Permettre la montée en échelle de catalyseurs, de matériaux d’absorption, inorganiques ou hybrides : tel est l’objectif de la plateforme UpCat, installée sur le campus de Centrale Lille, et qui sera officiellement inaugurée dans quelques mois. « C’est une plateforme assez unique en France », affirme Sébastien Royer, de l’Université de Lille et co-responsable de la plateforme UpCat avec Jérémy Dhainaut, chercheur au CNRS, qui vient combler un manque identifié dans le cadre d’un projet européen sur la transformation de la biomasse par catalyse hétérogène, en 2015 : « Un certain nombre de partenaires avait des catalyseurs qui fonctionnaient bien pour transformer la biomasse en molécules d’intérêt. Mais lorsqu’ils ont voulu passer à l’étape ultérieure du test sur pilote de ces nouveaux systèmes, ils se sont aperçus que ce passage à l’échelle supérieure était très compliqué ».
Assurer une bonne reproductibilité du système
La difficulté réside dans la nécessité d'assurer une bonne reproductibilité au niveau des synthèses. Or, « lors du changement d’échelle, il y a des phénomènes associés au transfert de matière et de chaleur, qu'on ne constate pas forcément sur des petits volumes. Nous cherchons donc à avoir un contrôle précis au niveau de la synthèse pour obtenir les propriétés recherchées, et que ces propriétés varient peu dans les lots de synthèse suivants », détaille le chercheur.
Pour résumer, la synthèse mise en œuvre est identique à celle du laboratoire, mais en version optimisée. « Nous optimisons aussi la dilution, la consommation de produits, les étapes de lavage et de séchage », précise Sébastien Royer. Afin d’atteindre ces objectifs, la plateforme concentre une quarantaine d’instruments aussi bien commerciaux que conçus sur mesure, de technologies différentes et répartis sur 300 mètres carrés de laboratoire. Ils sont divisés en quatre pôles : la synthèse, la mise en forme, le traitement thermique et enfin l’analyse de la qualité.
Des réacteurs jusqu'à la mise en forme
Pour la partie synthèse, « nous disposons de réacteurs de différents volumes, qui nous permettent de commencer relativement bas, à l’échelle du litre, soit proche de l’échelle du laboratoire, pour s’assurer de la reproductibilité, puis on monte à des systèmes de 20 litres », note le spécialiste. Une fois synthétisés, les produits doivent subir un certain nombre de traitements thermiques : « Nous avons les moyens de les sécher à différentes températures, sous différents gaz, dans nos fours. Certains d’entre eux peuvent monter jusqu’à 1100°C pour l’activation », souligne Sébastien Royer.
Enfin, la partie mise en forme est pour sa part capable « de couvrir plusieurs mises en forme classiques de l’industrie, comme le pastillage, différentes techniques d’extrusion, ou de l’atomisation ». Le processus se termine par le contrôle qualité, « des outils qui nous permettent de vérifier que les synthèses réalisées sont conformes à nos attentes : mesure de la porosité, de la structure, de la résistance mécanique », selon le co-responsable.
Une plateforme déjà accessible
Si UpCat n’a pas encore été officiellement lancée, car certains outils sont en cours de validation, elle est déjà accessible aux chercheurs et aux entreprises. Ces dernières, lorsqu’elles sont de taille modeste, n’ont pas forcément la capacité pour acquérir ce type d’équipement et peuvent louer l’accès aux instruments de la plateforme. « Nous nous occupons de former le personnel de l’entreprise qui pourra travailler en autonomie », indique Sébastien Royer.
