et pour la mise en œuvre dans des réacteurs continus.

Ces travaux sont en train de se poursuivre avec le concours d’un collègue de l’institut de Chimie de Clermont Ferrand sur l’expertise « matériau » (Pierre BONNET MCF HDR – Équipe MI – Matériaux Inorganiques). Un article scientifique est en cours de rédaction sur ce sujet.

[1] Tremplin Carnot Agrifood Transition – AMI 2017 ressourcement, partenaires ISCR (CIP-ENSCR), IRSET (LERES), Pôle Cristal, participation A. Kane, A.-V. Jung (Unilasalle Rennes – EME)

Photos ci-dessous : synthèse de catalyseurs : projet effluents hospitaliers


PROJETS AXE « FLUX ET EVALUATIONS ENVIRONNEMENTALES »

Cyclann a poursuivi ses travaux de recherche sur les nouveaux outils de planification territoriale, dans un objectif de mise en œuvre de synergies de mutualisation énergétique (OPTIMISME)[1]. L’objectif du projet était de développer des outils et méthodes d’aide à la décision pour développer des synergies de mutualisation énergétique (telles que réseaux de chaleur, unités collectives de biomasse, valorisation d’énergie fatale, systèmes intelligents de gestion des consommations, solutions de partage des ressources énergétiques, etc.), qui peuvent émerger d’initiatives plus larges d’économie circulaire dont le bienfondé environnemental est communément admis mais rarement mesuré de manière explicite. Il prend la forme d’une recherche-action en lien direct avec les démarches d’écologie industrielle et territoriale (EIT) en cours sur la zone industrialo-portuaire (ZIP) de Saint-Nazaire/Montoir-de-Bretagne/Donges (44), qui prennent place au sein d’un territoire ayant initié plusieurs démarches à vocation d’efficacité énergétique. La contribution d’Unilasalle-EME se termine fin 2018 sur le projet. Elle aura permis de faire émerger (i) des synergies issues de l’articulation entre planification urbaine et énergétique (ii) d’établir les éléments nécessaires à la définition du système (i.e., périmètre et base de comparaison) ainsi qu’un inventaire spatialisé des flux pour l’évaluation des performances environnementales de synergies par Analyse du cycle de vie (ACV).

Cyclann a démarré en 2018 un projet sur la valorisation des cendres de chaudière biomasse pour l’élaboration de matériaux composites pour le génie civil (BIMGC). Cette étude fait suite à un projet démarré en 2016 par H. Djelal avec le laboratoire LGCgE de l’IUT de Béthune. L’Union européenne s’est fixée l’objectif de satisfaire 20 % de sa consommation finale d’énergie par les énergies renouvelables à l’horizon 2020. Cette ambition se traduit par une cible de 23 % pour la France déclinée par filière : chaleur (géothermie, biomasse, solaire, pompes à chaleur, part renouvelable des déchets) à 33 %, électricité à 27 % et transports à 10.5 %. Le développement de la filière biomasse entraîne donc de plus en plus de production de cendres.  La filière agricole est actuellement la principale voie de valorisation. Mais les coûts de stockage ou les frais d’épandage conduisent à trouver d’autres voies pour valoriser ces sous-produits. La filière BTP serait une possibilité pour valoriser ces sous-produits. Un consortium s’est créé, composé du laboratoire LGCgE de l’IUT de Béthune (62), le Laboratoire Cyclann de UniLaSalle-EME (35), le pôle Sciences des Matériaux de la Faculté Polytechnique de Mons (Belgique), le CERIB (Centre d’Etudes et de Recherches de l’Industrie du Béton (28), l’entreprise Biallais Industries (62) fabricant de blocs béton et Dalkia Bois Energie Nord Ouest (59) leader du service énergique, se propose de valoriser ce sous-produit dans le cadre d’un projet GRAINE-ADEME[2] L’équipe est chargée de la partie étude des flux, de l’étude environnementale et de la caractérisation sanitaire des cendres et des bétons.

Cyclann a intégré le projet de recherche lancé en octobre 2018 par la Fondation Bâtiment Energie portant sur l’élaboration de critères et indicateurs pour le développement de bases scientifiques à la caractérisation de l’économie circulaire dans le secteur du bâtiment. Pour répondre, dans le secteur du bâtiment, aux objectifs de la transition énergétique pour la croissance verte, la Fondation Bâtiment-Energie souhaite favoriser le développement de l’économie circulaire dans le secteur du bâtiment, via la mise en œuvre d’un Atelier de travail dédié au développement de critères et indicateurs servant de bases scientifiques à sa caractérisation. La recherche portera plus spécifiquement sur l’intégration dans des projets de construction de matériaux ou produits issus de filières courtes ou issus d’une logique d’allongement du cycle de la matière.

[1] Labélisé par : Pôle Mer Bretagne (projet « port du futur », EMC2), Porteur : Akajoule, Partenaires : EME, Grand Port Maritime de Nantes Saint-Nazaire, Carene Saint-Nazaire Agglo, ADDRN, EICOsystème, Financement : ADEME (Programme Energie durable), Post-doctorante : Audrey Tanguy (Encadrement Unilasalle-EME : JB BAHERS : 100%)

[2] (AAP GRAINE, Porteur du projet : LGCgE – IUT Béthune, Partenaire : UniLaSalle-EME, UMONS – Sciences des matériaux, Biallais Industries, Dalkia Nord Ouest,  – Bois Energie, CERIB, B2E, Cd2e. UniLaSalle-EME : coordinateur d’un lot, Hayet Djelal (72%), Karine Dufossé (14%), Thierry Henrion (7%) Vincent Augiseau (7%), Durée du projet : 24 mois).