Les axes de recherche menés au sein de l’ICPEES concernent l’élaboration des molécules de base puis leur assemblage pour la construction des ensembles réactifs. Ces ensembles qui seront développés ensuite en matériaux fonctionnels en vue des applications visées couvrant des domaines d’application allant de la détection avancée au stockage d’énergie, en passant par la dépollution et la mise en place des structures hôtes. En ce qui concerne la détection et la dépollution, les projets de recherche sont focalisés sur l’analyse des petites molécules, le marquage biologiques et chimiques, la dépollution (sol, eau et l’air). Les projets portant sur l’élaboration des matériaux fibreux et biosourcés, quant à eux, permettent de développer de nouvelles structures et matières premières pour diverses applications allant de l’ingénierie tissulaire aux matériaux écologiques pour le remplacement des plastiques d’origine fossile, en passant par l’élaboration des membranes pour le stockage d’énergie. Le développement des recherches sur des énergies renouvelables et des vecteurs énergétiques (photovoltaïque organique et hydrogène, soit par voie photo- et électro-catalytique), renforceront le savoir-faire de l’unité dans ces domaines très concurrentiels. Finalement, les projets basés sur stockage des énergies renouvelables, soit par voie chimique soit par voie électrochimique (méthane synthétique, piles à combustible, supercondensateurs et batteries), permettront de mettre en place l’électrification ou la décarbonisation des secteurs industriels en vue des réductions de la dépendance vis-à-vis des sources d’énergie fossile. Parallèlement à ces développements, l’unité est fortement engagée dans la mise en place des techniques de caractérisation avancées afin de mieux comprendre les mécanismes réactionnels, ainsi que les relations entre les centres actifs et le réactif, en vue des études d’optimisation. Ses recherches couvrant l’ensemble de la chaîne de valeur et de technologie, allant de TRL1 au TRL8, ont permis à l’unité d’être reconnue au plan national mais aussi international et d’attirer des collaborations avec de nombreuses laboratoires de par le monde. L’ensemble des recherches a permis de disséminer les résultats dans de nombreux journaux et congrès et a permis aux chercheurs de l’unité d’être très bien classés dans divers systèmes de classement, notamment celui du site ScholarGPS et démontre ainsi la place de l’unité dans le système de recherche mondial.
Plusieurs axes de recherche stratégiques sont déployés à court et moyen termes au sein de l’unité : (i) la détection biologique et chimique avancée en médecine et dans l’environnement pour améliorer les chances de traitement de patients, et aussi pour prévenir les sources de polluants responsables des problèmes de santé publique ; (ii) la production des énergies renouvelables par voies douces telles que la photocatalyse, l’électrocatalyse ou le photovoltaïque ; (iii) la production des composés fibreux pour les applications en énergie et dépollution et la fabrication des composés biosourcés pour le remplacement des matériaux issues des sources fossiles : (iv) la conversion des déchets soit par catalyse thermique soit par catalyse réactive assistée, en produits de grande valeur ajoutée, tels que la biomasse (déchets organiques) ou des plastiques (déchets non-organique), qui entreront dans la décarbonisation des secteurs polluants (voir ci-dessous) préconisée par la Commission Européenne ; (v) le développement de systèmes de stockage d’énergie plus performants en faisant appel aux matières premières renouvelables ou issus des déchets organiques ; (vi) la production des briques de base pour l’industrie chimique et pétrochimiques telles que le gaz de synthèse, les oléfines légères, et des aromatiques (il est à noter que les réactions entre ces familles de matière de base permettent de produire plus de cent milles composés chimiques entrant dans les usages de tous les jours). L’ensemble des axes de recherche cités permet d’adresser d’une manière efficiente et pérenne aux demandes sociétales actuelle et à venir et qui constitue le socle de base des recherches menées à l’ICPEES.
La combinaison de certains axes de recherche précités permet également de répondre d’une manière globale à une partie des défis à venir et qui concernent plus spécifiquement l’électrification des secteurs industriels difficiles à décarboner. En effet, la politique environnementale sous l’appellation Net-Zéro émissions (NZE) décidée par la Commission Européenne vise la mise en place une électrification forte des trois secteurs à forte émission tels que la sidérurgie, la cimenterie et l’industrie chimique. La combinaison des recherches menées au sein de l’unité, concernant le développement de nouveaux matériaux (par assemblage des briques moléculaires ou par voie d’extrusion en passant par la fabrication additive) et de procédés catalytiques, permet à cette dernière de se positionner dans le peloton de tête dans la décarbonisation (par électrification) de ses secteurs en développant de nouveaux modes de chauffage faisant appel à l’électricité et non aux sources fossiles, avec un ciblage du matériau à chauffer et non l’ensemble du dispositif et qui permet de réduire considérablement la part des chaleurs fatales dans différents secteurs. Ce chauffage peut être soit l’induction électromagnétique soit les micro-ondes qui sont déjà des technologies matures utilisées fréquemment dans divers secteurs. L’électrification du secteur industriel, et notamment celui de l’industrie chimique fait également appel aux techniques de détection avancées, un autre point fort de l’unité, pour la cartographie des polluants et gaz à effet de serre lors des transports et distribution.
La transition énergétique à laquelle nous faisons face à présent reste difficile à mettre en œuvre tant des problèmes économiques et logistiques sont nombreux. Pour répondre aux défis, en se basant sur la quantité d’hydrogène nécessaire pour décarboner les divers secteurs, cinq grands procédés seront développés et mis en place d’ici 2030 : l’électrolyse de l’eau, le reformage catalytique avec captage de CO2, la pyrolyse du méthane (fossile ou issu de la biomasse), la pyrolyse ou la gasification des déchets biologiques (biomasse et déchets ménagers) ou non-biologiques (plastiques), données issues du rapport annuel du think tank Hydrogen Europe, 2024. L’ICPEES possède déjà en son sein les compétences nécessaires pour répondre à ces défis et dans cette transition énergétique à venir, l’opportunité qui s’offre à nous vient du fait que nous sommes à la croisée d’un système hybride, où l’ancien est voué à disparaître tandis que le nouveau n’a pas encore pris forme, et où tout ou en partie reste encore à développer.
