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Thème 2 : Fluidisation pour l’Energie, CVD et Nouveaux Matériaux

Contact : Mehrdji HEMATI

Fluidisation et procédés pour produire des matériaux solides, de haute performance et éco-responsables

- Les travaux de recherche sont déclinés selon les 4 thèmes suivants :

  • Hydrodynamique et transfert dans des réacteurs/échangeurs gaz-solide
  • Mise en forme et traitement de surface
  • Procédés d’élaboration de matériaux
  • Génie de la réaction chimique en lit fluidisé.

Un programme de recherche et de développement collaboratif

- Énergie et environnement

  • Dans le domaine de l’énergie et de l’environnement les études ont porté sur :
    • Gazéification de la biomasse en lit fluidisé circulant : production de biocarburants gazeux (projet GAYA, coordonnateur GDF-SUEZ, financement : l’ADEME et la Communauté Européenne, Thèses M. Detournay 2012, Post-Doc X. Nitch 2013-2014, Thèses S. Pecate et M. Morin démarrées en 2014).
    • Stockage d’énergie solaire concentrée : nouveau récepteur solaire à suspension dense de particules (1 brevet commun PROMES (Odeillo) et l’INPT-LGC en 2010 [1], financement : Programme Energie du CNRS, Projet PARTISUN et Projet Européen CSP2, thèse B. Boissière).
    • Optimisation énergétique des opérations de séchage dans la chaîne de fabrication du PVC en poudre (collaboration INEOS, thèse A. Aubin 2014).
    • Transport par fluidisation en phase hyper dense de matériaux pulvérulents (2 brevets, collaboration Rio Tinto Alcan, Thèse G. Turzo 2013).
    • Nouveau procédé de décarbonatation en lit fluidisé circulant : Procédé innovant de concentration du CO2 intégré à la cimenterie (1 brevet commun INPT-LAFARGE [2], collaboration Lafarge, Thèse S. Wahl démarrée en 2014).
    • Recyclage et valorisation des matériaux de construction, en particulier le béton de démolition (projet COFRAGE du programme de recherche ANR-ECOTECH 2009 ; thèse N. Lippiatt 2013).


Gazéification de la biomasse en lit fluidisé circulant (projet GAYA).

- Nouveaux matériaux

  • Les travaux dans ce domaine sont axés sur :
    • Micro encapsulation des vitamines (2 brevets, collaboration la société DSM, Thèse F. Laboulfie 2013),
    • Nouveau procédé de l’élaboration-génération de particules microniques ou nanométriques en voie sèche (Thèse R. Lakhal démarrée en 2012). Procédé de CVD en lit fluidisé. Il permet de revêtir des poudres par différents matériaux.
  • Parmi les différents sujets traités, on peut citer :
    • les phénomènes de nucléation/croissance de nanoplots de silicium déposés sur nanotubes de carbone pour produire des matériaux pour anode de batteries Li-ion, en collaboration avec le CEMES (thèse N. Coppey 2013).
    • les dépôts de métaux sur nanotubes de carbone, en vue de fabriquer des charges conductrices de composites polymères, pour le développement de matériaux multi fonctionnels innovants (projet FUI en collaboration avec Safran, EADS, Airbus,… et le LGP/ENIT, thèse P. Lassègue démarrée en 2013).
    • le dépôt d’un revêtement barrière de silicium sur poudres très denses de tungstène, simulant un combustible nucléaire (collaboration avec le CEA Cadarache, thèse F. Vanni qui sera soutenue en 2015).


Nouveau récepteur solaire à suspension dense de particules (Projet Européen CSP2).

  • CVD sur substrats plans concernent :
    • la synthèse par CVD catalytique de graphène sur feuille de cuivre et mousse de nickel, pour des applications en tant qu’électrodes d’OLED et de batteries Li-ion (projet européen de type FP7-NMP-2009-Small appelé GRENADA : Graphene for Nanoscaled Applications, porté par le CEA/Leti, Thèse P. Trinsoutrot 2014). Ce travail se poursuit en étudiant d’autres catalyseurs et pour d’autres applications, notamment les micro-capteurs (collaboration avec le LAAS et l’équipe capteurs électrochimiques du LGC ; post doc Fermat de L. Assaud en 2015).
    • la mise au point d’un réacteur CVD pour déposer une couche barrière d’alumine sur substrats complexes (collaboration avec le CIRIMAT et la société Saint Gobain Desjonquères, thèse P.L. Etcheparre 2015). Cette thématique fait aussi partie d’un projet RTRA STAE (Réseau Thématique de Recherche Avancée en Science et Technologie pour l’Aéronautique et l’Espace) de Toulouse, appelé VIMA (Vieillissement de Matériaux Avancés).


CVD catalytique de graphène : (a) Le réacteur CVD de synthèse de graphène– (b) Flocons de graphène monocouche déposés sur feuille de cuivre – (c) réseau de graphène 3D multi-couches déposé sur mousse de nickel.