Recherche

énergie et matériaux

Ce domaine est principalement porté par les chercheurs du CNRS, de l’Université d’Orléans et du BRGM. Il fédère les acteurs académiques de l’Energétique, des Matériaux mais aussi dans une certaine mesure des Géosciences et des problématiques environnementales. Ils répondent à des préoccupations sociétales de plus en plus criantes sur les ruptures et les transitions dans les domaines de l’environnement, de l’énergétique et des ressources.

Pour la transition énergétique, les domaines d’expertise vont des procédés et matériaux pour la production, la conversion et la récupération d’énergie, le stockage électrochimique (piles, batteries ou supercapacités), le stockage de H2 et les piles à combustible, le stockage thermique et géothermique et le développement de systèmes énergétiques hybrides. L’activité porte également sur la réduction de l’empreinte carbone en proposant des solutions de stockage de CO2 et de réduction d’émission dans le transport terrestre et aérien (concepts de motorisations avancées), l’intégration des biocarburants dans ces systèmes et également en contrôlant l’aérodynamique externe des systèmes propulsifs. Les matériaux innovants sont étudiés non seulement en relation avec l’énergie mais aussi pour le médical (par exemple des matériaux de synthèse pour remplacer des os), ou la cosmétique (y compris l’utilisation de jets plasma pour le traitement de la peau). On les retrouve dans les applications environnementales. Les travaux développés sur la métrologie environnementale ont pour objectif de contribuer à la compréhension et la caractérisation des milieux, des composantes de l’environnement et de leurs évolutions et interactions dans une perspective de gestion durable des ressources primaires, secondaires ou transformées, de l’environnement atmosphérique et de préservation des milieux. En plus de sa reconnaissance scientifique (Labex, programmes européens, réseaux nationaux), le domaine est porteur d’une forte collaboration avec l’environnement économique : Air Liquide, Airbus, Antea Group, Arcelor-Mittal, Areva, CILAS, Engie, Imerys, Otis, PSA, Renault, Saint-Gobain, Thales, etc.

Propulsions et des Systèmes Énergétiques Propres et Sûrs

L’un des projets phare, le LabEx CAPRYSSES (Cinétique chimique et Aéro-thermodynamique pour des Propulsions et des Systèmes Énergétiques Propres et Sûrs) étudie les couplages entre cinétique chimique et dynamique des fluides, avec pour objectif d’améliorer les performances des systèmes énergétiques, notamment du point de vue des impacts environnementaux. Il s’intéresse à la réduction de l’empreinte carbone des systèmes de transport, à l’usage de la biomasse à fins de production d’énergie, aux techniques de capture du CO2 et au contrôle des risques d’explosion en lien avec des problématiques industrielles comme l’industrie nucléaire).

Environnement

Les chercheurs travaillent sur de nouveaux matériaux afin de répondre à des problématiques liées à l’environnement et à la pollution

Les chercheurs en énergie et matériaux travaillent sur de nouveaux matériaux pour le développement de capteurs, sur les matériaux sous conditions extrêmes de température et de pression avec des applications au recyclage et à la dépollution, sur les phénomènes de combustion et la modélisation de pollution chimique comme la dispersion des polluants dans l’atmosphère, l’eau ou le sol. Ces travaux se font souvent en synergie avec le domaine Terre et Espace.

Les Plateformes Expérimentales

Un indéniable point fort d’Orléans Grand Campus est la présence d’équipements scientifiques de très haut niveau, souvent acquis avec le soutien de la Région et de financements européens ou par des partenariats industriels. Cette instrumentation, spécifique constitue l’expertise de la plupart des équipes de recherche du domaine Energie et Matériaux, reconnue à l’échelle nationale et internationale. On peut citer à titre d’exemple :

  • Dans le cadre de l’IR RMN à très hauts champs (Infrastructures de Recherche en RMN), réseau de plateformes pilotés par des équipes de recherche reconnues au niveau international, le site d’Orléans héberge le plus haut champ pour la RMN du solide en France (850 MHz) ;
  • Les moyens en « haute pression » dans le cadre de l’Equipex PLANEX forment une plateforme unique en Europe pour l’étude et l’interaction fluide et matériaux dans les conditions extrêmes (pression et température) à l’échelle microscopique ;
  • La chambre de simulation HELIOS unique en France est la première plate-forme nationale d'étude des processus photochimiques de l'atmosphère en lien avec la qualité de l’air et le changement climatique. Il y en a 2 autres dans le monde (Allemagne, Espagne).
  • La plateforme expérimentale de recherche pour des pompes à chaleur géothermiques implantée au BRGM. Elle permet d’accroitre les compétences sur les échangeurs géothermiques superficiels pour le déploiement de la filière.
  • La plateforme d’accélérateurs (Cyclotron, Van de Graaff, Positons) faisant partie du réseau national EMIR (Etude des Matériaux sous Irradiation), permet d’implanter des défauts liés aux irradiations et de caractériser ces défauts par des techniques nucléaires.
  • Dans quelques mois, Orléans Grand Campus sera doté d’un Microscope Electronique en Transmission (MET de très haute performance, 4ème de ce type en France), cet élément d’une plateforme régionale (PROMESTOCK) permettra d’imager des structures avec des résolutions proches de celle de l’atome.
  • Et d’autres comme les bancs moteurs, caisson plasma, souffleries…

L’expertise, alimentée par l’ensemble des laboratoires et de leurs outils souvent spécifiques voire uniques, en matière d’instrumentation pour la mesure ou la métrologie (capteurs,…), les analyses / interprétation et modélisation – en particulier en conditions extrêmes - constitue un ensemble de compétences, vecteur premier de son attractivité et de sa visibilité aux niveaux national et international, tant auprès des acteurs économiques et industriels que des partenaires publics et institutionnels.

Formation

Les enseignants interviennent aussi bien dans des licences et masters du Collegium Sciences et Techniques, notamment le Master Energie et Matériaux, que dans la formation des ingénieurs de Polytech Orléans ou des IUT d’Orléans de Bourges ou de Chartres.

Rappelons le co-portage, avec le domaine Terre et Espace, d’un projet novateur d’Ecole Universitaire de recherche, rapprochant les étudiants (de master et de doctorat), laboratoires de recherche et industriels. Enfin, les chercheurs et les doctorants du domaine sont très présents dans le cadre du projet Edifice, dont un volet porte sur l’immersion des élèves de lycée, en petits groupes et pendant trois ans, dans les laboratoires de recherche, sous le tutorat d’un doctorant. L’objectif est d’éveiller le goût pour les sciences et faire connaître la recherche académique auprès des élèves à partir du bac-3, en visant à plus long terme un continuum de formation de bac-3 (lycée) à bac+8 (doctorat).