Les eaux usées se sont révélées des sources importantes de micropolluants en lien avec la consommation de produits manufacturés. Leur traitement est basé sur des procédés pouvant conduire à la dégradation partielle de ces molécules, générant des produits de transformation (TP) relativement stables et toxiques, susceptibles de se retrouver à la fois dans les boues et effluents liquides. Jusqu’à présent, les données sur les TP restent rares et se limitent à quelques composés. TRANSPRO propose d’étudier la formation des TP, en développant des méthodes innovantes de screening, utilisant des outils à la fois chimiques (Spectrométrie de Masse Haute Résolution) et biologiques (tests in vitro). Il étudiera l’ensemble du système de traitement des eaux usées (des entrées de STEP) jusqu’aux écosystèmes aquatiques naturels, en se concentrant sur différents types de procédés de traitement ainsi que sur les procédés naturels (biodégradation, photo-oxydation) pouvant donner lieu à des transformations. TRANSPRO devrait permettre d’améliorer nos connaissances sur la nature, l’origine et la dynamique des TP. Il permettra également de classifier les procédés de traitement des eaux usées par rapport à leur tendance à générer des TP et d’aider à sélectionner le processus le plus efficace en termes de dégradation des contaminants parents mais minimisant la formation des TP.

• BIOMECALIX : Un nouveau procédé de biolixiviation mécaniquement assisté

Partenaire : BRGM

Correspondant : Laurent Cassayre

Les procédés de récupération de métaux d’intérêt provenant de minerais ou de déchets électriques et électroniques (« la mine urbaine ») font appel à des opérations d’hydrométallurgie. En collaboration avec le Bureau de Recherches Géologiques et Minières, une équipe du Laboratoire de Génie Chimique cherche à accélérer les phénomènes liés à la dissolution de ces solides dans une phase aqueuse. La méthodologie développée dans ce projet ANR « BIOMECALIX » s’appuie sur des expérimentations guidées par des calculs thermodynamiques (prédisant la nature des réactions) et cinétiques (prédisant la vitesse des réactions).

• Healthyglass : Surfaces de verre performantes et durables pour la pharmacie

Partenaires : CIRIMAT, CEMTHI Orléans, sSociété SGD Pharma

Correspondant : Brigitte Caussat

• IMPHOCHEM : Imine Photochemistry: Photoinduced radical reactions of imines

Partenaires : ICMR (Reims) Hiroshima Univ.

Correspondant : Karine Loubière

La photochimie est devenue une voie de synthèse incontournable de la chimie verte en donnant accès à un haut degré de complexité moléculaire, souvent en une étape, et dans des conditions plus sures et respectueuses de l’environnement. Dans le projet ANR « IMPHOCHEM » porté par l’Institut de Chimie Moléculaire de Reims et impliquant l’université d’Hiroshima, une équipe du Laboratoire de Génie Chimique travaille sur le développement de micro-photoréacteurs éclairés par un rayonnement UV-B émis par des LED (« flow photochemistry »), pour améliorer et orienter la synthèse de molécules bio-actives à partir d’acides aminés issus de la biomasse. La maîtrise des conditions d’écoulement, de température et d’irradiation lumineuse apportée par cette nouvelle technologie va aider à la compréhension des mécanismes élémentaires impliqués et à la transposition de ces transformations photochimiques à plus grande échelle.

• MemScCO2  : Membrane processes in ScCO2 medium for economical supercritical processes

Correspondant : JC Remigy

Le LGC développe une technologie innovante destinée à remplacer les solvants dans les procédés de l’industrie chimique. Cette technologie propre, basée sur l’utilisation du CO2 supercritique, souffre encore d’une consommation énergétique mal maîtrisée. Deux équipes du LGC, spécialisées dans les procédés du CO2 supercritiques et dans les technologies membranaires, collaborent pour coupler ces deux technologies dans le cadre de l’ANR MemScCO2 démarrée novembre 2018. Le but est ici de diminuer les coûts de compression mécanique liées à l’utilisation de hautes pressions (quelques centaines de bars) en limitant la décompression lors du recyclage du CO2. Ainsi la durabilité de ce nouveau procédé, propre et économe en énergie, sera-t-elle assurée.

