Le 23 juin prochain, Chimie ParisTech-PSL participera à la Journée de valorisation des technologies de décarbonation organisée par le Pôle Innovation PSL. Cette rencontre réunira entreprises, start-up, chercheurs et acteurs de l’innovation autour d’un objectif commun : identifier des solutions concrètes pour répondre aux grands défis industriels et sociétaux. Plus de vingt stands issus des établissements composantes de l’Université PSL seront présentés à cette occasion, parmi lesquels sept projets de recherche portés par les enseignants-chercheurs de Chimie ParisTech-PSL.

Une journée pour faire émerger les solutions de demain. Le Pôle Innovation PSL et ses partenaires, parmi lesquels Chimie ParisTech-PSL, unissent leurs expertises afin de créer des passerelles entre la recherche académique et les besoins des acteurs industriels. Cette journée constituera un temps privilégié de rencontres permettant aux entreprises d’échanger directement avec les laboratoires et instituts de recherche, tout en identifiant de nouvelles perspectives de collaborations scientifiques et technologiques. L’événement s’articulera autour de trois grands enjeux : la transition énergétique, la souveraineté des ressources ainsi que les données et l’intelligence artificielle. Au programme figureront des tables rondes croisant regards académiques et industriels, des retours d’expérience public-privé, des pitchs de start-up ainsi que des temps d’échange avec les chargés d’affaires thématiques du Pôle Innovation PSL. Rassemblés autour d’un même objectif — contribuer à la décarbonation de l’industrie — plus de vingt projets issus des établissements de l’Université PSL seront présentés lors de cette journée.

Sept projets de Chimie ParisTech-PSL au service de la décarbonation. Parmi ces initiatives, Chimie ParisTech-PSL présentera sept projets développés au sein de ses laboratoires et plateformes de recherche, illustrant la diversité des approches scientifiques mobilisées face aux enjeux environnementaux et énergétiques. Le projet Production de métaux par plasma froid pour une filière décarbonée, porté par Frédéric Rousseau au sein de l’équipe 2PM de l’Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), explorera des procédés de production plus sobres en carbone. Les enjeux liés à la circularité des matériaux seront également représentés avec le projet Durabilité et circularité : nouvelles approches en synthèse et surcyclage, porté par Christophe Thomas au sein de l’équipe COCP de l’IRCP.

Plusieurs projets de l’équipe  I2E de l’IRCP mettront en avant des solutions liées à l’énergie et aux procédés électrochimiques, à travers ARCHIMEDES : ARCHItectured Materials for Electrochemical Devices and Energy Systems, porté par Armelle Ringuédé, CARMA : CARbon valorisation from Molten sAlts, porté par Virginie Lair, NITROGENIX : NITROGEN conversion and electrochemitrY, développé par Simon Hubert, ainsi que REBORN : REcycling of Battery, Organic and inoRgaNic materials, porté par Domitille Giaume.

Enfin, la plateforme collaborative SOLCIS, portée par Tiphaine Mathieu-Pennober à l’Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), viendra compléter cette représentation en illustrant les dynamiques de coopération scientifique autour des matériaux et des technologies énergétiques.

Focus sur deux projets innovants pour transformer émissions et polluants en ressources. Parmi les projets présentés lors de cette journée, deux initiatives portées par des chercheurs de l’équipe I2E de l’Institut de Recherche de Chimie Paris illustrent particulièrement les perspectives offertes par l’électrochimie dans la transition vers une industrie plus durable.

Porté par Simon Hubert, maître de conférences au sein de l’IRCP, le projet NITROGENIX : NITROGEN conversion and electrochemitrY développe des solutions innovantes autour de l’utilisation et de la production d’ammoniac décarboné dans des applications liées à la conversion, au stockage et au transport de l’énergie. Le projet poursuit un double objectif : valoriser des polluants tels que les nitrates présents dans l’eau ou les oxydes d’azote contenus dans certains effluents industriels, puis les convertir électrochimiquement en ammoniac vert.

De son côté, le projet CARMA : CARbon valorisation from Molten sAlts, porté par Virginie Lair, professeure des universités, enseignante-chercheuse au sein de l’IRCP et directrice des formations de Chimie ParisTech-PSL, vise à développer des solutions de valorisation du CO₂ pour répondre aux défis de décarbonation des secteurs fortement émetteurs, notamment l’industrie cimentière. Son objectif consiste à convertir électrochimiquement le dioxyde de carbone en matériaux solides à forte valeur ajoutée, tels que des oxalates ou des carbones nanostructurés réutilisables dans des procédés industriels.

Simon Hubert, porteur du projet NITROGENYX a accepté de répondre à nos questions.

Simon, en quoi l’ammoniac décarboné représente-t-il aujourd’hui un enjeu majeur pour la transition énergétique et l’industrie ?

