Projets en cours

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Design, Synthèse et Evaluation Biologique de Nouveaux Réactivateurs de l'Acétylcholinestérase Inhibée par les Organophosphorés Neurotoxiques

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Design et Développement de Formulations Innovantes par Nanoencapsulation d'Antidotes,contre les Intoxications par les Agents Chimiques de Guerre

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Subvention de l'ambassade de France en Algérie pour projet "valrosiation du méthane et du dioxyde de carbone sur des catalyseurs oxydes massiques et supportés"

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Conception de matériaux composites à base de preovskites hybrides comme absorbeur d'ondes electromagnétiques

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A powerful tool for nanoplastics mineralization in water

Objet

Biosourced and bioinspired fluorescent compounds

Résumé

L'objectif principal de ce projet BIBIFLU est de développer de nouvelles molécules fluorescentes qui peuvent être bio-inspirés et/ou biosourcés pour remplacer les dérivés synthétiques actuellement obtenus à partir de matières premières fossiles. Pour atteindre cet objectif, les expertise s(théorique et expérimentale) des deux partenaires dans la conception, la synthèse et la caractérisation des composés fluorescents sont des atouts majeurs. La stratégie consiste à concevoir de nouveaux fluorophores basés sur des squelettes moléculaires bioinspirés peu étudiés et à appliquer des modifications intelligemment choisies (conçues ab initio de manière à réduire les déchets) afin de moduler les principales propriétés physiques (longueur d'onde d'émission, luminosité, solubilité...) rendant les fluorophores bioinspirés compétitifs par rapport aux normes actuelles. Les applications visées seront le marquage biologique, la photothérapie et les azurants optiques.

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Bio-based Polymers from Lignin Oligomers – BIOPOLIOL

Résumé

Le projet BIOPOLIOL propose une nouvelle voie de fabrication de mousses polyhydroxyuréthanes (PHU) bio-sourcées, issues de lignines techniques pour l’industrie de l’isolation. La lignine est une ressource naturelle de structure aromatique renouvelable qui est co-produite dans l’industrie de la pulpe en grande quantité (jusqu’à 100 M ton/an) et qui reste jusque-là peu valorisée. Une valorisation innovante de la lignine consiste à l'utiliser comme macromonomère pour la préparation de nouveaux polymères biosourcés. En croissance continue, en raison de la forte demande dans de nombreuses applications de la vie courante, l'industrie des polymères fait aujourd’hui face au réchauffement climatique et à l'épuisement des combustibles fossiles en utilisant des ressources durables. Selon des rapports récents, sur les 360 Mt de polymères produits dans le monde, la part des polymères bio-sourcés ne serait que de 1%. L'incorporation de lignine ou de lignine modifiée dans les polymères industriels peut conduire à des mousses dotées de nouvelles propriétés telles que la robustesse mécanique et la résistance au feu. Les mousses de polyuréthane (PUR) sont largement utilisées dans l'industrie du bâtiment comme matériaux isolants. Cependant, la synthèse du PUR repose sur l'utilisation d'isocyanates toxiques. L'alternative la plus prometteuse vers les polyuréthanes sans isocyanate consiste en la polyaddition de groupes carbonate et amine cycliques pour produire des PHU, qui sont de bons candidats pour remplacer les PUR conventionnels.
L'objectif principal du projet BIOPOLIOL est de permettre l'accès à de nouveaux polymères polyhydroxyuréthanes (PHU) biosourcés pour l'industrie grâce à l'incorporation de dérivés de lignine fonctionnalisés.
Des oligomères enrichis en fonctions OH seront ciblés par une dépolymérisation contrôlée de lignine en présence de catalyseurs favorisant la rupture des liaisons éthers et la déméthylation des fonctions méthoxy aromatiques (P1, IRCELYON). La caractérisation des lignines et des fractions converties sera réalisée par les méthodes classiques et bien connues des partenaires telles que la GPC, RMN et GCXGC. Toutefois ces méthodes ne permettent pas de caractériser précisément les oligomères produits et des méthodes analytiques dédiées doivent être mises en œuvre. Notamment nous proposons le développement d'une méthode complète LC x SFC-QToF pour réaliser la caractérisation des oligomères OH et son utilisation ultérieure pour surveiller la dépolymérisation de la lignine (P3, ISA). La séparation des oligomères enrichis en OH représente également un challenge. La purification sera mise en œuvre à l'aide de membranes soit sous la forme d'une approche innovante en combinaison avec une extraction liquide/liquide, avec un contacteur à membrane à fibres creuses, soit sous une approche plus conventionnelle sous la forme d'une cascade de membranes par le P2 (ABI). Ensuite, la fonctionnalisation des fragments oligomériques sera réalisée notamment en utilisant les groupes OH. Deux types de modifications seront développés, pour obtenir des lignines ou des oligomères présentant des groupes carbonates cycliques ou amines primaires par le P4 (ICPEES). Les lignines ou oligomères modifiés seront ensuite mis en réaction avec des molécules bifonctionnelles présentant les fonctions chimiques complémentaires (amines ou carbonates cycliques). Leur incorporation dans des formulations contenant des tensioactifs et des agents gonflants permettra enfin de produire des mousses NIPU (Soprema, P5). La comparaison entre la réactivité et les propriétés finales du matériau obtenues avec les différents oligomères de lignine permettra d'identifier les relations structure-propriétés en fonction des principales caractéristiques des oligomères. Enfin, Soprema réalisera une étude technico-économique pour évaluer l’intérêt de cette approche pour une valorisation industrielle sur la base des données des partenaires.

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Anisotropie contrôlée pour des transistors électrochimiques organiques aux performances records

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CHEEC "Coupling Catalysis and High Temperature Electrolysis for Ethylene from CO2"

Résumé

Le but du projet CHEEC est d’intégrer à la chaîne de procédé Power-to-SNG une valorisation intermittente de l’oxygène et du méthane produits en proposant leur conversion catalytique en éthylène sur l’électrode à oxygène de l’électrolyse haute température (EHT). Des catalyseurs nanostructurés hautement cristallins, de taille, composition et propriétés de surface contrôlées seront synthétisés en continu par la technologie des fluides supercritiques (ICMCB). Le dopage des matériaux, de type pérovskite SrTiO3, sera étudié en site A et/ou en site B de façon à promouvoir soit la conductivité électronique soit la conductivité mixte ionique/électronique tout en exaltant l'activité catalytique en couplage oxydant du méthane. Les matériaux seront testés en OCM dans des conditions cohérentes avec une application EHT (ICPEES). Les anodes seront mises en forme sur des demi-cellules commerciales selon deux stratégies, pour les pérovskites ayant montré a la fois de bonnes aptitudes en catalyse et de bonnes propriétés de conductivité. La mobilité d’oxygène et la capacité à produire de l’éthylène seront étudiées sous potentiel (IC2MP) par couplage EHT de l'eau/OCM. La Preuve de Concept Technologique sera apportée (CEA) par le couplage coelectrolyse de l'eau et du CO2/OCM à grande échelle sur les deux cellules pour lesquelles l'anode synthétisée aura montré les meilleures performances en OCM couplé à l'EHT de l'eau. Le projet ouvre la route de la pétrochimie à partir d’électricité verte et de carbone non extrait en couplant valorisation chimique de CO2 et électrolyse. Un bilan énergétique global sera dressé.

