Numéro 54 de Science@ifpen - La recherche fondamentale au service de l’innovation

Les catalyseurs hétérogènes sont des matériaux qui rendent chimiquement possibles et économiquement viables d’innombrables procédés industriels au service de problématiques énergétiques et environnementales, comme par exemple la production de carburant et la qualité de l’air (véhicules, bâtiments). Leur mise en œuvre se confronte à deux enjeux scientifiques majeurs : (1) l’identification des propriétés chimiques, structurales et morphologiques d’un catalyseur optimal , (2) l’évolution de ces propriétés au cours du cycle de vie du catalyseur (synthèse, mise en forme, utilisation, recyclage)...

Les biocarburants sont une composante de la transition vers les énergies renouvelables, et une voie efficace de décarbonation des transports. Ils sont toutefois produits à partir de charges dont la composition peut affecter les matériaux des équipements employés pour leur transformation. C’est ainsi que, par exemple, le procédé d’hydrotraitement des huiles végétales et des graisses animales engendre une exposition à des concentrations élevées de composés oxygénés, naturellement présents dans la charge initiale ou provenant de leur transformation...

L’injectivité dans les formations géologiques est un enjeu connu de longue date dans la production pétrolière (récupération assistée) mais qui perdure dans des domaines d’activités liés aux énergies nouvelles et au climat (géothermie, stockage souterrain de CO2, etc.). Les pertes d’injectivité, qui résultent du colmatage des formations géologiques, sont un problème récurrent lié au fait que les eaux réinjectées sont fréquemment chargées en éléments organiques et minéraux en suspension, sous forme de particules colloïdales...

Les données de spectroscopie proche infrarouge (SPIR) font l’objet de traitements mathématiques, via des approches chimiométriques en utilisant généralement un modèle de type Partial Least Squares (PLS). Cette méthodologie linéaire cherche à établir une relation statistique, représentée par la covariance maximale, entre une variable explicative X et la variable expliquée y. Elle a fait ses preuves à IFPEN pour prédire les propriétés de produits pétroliers et, depuis quelques années, elle a suivi le virage des nouvelles technologies de l'énergie (NTE)...

Les procédés utilisant la catalyse hétérogène1 nécessitent la conception et le développement de matériaux innovants, aux propriétés mécaniques et texturales contrôlées, pour réaliser des supports de catalyseurs efficaces. En effet, la microstructure poreuse de ces supports est déterminante dans la performance du catalyseur supporté, puisqu’elle affecte fortement la résistance mécanique du support et les phénomènes de transferts impliqués...

Les lignes d’ancrage sont des éléments essentiels pour la stabilité des structures flottantes en mer, comme celles supportant des éoliennes. Elles sont le plus souvent constituées de câbles en acier reliés par une chaîne à la plateforme (aussi appelée « flotteur »). De nouvelles solutions sont étudiées, dans lesquelles le câble est directement connecté au flotteur, permettant ainsi d’éliminer la chaîne qui s’avère être un point faible mécanique, et de simplifier cette liaison...

Le trafic routier urbain est une source significative d’émissions de polluants qui impacte la qualité de l’air. Pouvoir prédire la dispersion de ces émissions représente un enjeu important à la fois pour évaluer les expositions réelles et pour aménager les plans de circulation. Dans ce but, un travail doctoral  a proposé une chaîne de modélisation permettant de simuler les écoulements fortement turbulents à l’échelle micro-urbaine et d’obtenir des cartes spatiales bi-dimensionnelles de concentration de polluants...

Le calcul haute performance ou HPC (High-Performance Computing) est un champ scientifique qui concerne à la fois les mathématiques et l’informatique, et dont l’application touche de nombreux domaines tels que l’énergie, la mobilité ou l’environnement. Dans tous ces domaines, le besoin de simuler des phénomènes physiques à grande échelle s’appuie en effet sur des modèles mathématiques qui sont gourmands en temps de calcul et en espace de stockage...

Alors que l’Union Européenne vise la neutralité climatique d’ici 2050 (c’est-à-dire zéro émission nette de gaz à effet de serre), les émissions mondiales de CO2 liées aux transports, qui représentent un quart du total, continuent à augmenter. Pour remédier à cela et faire face à l’urgence climatique, les améliorations technologiques ou la taxe carbone ne semblent pas suffisantes, et un changement est également nécessaire en matière de comportement...