« Aujourd’hui, la production d’ammoniac est essentielle principalement pour le secteur la chimie (engrais) et textile (fibres). La production annuelle d’ammoniac est d’environ 180 millions de tonnes dont 85 % est issu du procédé Haber-Bosch. Ce qui équivaut à 1,8 % des émissions mondiales de CO₂. C’est pourquoi il est primordial de développer des solutions alternatives permettant de produire l’ammoniac de manière décarbonée. D’autant plus qu’il est prévu que la demande en ammoniac croit de manière importante du fait de son nouvel intérêt majeur comme vecteur énergétique pour le transport et le stockage de l’hydrogène. Une solution très prometteuse pour flexibiliser le réseaux énergétique et décarboner les procédés industriels ».

Votre projet NITROGENYX vise à transformer des polluants en ressources valorisables. Quels bénéfices concrets cette approche pourrait-elle apporter aux industriels ?

« En effet, une partie du projet vise à employer la pollution des nitrates dans l’eau ou des oxydes d’azotes dans les effluents gazeux de l’industrie (sidérurgie, cimenterie) comme réactif pour la production électrochimique d’ammoniac. C’est un double bénéfice ici qui est proposé pour les industriels car il permet de dépolluer des effluents pour respecter la règlementation tout en les valorisant comme produit à haute valeur ajouté. L’ammoniac ainsi produit peut être utilisé sur place comme source d’énergie ou dans un procédé industriel, ou être revendu à une entreprise tierce ».

Quels types de collaborations recherchez-vous aujourd’hui pour accélérer le développement de NITROGENYX ?

« Aujourd’hui le projet NITROGENYX est au stade de recherche fondamentale. Afin de le faire grandir rapidement, il est nécessaire d’obtenir des financements qui accompagneront son développement. Des financements académiques peuvent être pertinents mais un accompagnement par les industriels du secteur semble indispensable pour mener le projet dans la bonne direction et collaborer étroitement pour le développement des applications à échelle industrielle. Les connaissances, le recul et le point du vue du secteur privé concerné permettront de lever les verrous scientifiques efficacement et de faire émerger nos solutions innovantes ».

Virginie Lair, porteur du projet CARMA nous explique.

Virginie, votre projet CARMA propose une approche innovante de valorisation du CO₂. En quoi se distingue-t-elle des méthodes plus classiques de captage ou de stockage du carbone ?

« L’enjeu est de créer de la valeur à partir de CO₂ d’origine anthropique plutôt que de le stocker. La spécificité de notre procédé repose sur l’utilisation de sels fondus à haute température comme milieu réactionnel. Ces milieux présentent plusieurs avantages : ils dissolvent efficacement le CO₂ sous forme d’espèces carbonatées, offrent une forte conductivité ionique et permettent d’atteindre des cinétiques de réaction élevées. Ils constituent ainsi un environnement particulièrement favorable à la conversion électrochimique du CO₂ sans utiliser de métaux nobles ou de catalyseurs complexes ».

Quels usages industriels envisagez-vous pour les matériaux obtenus à partir du CO₂ valorisé ?

« Notre approche cible en priorité la valorisation du CO₂ anthropique issu d’effluents industriels concentrés, notamment ceux provenant de secteurs fortement émetteurs comme la cimenterie, la sidérurgie ou certaines industries chimiques. L’objectif est de convertir ce CO₂ en matériaux solides à valeur ajoutée plutôt qu’en simple déchet à stocker. Parmi les voies envisagées, la production d’oxalates présente un intérêt particulier pour le secteur des matériaux de construction. Ces composés pourraient être intégrés comme additifs ou constituants secondaires dans des formulations cimentaires, sous réserve de validation de leurs propriétés physico-chimiques et de leur compatibilité avec les performances attendues ».

Après une première preuve de faisabilité démontrée avec Holcim, quelles sont les prochaines étapes de développement du projet ?

« Les premiers travaux ont démontré la faisabilité de la conversion du CO₂ en oxalates dans les sels fondus. Toutefois, la production à grande échelle ainsi que les étapes de séparation et de purification des oxalates s’avèrent plus complexes à envisager dans une perspective industrielle. Ces verrous technologiques et économiques nécessitent encore des développements complémentaires avant d’envisager un déploiement à grande échelle. C’est pourquoi une attention particulière est aujourd’hui portée à d’autres voies de valorisation, notamment la production de carbone solide à partir du CO₂. Selon ses propriétés (morphologie, structure, pureté, surface spécifique), ce carbone pourrait trouver des débouchés dans les matériaux fonctionnels, les composites, les adsorbants ou certains dispositifs électrochimiques. Cette voie présente potentiellement l’avantage de simplifier les étapes de récupération du produit tout en générant un matériau à forte valeur ajoutée. L’objectif du projet est ainsi d’évaluer les différentes voies de valorisation du CO₂ non seulement sur leur faisabilité scientifique, mais également sur leur potentiel de mise à l’échelle et leur pertinence industrielle ».

Ces deux projets illustrent pleinement l’ambition portée par Chimie ParisTech-PSL : transformer les défis environnementaux en opportunités d’innovation grâce à des collaborations étroites entre recherche académique et monde industriel.

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