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CuTrace "Luminescence detection of exchangeable Copper(II) traces in biological fluids"

Résumé

Le cuivre (Cu) est un oligo-élément essentiel pour la plupart des êtres vivants. La grande majorité du cuivre est fortement lié par les protéines. Très peu de cuivre est labile, c’est à dire lié à des biomolécules mais peut être échangé ou transféré assez rapidement. Cette population échangeable est principalement extracellulaire, où le Cu est majoritairement présent sous sa forme oxydée Cu(II). L'objectif du projet est d'élaborer un capteur de Cu(II) luminescent qui s'allume ou ratiométrique, capable de mesurer spécifiquement les concentrations de Cu (II) labiles / échangeables dans des systèmes biologiques, du milieu de culture cellulaire jusqu’au plasma sanguin (plus difficile). Un tel capteur de Cu(II) serait non seulement très utile comme outil pour comprendre le métabolisme du Cu, mais pourrait avoir des applications directes pour le diagnostic de maladies résultant en une augmentation de la population de Cu échangeable, telles que la maladie de Wilson ou d'Alzheimer.

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DEEPCatCOF: Deep Eutectic Solvents as media for the preparation of catalytically active Covalent Organic Frameworks

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DIAPID "Functional prosthesis for the repair of congenital diaphragmatic hernia with large defect"

Résumé

La hernie diaphragmatique congénitale géante est une malformation congénitale rare avec un taux de morbimortalité important encore aujourd'hui malgré les fabuleux progrès de la réanimation néonatale et du suivi anténatal. Ces progrès ont permis d'amener à la chirurgie des formes de plus en plus sévères de hernie imposant de développer de nouveaux axes de recherche et de progrès dans le domaine de la réparation chirurgicale. Actuellement, ces hernies sont traitées chirurgicalement au cours de la première semaine de vie dans des centres hospitalouniversitaires spécialisés par interposition d'une prothèse dans la grande majorité des cas. Près de 30% de ces enfants présenteront un lâchage de cette prothèse au cours de leur enfance augmentant significativement la morbidité et la mortalité de cette malformation congénitale tout au long du développement de l'enfant ; cela en fait un axe prioritaire du plan national maladie rare avec la désignation de centre de référence (CHU de Lille, collaborateur de ce projet) et de centres de compétences (CHU Strasbourg, porteur du projet). Ces dernières années nous avons pu prouver le lien entre récidives par lâchage de prothèse et certaines caractéristiques biomécaniques non optimales des prothèses actuellement utilisées en milieu hospitalier : colonisation insuffisante et défaut de néoangiogénèse recouvrant ces prothèses, propriétés mécaniques inadaptées à des organismes en croissance. Le projet DIAPID vise à développer de nouvelles prothèses répondant à ce double défi :
- propriétés mécaniques mieux adaptées : meilleure étirabilité s'adaptant ainsi à la croissance de l'enfant tout en conservant une bonne résistance mécanique et ce grâce au procéder d'électrofilage de matériaux répondant aux exigence d"un dispositif médical)
- et une structure biface monolithique dont l'objectif est double : limiter la colonisation de l'implant par l’hôte sur le versant abdominal de la prothèse et optimiser cette colonisation et la néoangiogénèse rapide du côté thoracique pour une intégration tissulaire durable.
Les résultats préliminaires encourageant nous permettent de proposer un design des prothèses avec une face fibreuse et fonctionnalisée côté thoracique et des caractéristiques biomécaniques optimales limitant théoriquement les risques de lâchage durant l'enfance et donc la morbimortalité de cette pathologie. Les premiers résultats en analyse mécaniques et biologiques doivent être approfondies par des tests complémentaires expérimentaux ex vivo puis in vivo sur le gros animal. La force de ce projet est d'avoir su associer les compétences de laboratoires et de chercheurs aux champs de compétences complémentaires avec d'une part des chirurgiens pédiatres reconnus quant à leur expertise dans le domaine de cette maladie rare, des chercheurs spécialisés en électrofilage, en biomécanique en bio ingénierie, en fonctionnalisation biologique et enfin le centre de référence des hernies diaphragmatiques ayant développé un modèle animal de hernie diaphragmatique.

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Development of dual functional catalytic materials for integrated CO2 capture and conversion

Résumé

Les technologies de captage et de stockage du carbone (CSC) ou d'utilisation du carbone (UCC) ont le potentiel d'atténuer les émissions anthropiques de CO2, responsables du changement climatique. Dans ce projet, nous proposons un processus intégré de capture et d'utilisation du CO2 (ICCU) dans lequel le CO2 est capturé puis converti en composés à haute valeur ajoutée, dans un réacteur à lit fixe en conditions isothermes. Pour cette raison, un matériau à double fonction sera développé, présentant une capacité de capture du CO2 considérable et des propriétés catalytiques favorables à la conversion du CO2. L'objectif est de combiner un matériau argileux absorbeur de CO2 avec des nanoparticules de cérium dopées, catalyseurs d'hydrogénation du CO2 en CH4. Ce consortium réunira leurs compétences dans le but de formuler une nouvelle classe de solides à double fonction et démontrer leur viabilité pour la valorisation du CO2 pour une application à moyen terme dans le secteur de l'énergie.

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Pérovskites halogénées sans plomb encapsulées dans les matrices nanoporeuses pour la photoréduction de CO2

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Double marquage fluorescent de la surface oculaire dans le syndrome sec

Résumé

Le syndrome d'œil sec est une maladie qui affecte la qualité de vie de millions d'individus dans le monde à des degrés divers. Si le diagnostic positif est généralement très facile, la détermination objective et fiable de sa sévérité (grading) reste le principal problème diagnostique depuis des décennies. En pratique, il faut distinguer deux situations très différentes : la pratique clinique courante où le classement est nécessaire pour personnaliser le traitement et les essais cliniques où le classement est essentiel pour démontrer l'efficacité d'un nouveau traitement : 1/ En pratique clinique courante, le clinicien recueille les symptômes, observe la surface oculaire colorée à la fluorescéine pour évaluer la kératite ponctuée superficielle et le temps de rupture du film lacrymal et estime la quantité de larmes à l'aide du test de Schirmer. 2/ Lors des essais cliniques, la très grande imprécision et/ou le manque de fiabilité (précision, exactitude, répétabilité) des 3 tests oblige à ajouter d'autres critères d'évaluation, comme différents biomarqueurs, mais aucun n'a jamais été imposé ou transféré en routine.
FLUOSICCA vise à révolutionner le diagnostic de sévérité et le suivi du syndrome de l'œil sec en développant un procédé combinant imagerie de fluorescence et biologie. Nous quantifierons in situ un couple de biomarqueurs, directement sur la surface oculaire des patients de manière sensible et spécifique : un marqueur d’expression constante ou variant faiblement dans la pathologie et servant à normaliser le signal et un marqueur qui est surexprimé dans le syndrome sec. La mesure d'un ratio permettra de réduire la variabilité inter et intra individuelle.
Les ligands des deux biomarqueurs (Partenaire 3) seront des protéines de synthèse, non immunogènes, stables et facilement personnalisables. Ils seront couplés à des fluorophores BODIPY fonctionnalisés (Partenaire 2) et excitables dans une gamme de longueurs d'onde non éblouissantes (>650 nm, facile à tolérer) tout en maintenant luminosité et photostabilité.
Le dispositif d'imagerie (partenaire 4) sera sensible et pourra être industrialisé à grande échelle. Il permettra la détection et la discrimination des deux fluorophores afin de calculer leur ratio de fluorescence sur la surface oculaire.
L'ensemble du système sera d'abord développé in vitro sur des cellules exprimant les deux biomarqueurs étudiés, puis testé sur des cellules épithéliales oculaires primaires et sur des cornées humaines conservées dans le bioréacteur du partenaire 1, en utilisant un modèle innovant d'œil sec ex vivo. Cette solution intégrée sera ensuite transposable à d'autres biomarqueurs et à d'autres pathologies de la surface oculaire.

