Un an après son lancement, le laboratoire commun de recherche (LCR) CARMEN a dressé un premier bilan de l’avancement de ses travaux et défini le programme à venir lors du comité de pilotage qui s’est tenu le 8 juillet 2020. En dépit d’une année perturbée par le COVID, le LCR a connu une belle année de démarrage tant sur le plan humain que scientifique.
Un consortium cohérent : 40 chercheurs, un projet scientifique
Pour poursuivre les objectifs du projet scientifique engagé, le consortium a réuni de nombreux partenaires académiques et industriels : 40 chercheurs étaient impliqués sur 5 sites différents, ce qui représentait un défi sur le plan opérationnel.
Pilotées dans une logique collaborative, les équipes partenaires ont démarré leur travaux et intensifié leurs échanges, ce qui a conduit à la consolidation et à la dynamique du consortium ainsi qu’au renforcement de la cohérence d’ensemble et du projet scientifique. Cette dynamique scientifique de qualité a déjà conduit à la valorisation des premiers résultats.
Transformation de la boehmite : Les premiers résultats de l’imagerie 3D
La structure des pâtes de boehmite - matériau qui se transforme en alumine, un support de catalyseur incontournable utilisé en catalyse hétérogène dans le domaine du raffinage - est encore mal connue aux grandes échelles. Le LCR vise à comprendre l’évolution structurale de la boehmite, de la suspension à l’extrudé.
De fait, après avoir étudié la densification des suspensions de boehmite par un couplage des approches DLS (diffusion dynamique de la lumière) et SAXS (diffusion des rayons X aux petits angles), techniques de caractérisation permettant d’obtenir des données à une échelle globale, les équipes de recherche ont élaboré différentes suspensions de boehmite permettant la validation d’une suspension type.
La structure des pâtes de boehmite a également fait l’objet d’une étude 3D multi-échelle de sa morphologie et texturation au cours des différentes étapes de préparation de l’alumine, donnant lieu à une première reconstruction de la structure tridimensionnelle d’un échantillon type.
Méthode de reconstitution des systèmes poreux : 3 campagnes d’imagerie en renfort
Pour comprendre le transport moléculaire et/ou colloïdal au sein de milieux poreux, le LCR ne focalise pas son étude sur les sols naturels, trop complexes. Les équipes de recherche devaient donc poser les jalons nécessaires au développement d’une méthode de préparation de milieux poreux mixtes encore à définir.
Pour ce faire, des systèmes reconstitués d’argile et de particules de silice de taille variable ont fait l’objet d’une étude géométrique multi-échelle au travers de trois campagnes d’imagerie - TEM (microscopie électronique en transmission), SAXS et ligne de lumière Anatomix de SOLEIL (dédiée à la tomographie aux rayons X, à l'échelle micro- et nanométrique ) - , afin de mettre en place plusieurs protocoles de préparation. Ces derniers permettent désormais soit d’associer des grains d’argile avec des grains de silice, soit de générer des enrobages des silices par une couverture d’argile.
Zéolithe : des publications éclairantes en amont de la modélisation
Dans ce domaine, le travail du LCR a essentiellement consisté à préparer les travaux de modélisation à venir. Les publications de Céline Chizallet en particulier ont permis de faire avancer l’état de l’art sur le sujet : une publication a fait état des résultats de l’étude de modélisation théorique sur les zéolithes concernant l’élaboration par DFT (théorie de la fonctionnelle de la densité) de modèles de surface externe de la zéolithe ZSM-5, une autre a porté sur la modélisation de catalyseurs zéolithiques complexes.
Quatre projets ont par ailleurs été déposés à l’ANR dont un a passé la 1re phase de sélection. Ces premières avancées, réalisées dans un contexte de pandémie, augurent des développements prometteurs.
