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« Il faut abaisser le coût de la technologie »

Propos recueillis par Sylvie Latieule
« Il faut abaisser le coût  de la technologie »

Michael Matlosz, directeur de l'Ensic.

© © Ensic

Si le bénéfice de l'intensification des procédés n'est plus à prouver, le déploiement de ce concept est freiné par le coût de la technologie. Explication avec Michael Matlosz, directeur de l'Ensic et ancien coordinateur du projet Impulse.

Info Chimie Magazine : Comment définiriez-vous ce concept d'intensification des procédés ?

Michael Matlosz : C'est l'aboutissement de l'optimisation des procédés, avec un fil conducteur qui est de faire plus avec moins. Pour cela, on fait appel à de nouveaux appareils dotés d'une structuration géométrique fine au niveau des zones de contact avec le produit. L'intensification des procédés vise à améliorer trois choses : soit la qualité du mélange, soit la vitesse de transfert de chaleur ou de matière, soit le contrôle des conditions opératoires afin d'améliorer le rendement réactionnel.

I.C.M. : De quand date ce concept d'intensification des procédés ?

M.M. : Ce concept date de la fin des années 80 avec une première évocation par le Britannique Ramshaw. Par la suite, il a été popularisé par Moulijn et Stankiewicz.

I.C.M. : Pourquoi l'École des industries chimiques de Nancy, que vous dirigez, est-elle perçue comme une pionnière dans ce domaine ?

M.M. : Depuis le milieu des années 90, nos laboratoires accordent un intérêt particulier à l'intensification des procédés, et notamment le LRGP ou Laboratoire de réaction et de génie des procédés qui est une structure CNRS, hébergée par l'Ensic. Dans ce laboratoire, on s'est intéressé aux apports de la microstructuration et de la structuration géométrique des appareils avec une dimension caractéristique inférieure au millimètre. Ce laboratoire a étudié l'influence de ces géométries sur les phases de mélange et de transfert de chaleur.

I.C.M. : Que vont apporter ces concepts à la chimie ?

M.M. : Ces objets intensifiés vont permettre de faire les mêmes opérations chimiques avec moins de matière ou moins d'énergie. Une autre possibilité est la miniaturisation des unités. Et cette miniaturisation ouvre la voie à la notion de production décentralisée avec un impact sur le transport des matières premières.

I.C.M. : Comment décrire ces nouveaux objets ?

M.M. : Il y a une multitude d'équipements disponibles. L'inten sification correspond surtout à une augmentation significative du rapport entre le débit de production et la taille des équipements. On retrouve ainsi tous les objets classiques du génie chimique, même si c'est le réacteur qui a été le plus étudié. L'intensification des procédés peut néanmoins apporter de nombreux bénéfices à d'autres opérations, en particulier le mélange et la formulation.

I.C.M. : L'intensification des procédés est-elle une réalité industrielle ?

M.M. : De 2005 à 2009, nous avons travaillé dans le cadre du projet européen Impulse, qui était coordonné depuis Nancy, à l'intégration des appareils intensifiés dans des systèmes de production industrielle. Nous avons mis au point une méthodologie facilitant la conception et le dimensionnement de ces objets et nous allons bientôt publier un document qui résume les orientations d'Impulse et cette méthodologie. Par ailleurs, nous avons mis en place cinq démonstrateurs industriels avec l'objectif de mettre en évidence la faisabilité industrielle de l'intensification des procédés. Et aujourd'hui, il existe plusieurs exemples de sociétés qui ont développé leurs propres démonstrateurs. On peut citer la société Solvant Innovation, filiale du groupe allemand Merck, qui a mis en place un démonstrateur, utilisant un appareil microstructuré pour une alkylation liquide-liquide dans la production de liquides ioniques. Ces alkylations ont la particularité d'être très exothermiques. La qualité du produit final dépend du contrôle de la température.

I.C.M. : Vous mentionnez une étape dans un procédé de fabrication...

M.M. : En effet, un des enjeux de l'intensification n'est pas de concevoir des unités totalement nouvelles, mais d'insérer dans les systèmes de production existants des appareils à performance supérieure. Un autre enjeu est de faire basculer certaines productions du batch vers le continu. Car tous les appareils intensifiés ont la particularité d'être conçus pour travailler en continu.

I.C.M. : Mais est-ce que tout cela avance au rythme escompté ?

M.M. : Dans les années 90, on s'est attelé à construire des appareils de haute performance pour les différentes opérations unitaires. Puis, nous avons cherché à les intégrer dans des procédés pour produire en conditions réelles et tirer un maximum d'avantages de la performance de ces équipements - c'était l'objet du programme Impulse. La prochaine étape est de généraliser cette intégration à la production industrielle et même à toute la chaîne de valeur, y compris les approvisionnements en matière première. Mais le problème de l'intensification, c'est son coût. Il y a encore beaucoup de développements à faire pour permettre un abaissement significatif du montant d'investissement. Or si on veut arriver à des coûts abordables, il faut que l'intensification des procédés soit suffisamment répandue pour produire en masse des équipements. Un des enjeux est aussi celui de la standardisation, en particulier de la connectique et de l'instrumentation analytique qui gravitent autour des appareils intensifiés.

I.C.M. : Du coup, y a-t-il suffisamment de sources de financement pour réaliser les derniers développements ?

M.M. : De 2007 à 2009, l'ANR avait mis en place le programme CP2D (Chimie et procédés pour le développement durable). Ce programme s'est terminé et il a été poursuivi par le CD2I (Chimie durable-Industries-Innovation) que je préside. De son côté, le programme européen Impulse a donné naissance à plusieurs projets, en particulier le projet F3Factory. Ce dernier s'inspire d'Impulse pour s'attaquer à une utilisation généralisée des appareils intensifiés. Le projet travaille notamment à un modèle de site industriel partagé. L'idée est d'installer sur un site industriel des équipements périphériques fixes, des utilités et des interconnexions standard qui seraient susceptibles d'accueillir un conteneur mobile correspondant à un procédé industriel et constitué d'appareils intensifiés. Un premier démonstrateur de ce type va être installé chez Bayer à Leverkusen. C'est un concept assez futuriste qui ouvre la voie à des productions locales, tandis que le procédé serait transporté d'un continent à l'autre au gré des besoins. Et tout cela n'est rendu possible que grâce à la miniaturisation via l'intensification.

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