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Gazéification et électrolyse : une nouvelle intégration pour des carburants durables / Gasification and Electrolysis Novel Integration Used for Sustainable Fuels

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GluCoNiC " Glucose Conversion on Ni-based electro-Catalysts"

Résumé

Les sucres dérivés de la biomasse lignocellulosique (comme le glucose) sont une source de matière première renouvelable et presque inépuisable pour des procédés durables en chimie fine. L'acide gluconique et le sorbitol font partie des 30 premiers produits chimiques à valeur ajoutée issus de la biomasse. Actuellement, la conversion du glucose en sorbitol et en acide gluconique est effectuée par voie biotechnologique ou par catalyse hétérogène. La conversion électrochimique, avec sa faible empreinte environnementale, son efficacité énergétique élevée et la possibilité de contrôler la sélectivité et la conversion, est parfaitement compatible avec la transformation de la biomasse compte tenu de sa composition (carbohydrates) et de sa forte teneur en eau. De plus, elle devient très attractive avec le développement de sources d’électricité renouvelables. L'objectif de ce projet est de développer un réacteur électrocatalytique à flux, n’utilisant pas métaux du groupe du platine, et permettant la production simultanée d'acide gluconique à l'anode et de sorbitol à la cathode. Pour celà, nous synthétiserons des nanomatériaux mono- et bimétalliques à base de Ni, et les étudierons systématiquement dans des conditions bien définies dans une cellule électrochimique en milieu alcalin. Le contrôle de l'état de surface du Ni et sa combinaison avec d'autres métaux permettront d’ajuster l'activité électrocatalytique du Ni pour la réaction d'oxydation et de réduction du glucose. Les études par des méthodes électrochimiques, spectroscopiques et analytiques in situ combinées à la modélisation cinétique nous permettront de déterminer la vitesse et la sélectivité des réactions électrochimiques en fonction du potentiel de l'électrode, de la concentration en glucose, du pH et de la température, et de proposer des mécanismes de réaction. La stabilité des catalyseurs vis-à-vis de la dégradation sera étudiée par microscopie électronique à transmission en localisation identique et par spectrométrie de masse à plasma inductif en ligne afin d’étudier la dégradation de la texture, la dissolution des métaux et le détachement des nanoparticules. Ces études permettront de concevoir des catalyseurs actifs et stables à base de Ni et de définir des modes de fonctionnement garantissant une durabilité, une sélectivité et un rendement énergétique élevés. Enfin, un réacteur électrochimique à flux continu comprenant des électrodes à base de mousse/feutre de Ni, pertinentes pour l’industrie, sera développé, permettant la production simultanée, sélective et efficace en énergie, d'acide gluconique à l'anode et de sorbitol à la cathode. Ce projet contribue à la mise en œuvre de la stratégie nationale française pour la bioéconomie validée en 2017. Notre ambition est de permettre à la France de passer d'une économie basée sur les combustibles fossiles à une économie basée sur des ressources renouvelables. Il contribue au développement de moyens économiques et énergétiques efficaces pour la transformation et le raffinage du glucose issu de la biomasse lignocellulosique (non comestible agricole, forestière ou marine) en produits chimiques à haute valeur ajoutée. Par rapport aux technologies existantes, un tel procédé électrochimique aura un faible impact environnemental, contribuera à asseoir le leadership français dans la prochaine génération de technologies électrochimiques de synthèse organique propre, et contribuera à la lutte contre le réchauffement climatique.

Objet

Synthesis and control of interactions in new fluorinated inorganic oxide-carbon nanocomposites for electrode material design

Résumé

L'efficacité des dispositifs de stockage d'énergie électrochimique (EESD), comme les batteries et les supercondensateurs, dépend des propriétés des matériaux des électrodes. Il est nécessaire de développer des stratégies de synthèse permettant un contrôle sur des propriétés de matériau telles que la conductivité, la surface spécifique, la composition chimique de la surface, la stabilité électrochimique, la capacité de charge et l'intégrité structurelle lors du stockage de charge.
Le projet INFINE combine l'expertise de 4 équipes de recherche dans la synthèse de différents matériaux inorganiques avec un focus sur leur application en tant qu'électrodes de EESD. L'objet central du projet est le F-TMO/C: les matériaux composites à base d'oxydes de métaux de transition (TMO) de Mn et Fe combinés avec du carbone, et soumis à une fluoration surfacique pour améliorer l’interface électrode/électrolyte des EESD. Nous appliquerons différentes stratégies de synthèse permettant la préparation de matériaux à fortes performances électrochimiques, le contrôle de leurs propriétés, et favorables du point de vue du développement durable et de la processabilité à grande échelle. Le but ultime du projet est d'établir une corrélation entre les conditions de synthèse des matériaux, leurs caractéristiques structurales et texturales en particulier aux interfaces TMO/C et F-TMO/C et leurs performances électrochimiques en EESD.
Pour la préparation des matériaux carbonés du composite, nous utiliserons des aérogels de carbone (CA) et le graphène à quelques couches (FLG). Les équipes de recherche impliqués dans le projet ont développé des méthodes de synthèse simples à upscaler et garantissant une conductivité et stabilité élevées de même qu’une surface spécifique, une porosité et une composition chimique de surface optimisées. Le FLG sera préparé par voie sonochimique à partir de graphite relativement peu couteux et abondant. Les CA préparés par voie sol-gel permettront d’atteindre une large gamme de texture et de composition qui impactera l’interface.
Ils serviront de réseaux hote aux oxydes TMO. Ces derniers one une densité d'énergie élevée; cependant, un contrôle exact de leur nanostructuration et de eur cristallinité est nécessaire. Nous nous concentrons sur la préparation de nanoparticules cristallisées (10-20 nm) d'oxydes de Fe et Mn: du fait de leur abondance, et de leur modularité en nombre d'oxydation. Les oxydes de Mn sont connus pour avoir une densité de stockage d'énergie élevée; les oxydes de Fe ont une densité d'énergie plus faible, mais, en génréral, des performances électrochimiques très stables. Les oxydes spineles binaires ainsi que le spinelle substitué seront préparés.
Deux méthodes principales de synthèse des composites TMO/C, permettant un contrôle fin sur la géométrie, la composition et la cristallinité des nanoparticules TMO seront employées : la combustion à l'état solide et les méthodes hydrothermales aux polyols. Ces méthodes sont utilisées pour la synthèse de matériaux TMO ; leur application pour les composites TMO/C a été explorée mais pas encore entièrement étudiée.
Enfin, les composites TMO/C seront modifiés par fluoration en phase gazeuse. Il a été démontré que cette approche améliore la conductivité et la stabilité électrochimique des matériaux TMO, augmentant ainsi leurs performances électrochimiques. L'étude détaillée des propriétés électrochimiques des TMO/C avant et après fluoration permettra de comprendre le mécanisme de fluoration et son effet sur les performances électrochimiques des matériaux.
Le consortium implique les spécialistes des différentes approches de synthèse des matériaux inorganiques. La combinaison des expertises des partenaires de ce projet permettra d'approfondir la compréhension des liens entre les propriétés des matériaux, leurs interfaces et leurs performances électrochimiques, et aboutira à de nouveaux types de matériaux d'électrodes.

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Monomères luminescents et assemblages polymériques supramoléculaires de Cu(I) aux propriétés modulables de transfert de proton

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Matériaux Energétiques Composites Autoréparants

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Polymères à Empreintes Moléculaires comme Enzymes Artificielles pour la Décontamination d'agents vésicants soufrés et d'organophosphorés neurotoxiques – MIPEnz-Decontam

Résumé

MIPEnz-Decontam est un projet multidisciplinaire visant à développer des outils innovants et de décontamination capables de détoxifier, dans des conditions douces, un large panel de pesticides et d’agents de guerre chimiques, des vésicants, et d’agents neurotoxiques organophosphorés. Ce projet regroupe des expertises en synthèse organique, en chimie des polymères, ainsi qu’en chimie supramoléculaire et macromoléculaire. La conception de polymères originaux à empreintes moléculaires comme agents mimétiques d’enzymes, basée sur une stratégie récemment éprouvée, permettra de fournir des solutions efficaces, générales et à large spectre, répondant ainsi aux problèmes récurrents et non résolus liés à l’utilisation et au stockage d’armes chimiques et de pesticides. Fondé sur un savoir-faire fort, des expertises reconnues mondialement, des complémentarités thématiques des trois partenaires, et une longue expérience de collaborations communes réussies, le défi de cette nouvelle approche biomimétique vise à développer des technologies polyvalentes, robustes et efficaces, qui auront un impact socio-économique important sur la défense civile et militaire.

