Axe 3 - Remédiation

Les Travaux de recherche sur la période 2007-2014

Les activités de recherche au sein de cet axe poursuivent des projets prioritaires initiés au CPER 2000-2006, avec pour moteur les contributions des chimistes de Strasbourg et de Mulhouse et des microbiologistes du Département « Microorganismes, Génomes, Environnement » de l’UMR 7156 CNRS « Génétique Moléculaire, Génomique et Microbiologie », et de l'équipe "Transport membranaire bactérien", UMR 7242 UdS-CNRS du Laboratoire "Biotechnologie et signalisation cellulaire", en interaction avec d’autres équipes de REALISE.

Ces travaux se subdivisent en deux grandes thématiques, d’une part les procédés de catalyse et les énergies nouvelles et d’autre part la bioremédiation.

1) Les procédés de catalyse et les énergies nouvelles

Il s’agit de la mise au point de procédés visant à la réduction des émissions de CO₂ et permettant une meilleure maîtrise de l'utilisation des ressources énergétiques et une réduction des taux de pollution, en particulier des échappements en prenant en compte les évolutions des véhicules et des moteurs. Une innovation importante consiste en l'utilisation des biocarburants pour alimenter les moteurs Diesel. De nombreux travaux doivent aujourd'hui être menés pour mettre au point des procédés de traitement des échappements efficaces dans le but de respecter les futures normes Européennes.

Trois domaines d’étude seront donc développés dans ce domaine. Ils concerneront :

• l’activité et la stabilité des catalyseurs requises pour les procédés de remédiation,
• la sélectivité des catalyseurs, qui contribue à la prévention des pollutions par l'évitement de sous-produits de réaction,
• la durée de vie des catalyseurs, liée à l’aspect économique des procédés.

Les travaux conduits dans un contexte international visent à diminuer la teneur en métaux précieux des catalyseurs et à développer les aspects préventifs et curatifs des catalyseurs vis-à-vis des polluants (chimie verte). On ira ainsi jusqu’à supprimer ces métaux au profit de l’utilisation de nouveaux matériaux catalytiques : nanomatériaux à structures carbonées ou oxydes mixtes à composition définie. Pour cela, il s’agit de mieux connaître et comprendre l’activité des oxydes. De plus, l’acte catalytique sera réalisé selon une procédure de catalyse assistée, procédé novateur très mal connu mais prometteur. Le LMSPC vient d’obtenir une Chaire d’Excellence dans le domaine de l’électrocatalyse pour développer ce domaine de recherche.

Par ailleurs, les chercheurs visent à une meilleure compréhension des processus liés aux piles à combustible. En effet, beaucoup de travaux restent à faire pour ce qui concerne ces convertisseurs d’énergie, qui fournissent de l’électricité, de l’eau et de la chaleur à partir d’hydrogène et d’oxygène. Ne perdons pas de vue que l’hydrogène deviendra un carburant significatif dans les années à venir.

Des études en photocatalyse pour la dégradation des polluants, des bactéries et la dissociation de l’eau, et en milieu confiné pour les réactifs seront menées afin d'obtenir de nouvelles sélectivités catalytiques.

Dans le but de contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre, liées à ces processus, l’étude de réactions de valorisation du CO₂ sera abordée. Ce type de réaction a été très peu étudié pour l’instant. Des activités de recherche seront conduites à l'échelle de réacteurs de laboratoire sur des systèmes modèles, tant par le LMSPC qu'à travers l'évaluation des procédés de traitement des échappements sur banc moteur par le GRE. Cette étude sur banc moteur constituera une passerelle entre d’une part le travail de recherche en amont au niveau du procédé et d’autre part le milieu industriel qui met au point le procédé sur véhicule dans son équipe de R & D. Une chaîne complète de collaboration, allant du fondamental au partenaire industriel sera ainsi mise en place.

Les projets en collaboration entre les chimistes du Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse (LMSPC – UMR 7515 CNRS, Strasbourg) et du Laboratoire de Gestion des Risques et Environnement (GRE, Mulhouse) s’inscrivent dans les activités du pôle de compétitivité « Véhicule du futur » ainsi que dans le "pôle Matériaux" de Strasbourg

2) La bioremédiation

Les projets abordant les procédés de décontamination impliquant la biologie concernent l’analyse de la diversité microbienne au niveau moléculaire et de son fonctionnement face aux contraintes anthropiques.

Il s’agit d’une approche transverse structurante, associant la microbiologie de l’environnement à différentes disciplines représentées au sein du réseau : la chimie organique et inorganique, l’hydrologie et la modélisation numérique. S’ils comportent une forte dimension de recherche fondamentale, les projets de recherche visent également à établir à terme des procédés pour la réhabilitation biologique d’aquifères et de sols contaminés par des polluants inorganiques (métaux lourds et métalloïdes) et par des polluants organiques, organohalogénés en particulier.

Initié ces dernières années, l'ensemble de ces projets a déjà obtenu un soutien au niveau national et international (notamment par le séquençage de plusieurs bactéries étudiées au laboratoire, au Génoscope, le Centre National de Séquençage (UMR 8030 CNRS), et dernièrement au Joint Genomic Institute du Department of Energy des Etats-Unis.

Un projet sur la dégradation microbienne des méthanes chlorés, initié en 2005 dans le cadre du PPF REALISE, s'inscrit en complément d'un travail en cours de réhabilitation physicochimique de la nappe phréatique en Alsace. Il implique l'enrichissement en conditions anoxiques ou oxiques de souches résistantes au tetrachlorométhane à partir d'échantillons d’eau contaminée, et l'analyse de la composition et de la dynamique de la flore microbienne en fonction de la concentration de tetrachlorométhane. D'autres travaux dans le domaine de la dépollution biologique de pesticides organiques toxiques ont également été initiés, en collaboration avec la plateforme technologique « Agrosystèmes » de Colmar associée au réseau.

Les équipes scientifiques impliquées dans l'axe 3