- Préservation de l’environnement et sobriété énergétique
Membranes polymères ou composites pour la purification de biocarburants et la capture du CO2
Dans le domaine de l’énergie, les membranes biosourcées représentent un atout pour limiter l’impact carbone des matériaux membranaires tout en offrant d’excellentes propriétés pour des séparations à forts enjeux industriels. Ainsi, des membranes dérivées de l’acétate de cellulose seront développées pour la purification d’un biocarburant majeur (ETBE) par le procédé de pervaporation. En tirant partie des résultats sur le greffage de ce matériau par des liquides ioniques, nous concevrons de nouveaux matériaux à architecture contrôlée avec des greffons POE couplés à un liquide ionique greffé et poly(liquide ionique) (PIL), en utilisant des techniques de greffage onto/from et de polymérisation radicalaire contrôlée.
De nouveaux matériaux polymères à haute performance seront également développés pour des séparations du CO2 pour l’environnement et l’énergie dans le cadre de la « Membrane team » avec le LRGP. Deux types de séparation seront ciblées : la séparation du CO2 du diazote pour la capture post-combustion du CO2 pour limiter les effets du changement climatique, et la séparation du CO2 du méthane qui est indispensable pour la production de gaz naturel.
- Nouvelles technologies de fertilisation contrôlée des sols
La fertilisation non raisonnée des sols (engrais traditionnels) conduit à des pertes importantes en éléments nutritifs principalement par lessivage, volatilisation et fixation dans le sol. Les engrais à libération contrôlée constituent actuellement la voie la plus prometteuse en termes d’efficience d’utilisation des éléments nutritifs agricoles, bien que les matériaux d’enrobage et mécanismes de libération actuels présentent quelques inconvénients notamment en termes d’éco-compatibilité et de maîtrise de la libération. De nouvelles générations d’engrais destinés à des applications racinaires et foliaires seront développés au cours du prochain contrat quinquennal, en s’appuyant sur une libération intelligente et contrôlée des éléments nutritifs, grâce à l’emploi de matériaux polymères pH- ou photo-stimulables. En effet, les racines de la plante présentent des variations de pH en fonction de ses besoins nutritifs alors que les polymères photosensibles seront quant à eux principalement destinés à des applications foliaires.
- Gélifiants bio-inspirés
Les acides aminés sont des briques élémentaires de choix pour mettre au point des gels supramoléculaires. Ces dernières années, le LCPM a constitué une bibliothèque de gélateurs qui ont permis, selon la nature de l’acide aminé et du type de modification chimique apportée aux extrémités C- et N-terminales, de gélifier une très grande variété de fluides organiques.
- Procédés « verts » de polymérisation
Depuis de nombreuses années le LCPM utilise des techniques de polymérisation radicalaire par désactivation réversible telles que l’ATRP ou la polymérisation RAFT pour contrôler les paramètres macromoléculaires des (co)polymères qu’il produit. Cet objectif sera renforcé en employant des techniques de polymérisation modernes et respectueuses de l’environnement. Plus particulièrement, la polymérisation RAFT amorcée sous irradiation lumineuse UV, mise en place dans l’unité lors du dernier contrat quinquennal et moins énergivore que la polymérisation RAFT thermique, sera privilégiée. Enfin, la polymérisation RAFT par photo-transfert d’électron (PET-RAFT) sera étudiée sous la lumière visible comme source d’activation « verte » (Figure 8). D’une part, cette dernière méthodologie devrait permettre de mener une polymérisation radicalaire sans devoir éliminer les traces d’oxygène du milieu réactionnel. D’autre part, la faculté de la lumière visible à pénétrer plus profondément dans les milieux hétérogènes devrait offrir la possibilité in fine d’activer efficacement une photo-polymérisation en émulsion par exemple.