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Multi-functional catalysts for solar light-assisted water treatment

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Développement d'un instrument miniaturisé ON-LINE à faible coût pour l'analyse en continu des CAPs dans l'air, basé sur un nouvel adsorbant spécifique

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Hétéronanostructures dissymétriques optimisées à base d'oxydes métalliques avec séparation des porteurs de charge améliorée pour des applications en conversion de l'énergie solaire

Résumé

Le projet OSCAR a pour but de développer une fibre de carbone (FDC) hautes performances 100% biosourcée, à partir de précurseurs issus de procédés industriels de transformation de la biomasse. Grâce à ses propriétés uniques, le matériau précurseur à la fabrication de FDC hautes performances est majoritairement le polyacrylonitrile (PAN). Le monomère acrylonitrile (AN) utilisé pour la préparation du PAN est aujourd'hui issu de ressources pétrolières non renouvelables. Dans ce contexte, le projet OSCAR a pour volonté d’explorer la faisabilité technique, scientifique, économique et environnemental d’un procédé permettant la fabrication de monomère AN renouvelable (bioAN) à partir d’un coproduit (glycérol) de la filière biodiesel, et de toutes les étapes de sa transformation en FDC hautes performances. En s’appuyant sur les expertises croisées des partenaires, le procédé de production du bioAN breveté par le coordinateur du projet sera développé et optimisé. Le procédé multi-étapes de transformation du bioAN en FDC sera ensuite étudié avec détail.
Dans un second temps, le projet OSCAR étudiera une stratégie de diminution de coût des FDC, basée sur leur fabrication à partir de mélanges de PAN renouvelable (bioPAN) avec de la lignine, sous-produit peu coûteux de l’industrie papetière. La lignine étant aussi une ressource renouvelable, cette stratégie permet de conserver le caractère 100% biosourcé de la FDC.
Ce projet s’inscrit dans l’axe thématique 7 (Matériaux) de l’appel à projet ASTRID 2021. En plus de s’inscrire dans le cadre du développement durable, le projet OSCAR met particulièrement l’accent sur l’indépendance stratégique de la filière de la FDC, constituant essentiel de l’industrie civile et de défense. Le projet OSCAR concerne à la fois les domaines militaires et civils où les FDC hautes performances trouvent leur utilisation pour les applications aérospatiales, défense et aéronautiques.

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Amélioration de la capture du phosphate dans le processus de dialyse péritonéale grâce à des nanostructures d'oxyde de fer recyclables spécialement conçues

Résumé

Chez les patients souffrant d'insuffisance rénale chronique (IRC), l’accumulation de phosphates dans le sang est très dangereuse et la dialyse est le seul moyen de les éliminer du sang hors transplantation. Le déséquilibre en phosphate entraîne une mortalité cardiovasculaire élevée et des troubles osseux chez les patients sous dialyse. Les procédés actuels (hémodialyse (HM) et dialyse péritonéale (DP)) ne permettent pas d'éliminer les phosphates en quantité suffisamment importante. L'HM consiste à épurer le sang via une circulation extracorporelle où le sang est nettoyé à l'aide d'une machine. Pendant la DP, le dialysat est introduit dans la cavité péritonéale du patient et, après quelques heures, la composition du dialysat est équilibrée avec celle du compartiment sanguin. Par des mécanismes de diffusion et de convection à travers les capillaires, les toxines et l'eau en excès passent dans le dialysat. Il est ensuite évacué à l'extérieur de l'organisme avant l'apport ultérieur d'un nouveau dialysat. La durée des échanges varie en fonction des besoins du patient.
Le projet PHODIA propose d'étudier l'ajout de nanoparticules d'oxyde de fer (IONP) dans le dialysat afin d'améliorer l'élimination des phosphates du sang, voire de réduire la durée de la DP. Il permettrait d'établir la DP comme la méthode de dialyse la plus adaptée. En effet, en plus de son coût inférieur à celui de l'HD, la DP présente de nombreux avantages pour le patient : autonomie dans le traitement, moins d'hospitalisations, moins de traitements secondaires comme les anticoagulants, la possibilité de réaliser le traitement pendant la nuit, moins de régime alimentaire et de restriction des liquides et une meilleure préservation vasculaire par rapport à l'HD. Ce dernier point fait que la DP est principalement utilisée chez les nourrissons.
L'augmentation de l'efficacité de l'élimination des phosphates en introduisant des IONP dans le dialysat permettrait à un très grand nombre de patients de bénéficier de cette technique de dialyse. Une telle solution utilisant les IONP pour améliorer l'élimination des phosphates par DP est proposée pour la première fois.
Le 1er objectif sera de synthétiser des IONP avec une taille et surface spécifique optimisées pour assurer une bonne stabilité colloïdale dans le dialysat, aucun transfert des IONP du dialysat vers le sang et une capture élevée des phosphates. 3 méthodes de synthèse seront testées pour cribler des IONP avec différents diamètre, taille de pore et surface spécifique.
Nous étudierons ensuite l’adsorption du phosphate à la surface des différentes IONP et la possibilité avec ces IONP d'éliminer aussi d'autres toxines. Nous vérifierons que les composés essentiels ne seront pas éliminés au cours de ce nouveau procédé de DP.
Un autre objectif original est la construction d'un dispositif in vitro imitant une séance de DP pour tester et optimiser la conception et l'extraction des IONP. Il s'agira de reproduire le plus fidèlement possible les échanges qui ont lieu à travers le péritoine lors d'une séance de dialyse ainsi que les conditions physico-chimiques d’échange, et de permettre des tests de faisabilité sans recours immédiat à des tests sur animaux. Un agent chélateur du 99mTc sera couplé à la surface des IONP afin de suivre leur diffusion dans le dispositif par imagerie nucléaire.
Enfin, nous vérifierons, par des expériences in vitro, les interactions des IONP avec les cellules de la membrane péritonéale et étudierons leur devenir in vivo dans le dialysat chez le rat par imagerie nucléaire.
L'objectif ultime est de formuler des dialysats contenant une quantité minimale et contrôlée de IONP pour extraire une quantité élevée et précise de phosphate pendant une séance de DP et éventuellement de réduire la durée de chaque séance. Un tel projet permettrait d'établir la DP comme un procédé efficace pour contrôler l'IRC et d'augmenter son utilisation pour un meilleur confort des patients adultes et surtout des enfants.

