Sciences des Processus Industriels et Naturels

Technologies des poudres

L’objectif est d’établir le lien entre les propriétés macroscopiques (coulabilité, progression d’une réaction, etc.) et les caractéristiques microscopiques des particules (taille, forme, composition) ainsi que celles du fluide porteur (régime d’écoulement, température, pression, composition, etc.).

Ces travaux s’appliquent :

• aux poudres et grains en milieu gazeux,
• aux pâtes concentrées telles que les ciments et bétons.

Réactivité des poudres

Cet axe vise à comprendre, modéliser et maîtriser les réactions gaz-solide, essentielles dans de nombreux procédés industriels (fabrication additive, chimie, métallurgie, énergie, etc.). Les travaux portent sur la caractérisation de la réactivité chimique, l’identification des mécanismes réactionnels, la modélisation des transformations dans les solides et la simulation de réacteurs industriels.

L’analyse d’images joue un rôle central pour caractériser les milieux dispersés (particules, bulles, gouttes), avec des méthodes avancées de détection, mesure et modélisation. Ces outils permettent de générer des jumeaux numériquesafin de mieux comprendre l’évolution des systèmes et d’optimiser les procédés à différentes échelles.

Capteurs de gaz

Les activités de recherche concernent les propriétés électriques des solides en interaction avec un gaz, et se déclinent du point de vue applicatif dans le développement de capteur de gaz et de particules.
Ces travaux s’intéressent aux propriétés électriques des solides en interaction avec des gaz, dans le but de développer des capteurs de gaz et de particules performants.
Les recherches couvrent :

• la modélisation des interactions gaz-solide,
• la conception de capteurs chimiques à base de matériaux semi-conducteurs ou conducteurs ioniques (via sérigraphie, jet d’encre, etc.),
• la caractérisation en laboratoire et sur site (bancs de test),
• le traitement et l’analyse des données.

Géo-procédés

Cet axe explore les interactions entre les systèmes géologiques et les procédés industriels, avec une approche interdisciplinaire ancrée dans les enjeux de durabilité.
Il comprend trois volets :

• Phytomanagement : utilisation des plantes pour stabiliser les polluants dans les sols et comme indicateurs de la contamination par les métaux.
• Hydrogéologie : modélisation des flux hydriques, vulnérabilité des aquifères et outils d’aide à la décision pour la gestion des ressources en eau.
• Hydrométallurgie : conception et optimisation de procédés pour la valorisation de matières solides (minerais, déchets, sols) et le recyclage des effluents.

Cristallisation

Cet axe vise à comprendre et modéliser les phénomènes de cristallisation, depuis la thermodynamique jusqu’à la cinétique des processus tels que la germination, la croissance, l’agglomération et la fragmentation. Les recherches portent également sur l’influence des conditions d’agitation et de géométrie des réacteurs sur la distribution granulométrique des cristaux.​

Les travaux s’appuient sur des réacteurs multi-instrumentés, allant de l’échelle laboratoire à des pilotes semi-industriels, équipés de sondes FBRM, ATR-IR, Raman, de microscopes et de chromatographes en ligne. Les applications couvrent la précipitation d’espèces minérales, la formation d’hydrates de gaz pour la climatisation, la capture de CO₂, le traitement des eaux et l’assurance de l’écoulement dans le transport pétrolier offshore.​

Analyse d’images

Cet axe développe des méthodes pour traiter, analyser et modéliser des images de milieux dispersés (particules, gouttes, bulles, pores), en vue de caractériser matériaux et procédés.​
Les travaux portent sur :​

• Traitement d’images : simplification des images pour identifier les objets d’intérêt via des techniques telles que le filtrage et le seuillage.​
• Analyse morphologique : mesure des caractéristiques des objets (taille, forme, dispersion) pour une description quantitative.​
• Modélisation géométrique : génération d’images de synthèse (jumeaux numériques) reproduisant les propriétés statistiques des images réelles, permettant une extraction robuste d’informations sur la taille et la forme des objets.​