Nous intégrons dans nos études toutes les opérations nécessaires à la compréhension des effets de la pollution (atmosphériques, déchets et poussières) : définition d’un mode de prélèvement représentatif du milieu de développement, caractérisation, compréhension, interprétation des mesures effectuées, modélisation des paramètres pertinents et élaboration de traitements adaptés dans le cas des déchets. Un intérêt particulier sera porté à la composition des particules (métaux notamment) ainsi qu’aux précurseurs de ces polluants. Le but de ce travail est d’acquérir des outils et une méthodologie pour mieux qualifier les dangers et quantifier les risques.

L’air revêt une importance croissante, notamment dans les milieux urbains (circulation automobile, industrie...). Les mesures interviennent de plus en plus en continu, surtout pour les teneurs de l’atmosphère en poussières, oxydes de carbone, de soufre et d’azote, les teneurs en hydrocarbures, en ozone...

Vu nos compétences, nous nous sommes intéressés à la caractérisation et à la cartographie des particules dans l’air urbain. Cet outil peut être un moyen efficace dans l’aménagement du territoire et la planification sanitaire dans les villes.

Nous nous sommes intéressés à trois villes : Baia Mare et Bucarest en Roumanie et Meknès au Maroc afin de développer un outil et de former des jeunes chercheurs dans ces deux pays.

La caractérisation et la cartographie des particules de l’air de la ville de Baia Mare au Nord de la Roumanie ont montré que tous les quartiers de cette ville sont pollués en Pb, Cr, Ni et Cr et que les zones industrielles situées à l’Est et l’Ouest de la ville sont les plus touchées.

Il s’agit d’utiliser les compétences acquises dans le domaines des interactions fluide-roche pour appréhender les problèmes de la pollution des sols, et d’acquérir au département une compétence sur le comportement physico-chimique de polluants au contact de particules de sols.

La volonté est de comprendre le plus finement possible les mécanismes d’adsorption sur les particules de sols et de spéciation de polluants dont dépend leur mobilité et par conséquent leur danger. Nous avons choisi de focaliser nos efforts sur la mobilité de certains éléments chimiques (Cuivre, Chrome et Arsenic) qui sont des produits inorganiques de préservation du bois dans lequel ils sont imprégnés.

Sur certains sites d’imprégnations de bois fortement pollués aux CCA, des teneurs jusqu’à 115000 ppm de Chrome, 67000 ppm de Cuivre et 87000 ppm. d’Arsenic dans les sols ont été enregistrés. Afin d’améliorer les connaissances du comportement de ces produits dans les sols, nous avons choisit de réaliser des expériences sur des colonnes de sol.

La tendance actuelle est de valoriser les effluents liquides industriels, particulièrement les solutions ou suspensions contenant des éléments métalliques sous forme cationique. La valorisation consiste alors en une précipitation contrôlée en milieu le plus souvent basique, dont le produit est ensuite isolé et utilisé.

Le Département GENERIC et le CEREP de l’Ecole des Mines de Paris ont mis en commun leur expérience dans les thèmes de la cristallisation et de la précipitation industrielle pour traiter ce type de problème.

Remplacement du pétrole par le gaz naturel moins polluant

Le méthane représente aujourd’hui une molécule combustible plus propre que les autres parce qu’elle produit moins de CO₂, à rendement identique. Les pétroliers placent donc le développement des technologies de combustion du méthane comme s’inscrivant dans la thématique "réduction de la production de CO₂".

Enfouissement du CO₂

Enfin, le thème hydrate nous permet de travailler sur les problèmes futurs d’enfouissement du CO₂ sous forme d’hydrate dans les aquifères sous marins. Les hydrates de méthane sont des composés solides qui se forment après combinaison de molécules d’eau et de gaz sous pression.

Ils peuvent apparaître dans les conduites d’extraction de pétrole en offshore ou bien dans différents types de sédiments (marins profonds ou arctiques).

Réduction des dépenses énergétiques

Nous intervenons sur l’optimisation des slurry de glace servant de fluide caloporteur et pouvant remplacer à terme les fluides aujourd’hui plus utilisés afin d’améliorer le rendement des systèmes, donc réduire la facture énergétique, donc réduire l’effet de CO₂. Un projet européen en cours porte sur la réduction de la consommation d’énergie des systèmes de climatisation. Dans le contexte naturel, les hydrates de méthane, naturellement présents dans les couches sédimentaires océaniques ou continentales sous pergélisol posent un certain nombre de questions, soit relatives à leur production éventuelle pour obtenir du méthane, soit à leur comportement lié au réchauffement global de la terre. Leur cristallisation dans le milieu poreux doit impérativement être comprise si l’on veut, d’une part localiser et estimer précisément les ressources en place, et d’autre part procéder à leur exploitation pour produire du méthane, voire étudier leur impact environnemental.

Savoir-Faire

L’utilisation de l’acide sulfurique dans la production des fertilisants provoque des nuisances écologiques importantes par le dépôt de phosphogypse.

Le Brésil représente 13% du marché mondial des fertilisants phosphatés mais sa production ne dépasse pas 2.8% de la production mondiale. Il importe plus de 600 000 tonnes par an de concentré de phosphate et plus de 198 000 tonnes d’acide phosphorique.

Nous développons un nouveau procédé de production des fertilisants phosphatés sans nuisances pour l’environnement avec récupération des terres rares comme sous produit. Le nouveau procédé tient compte des ressources locales et de l’impact économique pour les régions du Nord- Est du Brésil.

Les études de danger (directive SEVESO) relatives au stockage des gaz liquéfiés ont conduit l’industrie des Procédés à évaluer les conséquences ultimes d’une éventuelle perte de confinement.

L’étude des rejets accidentels de gaz liquéfiés (écoulements et jets diphasiques liquide-vapeur) vise à préciser les distances d’isolement des installations industrielles susceptibles de générer des accidents majeurs. Le scénario dont nous cherchons à améliorer la modélisation est la perte de confinement par rupture d’une conduite.

Concernant les écoulements dans la conduite résiduelle, l’objectif était d’identifier le principal phénomène responsable des défaillances des modèles existants. Beaucoup d’articles de la littérature considèrent qu’il s’agit de la cinétique de vaporisation.

Une analyse théorique nous a permis de montrer que, même qualitativement, cette hypothèse ne respecte pas les observations expérimentales. Nous avons par contre montré que l’établissement d’un écart de vitesse entre les phases liquide et vapeur est un candidat plus vraisemblable.

Concernant la modélisation des jets diphasiques et du "rain-out" (dépôt d’une partie de la phase liquide au sol) une campagne expérimentale systématique sur des jets d’eau surchauffée a été menée.

Son analyse a permis de sélectionner plusieurs hypothèses pertinentes parmi celles qui sont proposées dans la littérature :

• le "rain-out" a lieu sous le jet plutôt qu’à l’endroit où le jet rejoint le sol
• pour un jet issu d’une conduite, il est nécessaire de prendre en compte les ondes de détente qui se produisent au tout début du jet
• un modèle de jet à vitesse uniforme sur une section droite ne peut traduire correctement la trajectoire des gouttelettes
• la loi d’entraînement de l’air par le jet proposée par Ricou et Spalding est applicable
• l’humidité de l’air a une influence non négligeable sur le comportement du jet

Cet ensemble d’hypothèses permet une modélisation tout à fait acceptable des jets d’eau. Il reste à étendre cette modélisation au comportement de jets d’autres fluides.