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Les oiseaux en tant que sentinelle précoce pour les risques liés aux pesticides et aux zoonoses chez les humains

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Bioscavengers pseudo-catalytiques des composés organophosphorés neurotoxiques

Résumé

Les intoxications par les composés neurotoxiques organophosphorés (NOP) demeurent une menace terroriste sérieuse toujours d’actualité. Leur toxicité résulte de l'inhibition irréversible de l'acétylcholinestérase (AChE) qui régule la transmission cholinergique dans le système nerveux central (SNC) et périphérique. Le traitement actuel qui consiste à injecter un réactivateur de l’AChE, un anti convulsant (diazepam) et un antagoniste des récepteurs muscariniques (atropine), présente de fortes limitations de protection. Une autre stratégie de protection consiste en une injection exogène d’une enzyme capable de neutraliser les OP avant qu’ils n’atteignent leur cible. Les bioépurateurs catalytiques exogènes développés jusqu’à présent ne peuvent pas neutraliser tous les OP. La butyrylcholinestérase (BChE) est une enzyme endogène circulante, structurellement proche de l’AChE, capable de réagir avec tous les OP, c’est le bioépurateur le plus étudié et le plus développé à ce jour. Des versions recombinantes de la BChE humaine ou extraite de plasma humain ont été développés. Cependant, ce bioépurateur, s’il réagit rapidement avec tous les OP, est stœchiométrique, il est donc nécessaire d’en administrer une grande quantité (200 mg/personne) afin d’assurer une bonne protection. L’utilisation stœchiométrique de BChE qui engendre des couts prohibitifs, représente un verrou technologique et scientifique d’ampleur, limitant le développement d’un traitement thérapeutique à grande échelle. L’hypothèse sous-jacent ce travail est de redonner une activité catalytique à cette enzyme stœchiométrique en co-administrant un réactivateur de BChE afin de régénérer le bioépurateur in vivo et de diminuer ainsi la dose de BChE à administrer. L’avantage est que cette enzyme est circulante dans le flux sanguin, et que les OP seront détruits avant d’atteindre leur cible, l’AChE, dans les jonctions neuromusculaires ou le cerveau. Cependant, aucun des réactivateurs d’AChE développés ne sont efficaces pour réactiver la BChE. L'objectif de ce projet innovant est donc de développer des réactivateurs de BChE pour valider l'efficacité de cette nouvelle approche thérapeutique basée sur la co-injection d’un bioépurateur, la butyrylcholinestérase (BChE), et d’un réactivateur spécifique de ce bioépurateur. Tous les réactivateurs originaux synthétisés seront d’abord évalués in vitro pour valider leurs propriétés de réactivation de la BChE inhibée par les NOP, puis les meilleurs candidats seront évalués in vivo lors de tests de protection effectués sur la souris.

Objet

Photovoltaic spatial light modulators for selfactivated dynamic glazing

Résumé

e projet porte sur un nouveau type de fenêtre intelligente auto-activée, appelée «modulateur optique photovoltaïque« (ou PSLM), qui pourrait devenir un moyen efficace pour gérer le rayonnement solaire dans les bâtiments. Le projet vise à améliorer les performances et élargir les possibilités d'application de ces nouveaux dispositifs.

Objet

RooTRaCE "Regenerative endodontic via an acid tannic functionalized electrospun cone"

Résumé

Les pathologies pulpaires générées par des maladies infectieuses ou par des traumatismes ont un impact sur le maintien de l’intégrité de l’organe dentaire et donc de sa fonction sur le long terme. En effet le traitement de ces pathologies relève encore de techniques de soins, les traitements de racine, qui ne permettent pas la cicatrisation du tissu lésé. La dent perd donc sa réponse biologique à de futures agressions. Actuellement de nombreux protocoles sont à l’étude pour conserver voir restaurer l’intégrité de la pulpe dentaire. Ces protocoles sont basés sur l’utilisation de matériaux possédant un potentiel bioactif ainsi que sur le contrôle local de la réaction tissulaire par le biais de la formation d’un caillot sanguin. Nous assistons donc à un changement de paradigme en endodontie. Néanmoins pour le moment les thérapeutiques proposées sont limitées par leurs indications cliniques (pulpectomie partielle, apexification des dents immatures). Une partie du problème n’est donc pas encore résolu. C’est notamment le cas lorsqu’on est en présence de la lésion de l’ensemble du tissu pulpaire sur une dent mature et qu’un traitement endodontique est toujours indiqué. Le projet RooTRaCE se place dans cette problématique en voulant tester et comprendre un nouveau mode de traitement dont le but est de générer la cicatrisation du tissu pulpaire. Le projet se base sur les avancées déjà obtenues par plusieurs équipes internationales sur le sujet montrant notamment qu’un matériau est nécessaire dans ces thérapeutiques. L’idée est donc de développer un dispositif médical sous forme d’un cône qui pourrait être inséré dans le canal d’une dent suite à une préparation canalaire classique, qui puisse soutenir la formation d’un caillot dentaire dans un premier temps puis la formation d’un néo tissu de remplacement. C’est donc un projet à la frontière de la science des matériaux et de la biologie. Il a vocation à développer un nouveau matériau dans notre cas il s’agit de polymères électrofillés (PLA et PCL permettant de former une architecture tridimensionnelle structurée) mélangés à de l’acide tannique (pour ses propriétés antibactériennes). Il a vocation également à étudier le sécrétome d’un caillot sanguin. L’étude des éléments libérés par un caillot sanguin et leur répercussion sur les cellules souches environnant la dent est essentielle non seulement pour notre projet mais également pour comprendre les messages sous-jacents aux techniques actuellement utilisées afin de pouvoir les rendre plus efficaces et sûres. Le projet va du développement du matériau jusqu’au test in vivo sur un modèle murin. Il se veut le prérequis d’une étude in vivo sur grand animal qui est le seul modèle animal actuellement permettant de simuler le traitement endodontique. A l’issu de ce projet nous devrions donc avoir un prototype d’un cône pouvant être utilisé dans un cabinet dentaire pour permettre la réalisation d’un traitement de racine pour parvenir à la régénération de la pulpe dentaire. Nous aurons également les éléments permettant de comprendre les événements biologiques permettant la cicatrisation pulpaire. Nous seront donc en mesure de faire bénéficier de ces avancées les autres groupes travaillant sur ce tissu.

Objet

SIMPA - Catalytic Sorbent bed for IMproved Production of methAnol

Résumé

Le projet SIMPA s'inscrit dans la thématique des procédés Power-To-Fuels. Il vise à déplacer la limitation thermodynamique de la production de méthanol à partir de CO2 et d'H2 renouvelable en combinant au sein d'un même lit une fonction de sorption d'eau et une fonction catalytique. Il s'attachera à développer des lits de sorbants catalytiques de technicité croissante. Des sorbants/catalyseurs conventionnels seront étudiés dans un premier temps afin de mettre en œuvre les différentes techniques visant à caractériser l'adsorption d'eau (capacité de sorption, sélectivité par rapport au méthanol et à CO2, désorption) dans les conditions visées (typiquement 20 bar, 230 °C) et à évaluer les performances catalytiques en présence de sorbant. Des matériaux de sorption de type MOF seront ensuite étudiés et caractérisés dans des conditions hydrothermales. Des catalyseurs de synthèse de méthanol à partir de CO2 seront développés, pour être actifs à basse température et plus sélectifs en méthanol. Les géométries de lits sorbant/catalyseurs seront étudiées pour optimiser le rendement en méthanol. La réaction sera mise en œuvre en mode séquencé sortion-réaction/désorption dans deux réacteurs parallèles. Enfin, des sorbants catalytiques tout-en-un seront développés. Enfin, au-delà de la preuve expérimentale en mode séquentiel, une modélisation multi-échelle (sorption, diffusion, cinétique chimique, réacteur, procédé en mode séquentiel) permettra en fin de projet de proposer des conditions opératoires et une stratégie de cyclage optimales pour la réaction de synthèse de méthanol assistée par la sorption d'eau.

Objet

transistors organiques stables sans électrodes métallique et utilisant une homojonction

Objet

SunCO2H2Energy : Intimate coupling of instant and long-term approaches for atmospheric CO2 levels reduction

Objet

THERMOPOLYS : Thermoelectric n-type Polymers: design, processing and structure

Résumé

Un matériau thermoélectrique (TE) a la capacité de convertir la chaleur en électricité. Les polymères conjugués (CP) dopés apparaissent prometteurs car ils sont légers, flexibles, faciles à mettre en œuvre et fonctionnent à basse température. Des CP dopés p et n sont nécessaires pour construire des générateurs TE. Malgré les progrès significatifs réalisés récemment, les CP dopés n présentent encore des performances et des stabilités en TE modestes. Ce projet explore deux stratégies innovantes de fabrication de nouveaux polymères thermoélectriques de type n stables et efficaces. La première approche combine la synthèse originale de nouveaux polymères full-accepteurs de type n et la mise en œuvre de méthodes d’orientation/cristallisation et de dopage contrôlé, déjà explorées avec succès sur les polymères de type p, afin d’optimiser les structures et propriétés TE de films minces polymères. La seconde approche exploite l’inversion de polarité du coefficient de Seebeck p-->n observée lorsqu’un copolymère alterné donneur-accepteur de type p est fortement dopé par un oxydant, avec pour objectif d’identifier les paramètres macromoléculaires influençant cette inversion de polarité ainsi que le mécanisme physique sous-jacent.
Finalement, ce projet vise à obtenir de nouveaux polymères TE de type n ayants des facteur de puissance supérieurs à 500 µW/mK2.