• MICROBE  : Etude spatiotemporelle des biofilms électroactifs multi-espèces à l’échelle microscopique par une approche microfluidique et optique

Partenaires : LETI (CEA Grenoble), LEMIRE (CNRS-CEA Marcoule)

Correspondant : Benjamin Erable

Les biofilms électroactifs sont exploités en association avec des systèmes électrochimiques pour la production d’énergie (piles microbiennes, production d’hydrogène). Si les conditions macroscopiques environnementales commencent à être connues, les processus et les mécanismes fondamentaux responsables de la formation et de l’évolution des biofilms électroactifs « multiespèces » sont encore entachés de zone d’ombre. Le projet MICROBE , propose de les éclaircir à l’échelle microscopique par une approche originale couplant des méthodes d’électroanalyse et des méthodes optomicrofluidiques (LGC (BIOSYM- Ingénierie des biofilms et GIMD- Comportement et structuration d’interfaces), LEMIRE (CEA Cadarache) et le LETI (CEA Grenoble)) L’adhésion des bactéries, la colonisation, la structuration tridimensionnelle des biofilms sur les électrodes sera suivie en temps réel par microscopie optique. L’activité électrochimique des cellules adhérées et/ou des biofilms sera monitorée par la mesure en continu du courant d’échange sur la surface des électrodes. Ces méthodes-là ne sont pas destructives des biofilms, elles offrent vraiment la possibilité d’accéder à un suivi dynamique de la structuration physique et de l’activité électrochimique des biofilms. D’autres questionnements clefs comme la « dynamique des populations bactériennes », l’évolution de la « composition chimique » du biofilm (essentiellement les substances exo polymériques) ou encore du « transport de molécules solubles » dans le biofilm, seront également renseignés au cours du projet à des moments importants de la vie des biofilms.

• MICROVISCOTOR : Mesure in situ des micro viscosités dans des systèmes complexes en utilisant des rotors moléculaires.

Partenaires :LOF, IMRCP

Correspondant :Yaocihuatl Medina-Gonzalez

• MUSCOFI : Multi-scale Multi-phase Phenomena in Complex Fluids for Energy Industries

Partenaires : LCPQ (UPS), IRSTEA (Antony)

Correspondant : Olivier Masbernat

Le comportement des fluides polyphasiques intervenant dans le transport et le stockage de l’énergie est régi par des phénomènes allant de l’échelle moléculaire à celle du procédé. Dans le projet ANR « MUSCOFI », réalisé en collaboration avec l’UCP-ENSTA, le LCPQ et le GPAN-IRSTEA, une équipe du Laboratoire de Génie Chimique étudie plus particulièrement comment les composés solides des pétroles (asphaltènes) et des additifs tensio-actifs agissent sur la stabilité d’émulsions eau/huile et la formation d’hydrates de gaz, à l’aide d’outils microfluidiques associés à des techniques d’analyse par diffusion et diffraction de rayons X. La compréhension de ces mécanismes aux interfaces permettra de prédire les comportements d’écoulement, la cinétique de changement de phase et les transferts de chaleur et de masse dans ces systèmes complexes.

• OSMOCHIP : Osmotic Stress on chip: an innovative tool to screen complex fluids at the nanoliter scale

Partenaires : LOF, Solvay

Correspondant : Yannick Hallez

Nous travaillons avec le LOF de Bordeaux et la société Solvay sur le développement de puces microfluidiques innovantes permettant de réaliser des compressions osmotiques de fluides complexes et en des temps très courts, de l’ordre de l’heure, alors que la même technique sur paillasse demande des semaines. Ceci permettra d’établir le diagramme des phases de nouvelles formulations ainsi que de caractériser leurs propriétés de transport comme leur rhéologie et le coefficient de diffusion collectif de la phase discrète. Les challenges du projet sont la synthèse in-situ de membranes de dialyse robustes, sélectives, et avec des propriétés de surface adéquates dans les micro-canaux ainsi que la modélisation de la dynamique de la compression qui permettra d’extraire les propriétés de transport du fluide complexe. L’automatisation et la parallélisation du système seront ensuite prises en charge par Solvay avec pour objectif le screening à haut débit de nouvelles formulations.