10.06.2024

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Pierre Porot    Pierre Porot
    Directeur de la Direction « Conception Modélisation Procédés »

 

 

  Frédéric Augier  Frédéric Augier
    Adjoint Scientifique de la Direction « Conception Modélisation Procédés »

 

  

L’ambition du groupe IFPEN pour les prochaines années consiste à consolider sa position d’acteur majeur de la transition énergétique, de l’économie circulaire et de la décarbonation, en développant des technologies innovantes à la fois vertueuses écologiquement et viables économiquement. Dans ce contexte, la vocation de la Direction Conception Modélisation Procédés est d’accompagner la montée en échelle des concepts procédés innovants développés souvent en collaboration avec différentes Directions d’IFPEN ou des partenaires externes.

Ce numéro présente un panorama des compétences hébergées dans la Direction à travers sept articles. Ils illustrent comment les compétences fondamentales du Génie de Procédés ont permis de migrer des activités historiques sur les hydrocarbures vers les nouveaux domaines tels que la synthèse de matériaux de batteries, le captage de CO2 ou la conversion enzymatique de la biomasse. Certains articles mettent aussi l’accent sur l’usage d’outils de calculs porteurs d’innovation, tels que la Mécanique des Fluides Numérique, le Machine Learning, et les derniers développements liés à la Programmation Linéaire.

En outre, les sujets sélectionnés couvrent une très large gamme d’échelles spatiales (des enzymes aux démonstrateurs industriels) et de TRLs (Technology Readiness Levels), et montrent la diversité de compétences, d’outils et de travaux nécessaires aux futurs développements technologiques d’IFPEN. 
   

 


 

Modélisation de la fabrication par précipitation - Un besoin pour les supports de catalyseur

Dans les procédés de transformation chimique mettant en œuvre une catalyse hétérogène, la phase active, qui accélère les transformations des molécules, est souvent déposée sur un support poreux. Celui-ci est doté d’une surface interne importante, permettant ainsi d’accueillir un grand nombre de sites actifs dans un faible volume. Ce support poreux est très souvent de l’alumine et doit à la fois avoir une tenue mécanique et une résistance thermique adéquates, et favoriser un transfert approprié de masse et de chaleur. Ces propriétés dépendent fortement de la texture du support, laquelle résulte du procédé de fabrication...

Modélisation de la fabrication par précipitation - Une compétence pour la production de matériaux pour les cathodes de batteries

Fortes des connaissances acquises sur la synthèse par précipitation de l’alumine pour les catalyseurs hétérogènes, les équipes d’IFPEN se sont lancées sur la synthèse des précurseurs de matériaux actifs pour les cathodes (pCAM) de batteries Li-ion. En effet, ces matériaux aussi sont obtenus par précipitation dans des cuves agitées, ce qui présente certaines similitudes avec la synthèse de l’alumine (phénomènes de nucléation, croissance et agglomération). Ils offrent néanmoins leur lot de défis qui ouvrent autant de nouvelles voies de recherche...

Les procédés se font mousser

Les mousses solides, à base de métaux ou de céramiques, sont des structures poreuses dont l’usage est relativement nouveau dans le domaine des procédés chimiques, et qui sont étudiées à IFPEN depuis quelques années déjà. De par leur texture 3D, constituée d’une multitude de cavités sphériques juxtaposées (familière dans le domaine de la catalyse hétérogène), ces structures présentent un fort taux de porosité (environ 70-80 %) et une grande surface spécifique. Ceci leur confère a priori de très bonnes performances de transfert externe...

Fox-Prod : bien combiner les unités pour des procédés optimisés

Dans le secteur de l’énergie et de la chimie, la conversion des matières premières en produits finis ou semi finis se fait par l’enchaînement de procédés qui, au travers d’unités dédiées, comprennent chacun des étapes de conversion des flux entrants et de séparation des produits de sortie. Dans un contexte industriel où la priorité est mise sur l’optimisation de l’utilisation des ressources et sur la réduction de l’empreinte environnementale, la capacité à redéfinir et à optimiser l’agencement des unités est apparue essentiel à IFPEN qui a développé un outil pour cela...

Mieux comprendre la désactivation enzymatique durant l’hydrolyse de la biomasse lignocellulosique

Motivé par la recherche de technologies innovantes dans le domaine du transport, IFPEN développe, depuis de nombreuses années, de nouveaux procédés de production de biocarburants (Vegan®, Futurol®, BioTfueL®) et participe à leur commercialisation. Parmi les différentes voies étudiées, la filière de production de bioéthanol à partir de ressources lignocellulosiques a de nombreux atouts à faire valoir...

Valoriser les enseignements du «monde fossile» au bénéfice des procédés plus verts

IFPEN est un leader mondial dans le développement de l’hydrotraitement de charges fossiles pour la production de carburants propres. Des procédés de la même famille s’appliquent désormais à une plus grande diversité charges : pyrolysats de plastique ou de pneus, dans le contexte du recyclage chimique, huiles végétales pour produire des biocarburants, etc. Pour que ces procédés soient eux-mêmes éco-efficients, au-delà du bénéfice environnemental recherché, leurs conditions opératoires doivent être optimisées par l’utilisation de modèles cinétiques ou hybrides, en fonction des charges utilisées et des spécifications recherchées pour les produits visés...

Conception de procédé et Démonstration industrielle, les 2 faces d’une même pièce

D’après le scénario NZE (Net Zero Emission) de l’IEA, le déploiement du CCUS (Carbon Capture Utilisation and Storage) doit s’accélérer pour passer d’environ 40 Mt de CO2 captées au niveau mondial en 2022 à 1 Gt en 2030. Parmi les solutions développées, le captage en postcombustion au moyen de solvants est, à ce jour, considéré comme l’une des plus robustes, efficaces et pertinentes. C’est ainsi qu’est née la solution DMX(TM), qui répond au besoin de disposer de technologies efficaces et économiques. Fruit de plus de 10 ans de recherche à IFPEN, cette technologie arrivant en phase finale de développement, avait besoin d’être démontrée dans un cadre industriel réel...