Objet

TOGETHER-FOR-CO2 "A material-based study of hot carrier / heat synergy in plasmonic CO2 reduction with water in the gas phase"

Résumé

La photoréduction du CO2 par l’eau en phase gazeuse est une réaction de photosynthèse qui permettrait de recycler, directement sur site, les émissions de CO2 de source industrielle, en gaz naturel, à condition que cette réaction puisse être effectuée sélectivement et en flux continu en phase gazeuse. Cependant, la réduction du CO2 est en compétition avec la réduction de l’eau qui compromet la viabilité de ce procédé encore hypothétique. En particulier, les photocatalyseurs basés sur des oxydes métalliques semi-conducteur (MOS) sont intrinsèquement limités par une faible sélectivité et une faible stabilité qui sont un frein à une éventuelle utilisation de ces matériaux dans ce futur procédé. Il a récemment été montré que l’illumination de nanoparticules (NPs) d’or en contact avec un flux de CO2 et de la vapeur d’eau produisait du méthane sélectivement et durablement, du fait de l’absorption de la lumière visible par les NPs Au via leur plasmon de surface. Ces matériaux plasmoniques prometteurs pourraient être une alternative aux MOS pour le recyclage à grande échelle du CO2 en méthane. Cependant, ils présentent une activité encore faible et doivent être optimisés. Le principal obstacle est la méconnaissance des mécanismes de réaction, qui cantonne le développement à des stratégies essai-erreur aléatoires, longues et inefficaces. La nature de l’énergie transférée pour conduire la réaction chimique est particulièrement controversée. Porteurs de charge et chaleur sont générés dans un laps de temps très court. Distinguer leurs rôles respectifs dans la réaction globale est un défi.
TOGETHER-FOR-CO2 ambitionne de réaliser un changement de paradigme dans l’optimisation des catalyseurs plasmoniques et de mettre au point une approche rationnelle d’optimisation fondée sur la compréhension des mécanismes, afin d’accélérer le développement de la réduction continue du CO2 en CH4 par l’eau induite par le plasmon. A cette fin, TOGETHER-FOR-CO2 entend déterminer le rôle des porteurs de charge et de la chaleur photogénérés dans la réaction induite par la plasmon. TOGETHER-FOR-CO2 utilise le fait que les 2 phénomènes sont contrôlés par les propriétés intrinsèques des métaux et par les caractéristiques géométriques des assemblées de NPs plasmoniques pour entreprendre une étude expérimentale systématique basée sur les matériaux conduisant à l’élucidation du mécanisme. Partant du postulat que les 2 phénomènes contribuent à la performance catalytique induite par le plasmon, TOGETHER-FOR-CO2 optimisera leur synergie pour décupler l’activité des catalyseurs plasmoniques. Cela nécessite (1) un contrôle précis de la configuration des substrats plasmoniques pour moduler l’importance relative des 2 phénomènes dans le matériau, (2) la conception d’un photoréacteur permettant d’évaluer les performances catalytiques induites par le plasmon avec un contrôle strict de la température, (3) une caractérisation approfondie des propriétés optiques et photothermiques des matériaux, associée à des simulations. En combinant des expertises en synthèse de matériaux, catalyse et thermoplasmonique, le consortium TOGETHER-FOR-CO2 synthétisera une large gamme de substrats plasmoniques 2D structurellement définis par des voies organométallique maîtrisées. Elle implémentera une combinaison pionnière de mesures de températures, dont la nanothermométrie, pour mesurer de façon fiable la température du substrat plasmonique au cours de la réaction. Elle validera les postulats qui sous-tendent l’étude par une caractérisation et des simulations photothermiques avancées. Elle évaluera l’impact des paramètres structuraux et de la température sur les performances catalytiques induites par le plasmon. L’impact des deux processus sur la réaction plasmonique pour ainsi être déterminé. Les catalyseurs plasmoniques seront alors optimisés sur la base de relations structure-activité, pour générer des matériaux combinant forte activité, sélectivité totale pour le méthane et durabilité.

Objet

Emetteurs TADF avec des Propriétés ESIPT Frustrables

Objet

Polymères conjugués à chaînes latérales tri-segmentées pour le contrôle fin des performances de l'électronique organique dopée

Résumé

Le projet TriPODE vise à réaliser une percée dans le domaine des systèmes polymères dopés grâce à une stratégie d'ingénierie des chaînes latérales des polymères semi-conducteurs conjugués afin d'affiner les performances de l'électronique organique dopée. Deux applications sont visées en particulier : les dispositifs de thermoélectricité (TE) pour convertir les pertes thermiques en électricité utile, et les transistors électrochimiques (OECT) qui sont au cœur des dispositifs bioélectroniques de la prochaine génération.

Le consortium qui pilote TriPODE rassemble des membres des laboratoires IPCMS, ICPEES et ICS, tous situés sur le même campus strasbourgeois. Dans ce projet, ils combinent de manière unique leur expertise en synthèse organique, contrôle de l'alignement des polymères, caractérisation morphologique des films minces, étude mécanistique fondamentale du dopage de ces systèmes organiques, non seulement dans les films mais aussi dans les dispositifs TE et OECTs in operando.

Les approches moléculaires en cours de développement visent à traiter simultanément la plupart des facteurs limitant les performances des dispositifs, à savoir l'efficacité du dopage, la cinétique du dopage et du dopage, la mobilité induite des porteurs de charge, les désordres structurels et énergétiques, les contraintes mécaniques, le réarrangement morphologique du film et la délamination, la stabilité au cours des cycles.

Pour ce faire, TriPODE propose l'utilisation de chaînes latérales tri-segmentées originales basées sur les trois segments suivants : alkyle / éther (polaire) / siloxane. En ajustant la position et la longueur de chaque segment de la chaîne latérale, nous construirons des films minces de polymères mésomorphes multicouches stables avec une localisation et une épaisseur bien définie de chaque sous-couche fonctionnelle. La variation systématique des paramètres moléculaires permettra de rationaliser et d'exploiter l'effet de chaque segment sur les propriétés du polymère. En particulier, les segments siloxanes renforceront la cohésion structurelle du film afin de préserver l'ordre favorable au transport électronique malgré l'insertion de dopants. Parallèlement, les segments polaires sont conçus pour augmenter la quantité de dopant inséré et les confiner à des positions spatiales définies afin d'étudier l'impact des interactions coulombiques sur la mobilité des porteurs et la stabilité du dopage. Les résultats permettront essentiellement i) de comprendre en profondeur les mécanismes de dopage et leur impact sur les propriétés conductrices et ii) de définir une boîte à outils pour le développement de systèmes dopés très performants pour les TE et les OECT qui seront très probablement généralisables à d'autres applications.

Bien que la base de ce projet soit fondamentale, les polymères organiques qui seront synthétisés dans le cadre de TriPODE visent à atteindre les performances suivantes :

Pour le TE, un facteur de mérite ZT avec des valeurs d'environ 0,3 est visé pour les polymères de type p et de type n. Ces valeurs sont à comparer avec celles des meilleurs systèmes obtenus pour les cas particuliers du PEDOT:PSS (type p, ZT = 0,3-0,5) et du fullerène (type n, ZT=0,3). Notons qu'un des objectifs de ce projet est de doter le consortium des moyens techniques pour mesurer la conductivité thermique des couches minces.

Pour l'OECT, un facteur de mérite ??C* avec des valeurs supérieures à 8 000 F cm-1 V-1 s-1 et 80 F cm-1 V-1 s-1 sont visés pour les polymères de type p et de type n, respectivement. Outre ces performances, notre approche de l'ingénierie des chaînes latérales devrait conduire à une amélioration significative de la stabilité des transistors ON/OFF (mesurée sur environ 10 000 cycles). Les valeurs actuelles rapportées dans l'état de l'art sont d'environ 2 000 et 55 F cm-1 V-1 s-1 pour le type p et le type n, respectivement.

Objet

Complexes de borate de dipyrométhène ultrafusionnés pour des applications dans le NIR profond

Résumé

L'objectif du projet est de développer un dipyrométhène-borate(BODIPY) fusionné présentant une fluorescence élevée dans les régions proche infrarouge NIR-I et NIR-II. Ces régions du rayonnement électromagnétique présentent des caractéristiques hautement désirables pour les applications de biomarquage, de microscopie et de chirurgie guidée par fluorescence, telles que des absorptions/émissions endogènes minimisées, une faible diffusion de la lumière et une pénétration plus profonde. Le projet utilisera la découverte récente des partenaires 1 et 2 sur des BODIPY ultrafusionnés avec une brillance de fluorescence record comme point de départ, pour le développement du projet. Cette famille de composés doit maintenant être élargie pour aller plus loin dans le NIR, améliorer la compatibilité du colorant avec l'eau ou l'intégrer dans des nanoparticules solubles dans l'eau pour finalement évaluer leur utilité dans les applications biologiques dans le NIR.

Objet

ETUDE sur le martin pecheur visant à identifier les principaux composés utilisés à des fins phytosanitaires dans les cultures céréalières ou viticoles circulant au sein des réseaux trophiques via les eaux de surfaces

Objet

DECAPES - développer et industrialiser une membrane par électrospinning

Objet

Obtention, caractérisation et évaluation de biopolymères et de leurs dérivés pour contrôler les émissions de particules de l'exploitation minière dans l'environnement

Objet

A New Interface for ammonia
generation: Membranes And ionic LiquidS » (ANIMALS)

Objet

Catalytic Localism in Layer-by-Layer
Composite Films for Light-Driven Water Treatment

Objet

Design & Synthesis of Novel TADF Polymer for Opto-
Electronic Application»

Objet

instrument modulaire de caractérisations électriques couplées à la spectrochimie résolue en temps Vis/NIR/Raman pour l'étude du dopage de semi-conducteurs organiques

Objet

mobilite dans cadre thèse

Objet

Organisation congrès EcatalytiX

Objet

Chemical localism for H202-mediated Light-Driven Catalytiv Water Treament

Objet

La thérapie photodynamique : vers le développement de photosensibilisateurs polyvalents et activables par le pH ciblant les cancers de la tête et du cou (TABATA)

Objet

SPINLAB - Up-scaling de l'electrospinning de nanoFibres multi-composants structurées par des voies respectueuses de 'environnement

Objet

xxxx

Objet

Valorisation de la biomasse riche en carboydrates en molécules synthons via des catalyseurs solides bio-sourcés

Objet

Echantillonnage passif de produits phytosanitaires et leur produit de transformation dans l'air

Objet

PEPR H2 : Cellules Céramiques EHT durables, performantes et bas coût

Résumé

Le projet CELCER-EHT est centré sur le développement de matériaux et de procédés innovants pour la fabrication de cellules d’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) présentant des performances et une durée de vie accrues par rapport à l’état de l’art actuel, tout en gardant la maîtrise des coûts. Il vise la production de cellules céramiques à conduction anionique de taille pré-industrielle (200cm²) et leur fonctionnement dans la plage de température 750-850°C, avec un taux de dégradation amélioré d’un facteur 5 (< 0.7% après 1 000 heures de fonctionnement).

Objet

Electrolyseur à membrane échangeuse d'anions durable pour la production d'hydrogène vert à grande échelle Durable Anion Exchange Membrane electrOlyzer for largescale greeN HYdrogen produCtion

Résumé

DAEMONHYC vise à développer des électrolyseurs à membranes anioniques sans métaux nobles, pour permettre le développement à grande échelle de l’électrolyse de l’eau.
La stratégie de recherche est d’optimiser le choix des matériaux et leur mise en forme grâce à la compréhension des mécanismes de transfert et de dégradation aux différentes échelles. Les activités de modélisation seront menées en étroite collaboration avec les caractérisations électrochimiques fondamentales et les tests en cellule élémentaire.

Objet

Projet ANR PEPR (programme SPLEEN) ECOCHEM : "Eco-friendly and intensified chemical reactions"

Résumé

L’industrie chimique est au cœur de nos sociétés, puisqu’elle est utilisée pour produire un grand nombre de biens nécessaires à notre développement. Pourtant, l’impact de la société sur la planète (disponibilité de l’eau, érosion de la biodiversité, changement climatique) et l’augmentation exponentielle de la population humaine ont rebattu les cartes, la chimie devant désormais résoudre une équation complexe : comment produire plus et mieux avec moins ?

Dans ce contexte, la catalyse joue un rôle essentiel, pas seulement pour mieux contrôler la sélectivité des produits désirés (objectif zéro déchet) mais aussi pour diminuer les barrières énergétiques des réactions, et ainsi les émissions globales de CO2 au sein du procédé chimique.

Le principal objectif de ce projet est de désigner des technologies de pointe pour assurer les réactions et procédés catalytiques d’une manière davantage éco-efficiente (économie d’atomes, économies d’énergie, sélectivité). Dans ce contexte, le projet devra faire face à deux défis scientifiques :

La conception de systèmes catalytiques (homogènes et hétérogènes) à partir de technologies durables et disruptives, ainsi que leur implémentation intelligente dans les process de catalyse. Les principaux défis concernent la recyclabilité de la catalyse, le fonctionnement à flux continus des réacteurs et l’hybridation des cascades de réactions.
Le développement de réactions catalytiques à basses températures. Le couplage de la catalyse à des outils auxiliaires de promotion (ondes ultrasoniques, champs électriques et magnétiques, lumière) qui a émergé récemment comme de la catalyse assistée, sera exploré. Le principal challenge sera de confiner ces effets physiques sur une surface de catalyseur afin qu’un effet de synergie puisse se produire. Pour optimiser la consommation d’énergie de ces technologies, l’intensification sera recherchée (du discontinu au continu, microfluidiques…)

Par conséquent, le projet adressera les questions scientifiques suivantes :

Comment optimiser les performances catalytiques (rendement, sélectivité, rendement espace-temps) tout en gagnant en profit et impact environnemental ?
Comment des espèces hautement actives (radicaux, ions, électrons, espèces disparues) peuvent être confinées dans une surface catalytique, afin qu’un effet de synergie puisse survenir ? (c’est-à-dire un contrôle de la sélectivité de la réaction, basse température)
Comment réduire la consommation énergétique des réactions et procédés catalytiques ?

Objet

Projet ciblé "FLEXISOC" dans le cadre du PEPR H2/ IMN- A LeGal : PEPR ACC H2 : FLEXISOC - FLEXIbilité des cellules SOC vis-à-vis du combustible

Résumé

Le projet FLEXISOC a pour objet l’amélioration des piles à combustible à oxydes solides (SOC).
Il vise à mettre au point une cellule flexible vis-à-vis du combustible, apte à fonctionner avec des mélanges liquides ou gazeux variés (syngaz, biogaz…), ou en présence de polluants susceptibles d’agir comme un poison des catalyseurs.
La température de fonctionnement de ces systèmes « flexibles » sera également abaissée à 600°C afin d’accroître leur durée de vie.

Objet

PIA PEPR (AAP Hydrogène Décarbonné) ANR-22-PEHY-0012 "HYDRO : Production de H2 par photoélectrocatalyse : analyse operando d'oxydes de haute entropie en tant que nouveaux photocatalyseurs

Résumé

Le projet HYDRO a pour but de produire de l’hydrogène à partir d’eau et d’énergie solaire, grâce à une nouvelle famille de photo-catalyseurs, les oxydes à haute entropie (OHE).
Une partie du projet sera consacrée à la préparation et à l’optimisation de ces matériaux. Ils seront par la suite caractérisés par des méthodes physico-chimiques et étudiés en photo(électro)catalyse.
L’utilisation de la modélisation et de techniques d’analyse operando permettra d’étudier ces nouveaux matériaux et ainsi de proposer le matériau le plus stable et le plus efficace pour la production d’hydrogène.

Objet

PEPR H2 - PEMFC96

Résumé

PEMFC95 vise à répondre aux besoins de la mobilité lourde (trains, camions, bus), qui requiert des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) capables de délivrer des puissances plus élevées qu’avec les systèmes actuels, tout en étant plus durables et moins chères.
Le projet PEMFC95 ambitionne de satisfaire ces objectifs en développant des PEMFC pouvant fonctionner à une température stabilisée de 95°C (contre 80°C dans les systèmes actuels). Cette élévation de température devrait aussi permettre d’alimenter les PEMFC en hydrogène moins pur avec un rendement équivalent.
Les performances seront démontrées d’abord à l’échelle d’une mono-cellule de 25 cm² puis d’un mini-stack fonctionnant dans des conditions opératoires du type « European automotive conditions ».

Objet

Propelling CO2 conversion to e-fuels, solar-fuels ans e-chemicals beyond the state-of-the-art

Résumé

Si l’utilisation de sources carbonées, pétrole, gaz et charbon a permis le développement rapide de notre société actuelle, elle a sous-tendu une économie carbonée linéaire dans laquelle les activités humaines résultent de carbone extrait du sous-sol et accumulé dans l’atmosphère. Aller vers la neutralité climatique implique de développer une économie du carbone circulaire pour les secteurs économiques dans lesquels le carbone sera toujours un élément déterminant, comme le transport de grande distance (carburants liquides carbonés) et l’industrie chimique. Les carburants synthétiques par exemple (e-fuels dérivés de l’électricité et carburants solaires issus de la lumière solaire) offrent une alternative prometteuse aux carburants fossiles puisqu’e présentent la plus forte densité énergétique de tous les dispositifs de stockage, peuvent être stockés pendant de longues périodes, et peuvent profiter des infrastructures actuelles pour le stockage, la distribution et l’utilisation. Si les technologies actuelles de conversion de CO₂ recyclent moins d’1% des émissions liées à l’homme, la dernière législation européenne a ouvert la voie à l’introduction d’e-fuels pour les carburants aériens, à partir de de 2030. Les questions scientifiques sous-jacentes et les challenges technologiques consistent à permettre la conversion efficiente de CO₂, une molécule cinétiquement et thermodynamiquement stable, pour les biens de haute valeur utilisant des sources d’énergie bas carbone comme la lumière du soleil et l’électricité. Ce projet vise à adresser des problématiques clés inhérentes à la conversion de CO₂, comme la maximisation de l’absorption de carbone et d’électrons dans la production d’e-fuels, exploitant l’ensemble du spectre solaire dans la conversion de CO₂ pour les carburants solaires, permettant de ce fait la formation de structures moléculaires complexes à partir de CO₂ et préparant de nouvelles réactions catalytiques pour le CO₂ et les modes d’activation non conventionnels.

Power CO₂ favorisera les innovations scientifiques nécessaires à l’émergence de nouvelles voies de conversion du CO₂ en éthylène et en alcènes légers, en DMC, en acides gras, en hydrocarbures et en produits chimiques fins, y compris les alcools, les amines et le formaldéhyde. Par exemple, la preuve de concept de l’électro-réduction du CO₂ en formaldéhyde sera établie pour la première fois et la production efficace d’éthylène à partir du CO₂ par des processus électro- et thermo-catalytiques en cascade représentera une brique technologique clé et nouvelle. Des développements innovants dans les matériaux photoactifs et les dispositifs de photoréduction créeront un précédent pour la conversion de l’ensemble du spectre solaire en carburants solaires. Les publications des résultats scientifiques obtenus devraient donner lieu à plus de 80 brevets ou publications dans des revues à comité de lecture sur une période de 6 ans. En outre, la nature pluridisciplinaire des tâches permettra de former 17 doctorants et 417 mois de chercheurs postdoctoraux dans des domaines de recherche émergents au carrefour de la photo-, électro-, chimio- et biocatalyse, de la science des matériaux, des matériaux moléculaires et de l’architecture des dispositifs électrochimiques et photochimiques.

Objet

DE-centralised Cloud labs fOr inDustrialisation of Energy materials

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Designing of multifunctional nanomaterials for light-driven innovation technologies

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Next generation of improved High Temperature Membrane Electrode Assembly for Aviation

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First research action for Medical counter measures performed in the frame of the RESILIENCE FPA Consortium

Objet

Contrat accompagnement these CIFRE - Audrey Grandjean - Développement de méthodes d'analyse microfluidiques pour la quantification du formaldéhyde dans l'air

Objet

Mise en place d'une ligne d'électrospinning pré-pilote expérimentale et instrumentées

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ELABORATION MEDIA PHOTOCATALYSE AVEC TiO2

Objet

Cifre - Développement et optimisation de matériaux pour la dépollution du formaldéhyde en air intérieur

Objet

Studies of functionalized materials for the remediation of complex mixtures of Volatile Organic compounds (VOCs) in indoor environments

Objet

Composites conducteurs pour opérer des procédés catalytiques sous induction

Objet

Etude et développement du « process Bobine » à l'échelle laboratoire

Objet

Développement de méthodes d'analyse continue et en temps quasi-réel de la vitamine B12

Objet

SPINLAB CIFRE - Contrôle morphologique de renforts electrofiles pour membranes des piles à combustible hydrogène

Objet

SPINLAB CIFRE - Mise au point d’une catalytic fibrous layer (CFL) conductrice de protons et d’electrons a gradient controle de taille de pores

Objet

Catalyseurs Ni, Co supportés sur U3O8 pour la synthèse de Fischer-Tropsch à basse pression

Objet

Photo 1. Electrospinning et photoréticulation in-situ de prépolymères modèles

Objet

Identification des espèces végétales (en particulier des halophytes) capables d'absorber et/ ou de neutraliser les polluants de l'air intérieur, à savoir les VOC (volatile organic compounds, dont le formaldéhyde)

Objet

SPINLAB CIFRE - Etude des interactions électro-hydrodynamiques entre jets produits par electrospinning à l’élaboration de structures nanofibreuses composites structurées

Objet

Nouvelles mousses biosourcées, recyclables, et sans isocyanates pour l'isolation thermique du bâtiment

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Etude de stabilité des matériaux catalytiques pour la production de biogas via la conversion catalytique de la biomasse dans un milieu aqueux supercritique

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PROJET HYDRA « PHASE III _ Décomposition d'hydrocarbures en hydrogène et carbone catalytique de pyrolyse par chauffage inductif

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Etude de faisabilité sur la caractérisation des catalyseurs et compréhension des tests sous chauffage inductif

Objet

Adsorbants pour la captation de CO2

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HyPE : Production et stockage d’Hydrogène décarboné et son utilisation pour la Production d’Energie dans des dispositifs sans métaux nobles

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financement moitié salaire doctorant

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Reversement du financement du programme PAUSE destiné à l'accueil d'Alexandr Oschepkov à l'ICPEES UMR7515

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Recyclage chimique des polyuréthanes par hydrogénation via des catalyseurs homogènes à base de métaux de transition abondants