Contact :

Mélanie BourletCNRS, Délégation Nord-Pas de Calais et PicardieEspace Recherche et Innovation2 rue des CanonniersCS6000959046 Lille CedexTél : 03 20 12 58 04melanie.bourlet@dr18.cnrs.frhttp://www.dr18.cnrs.fr

Accès : Métro ligne 1, Direction : 4 Cantons - Grand Stade,Station : Cité Scienti!que - Pr. Gabillard

Signature de la convention instituant le site miroir de l’Unité Mixte Internationale

« Eco-ef!cient products & processes laboratory »

26 février 2013

Invitation

© CNRS Images

Bâtiment C15

Régis RéauDirecteur de l’Institut de Chimie du CNRS

Patrick MaestroDirecteur scienti!que

Solvay

ont le plaisir de vous convier à la Signature de la convention instituant le site miroir de l’Unité Mixte Internationale

« Eco-ef!cient products & processes laboratory »

le mardi 26 février 2013 à 14 heures

Université Lille 1Bâtiment C15, amphithéâtre 4

Avenue Paul Langevin, Cité Scienti!queVilleneuve d’Ascq

Réponse souhaitée avant le 19 février 2013 à :melanie.bourlet@dr18.cnrs.fr

Philippe RolletPrésident de l’Université Lille 1

Sciences et Technologies

Françoise PaillousDéléguée Régionale du CNRS en Nord-Pas de Calais

et Picardie

Unité Mixte Internationale (UMI)Les unités mixtes internationales sont placées sous la responsabilité conjointe du CNRS et de ses par-tenaires qui peuvent être institutionnels, industriels, français ou étrangers. Cette structure de recherche regroupe dans un même laboratoire des personnels du CNRS et des institutions partenaires. L’UMI peut être implantée en France ou dans le pays partenaire.

Site miroir : Antenne d’une UMI, le site miroir favorise l’accueil de chercheurs étrangers partenaires en France.

Le CNRS et la société Rhodia (Solvay depuis 2012) ont signé le 13 septembre 2011 une convention portant sur la création d’une Unité Mixte Internationale (UMI). Cette unité intitulée «Eco-ef!cient products & processes laboratory», en partenariat avec l’ENS de Lyon et l’East China Normal University (ECNU), est localisée dans les locaux du centre de R&I de Solvay à Shanghai.

Cette unité est la première Unité Mixte Internationale (UMI) en Chine dédiée à la chimie verte, une thématique prioritaire pour le CNRS et Solvay.

Sur la base de l’excellence des recherches menées à Lille dans le domaine de la catalyse, les partenaires fonda-teurs de cette UMI (Solvay et le CNRS) ont proposé à l’Université Lille 1 Sciences et Technologies de s’associer à cette aventure scienti!que internationale, permettant ainsi d’allier partenariats académiques et industriels sur le territoire français.

sous la présidence de Dominique Bur

Préfet de la région Nord-Pas de Calais, Préfet du Nord

Daniel PercheronSénateur du Pas-de-Calais

Président du Conseil régional Nord-Pas de Calais

1"

2"

Eco'Efficient"Products"and"Processes"Laboratory"

Unité"de"Catalyse"et"Chimie"du"Solide"(CNRS/"Université"de"Lille"1/"ENSC"Lille/Ecole"Centrale"de"Lille/"Université"d’Artois)"

!

!Signature!de!la!convention!instituant!le!Site!Miroir!de!l’Unité!Mixte!Internationale!E2P2L¹!

!Vers!un!partenariat!renforcé!

!Mardi!26!février!2013!

UCCS²,%Campus%de%l’Université%de%Lille1,%bâtiment%C15,%amphithéâtre%4%!

"

13h30"–"Accueil!!!!14h00D14h05!:!Accueil!par!Monsieur!Lionel!MONTAGNE,!Directeur!de!l’UCCS²,!Chairman!!!14h05D14h40!:!Discours!!

• Patrick"MAESTRO,"Directeur"de"la"Recherche"Avancée,"SOLVAY"

• Philippe"ROLLET,"Président"de"l’Université"de"Lille"1"

• Régis"REAU,"Directeur"de"l’Institut"de"Chimie,"CNRS"

• Pierre"de"SAINTIGNON,"Premier"Vice'Président"Développement"économique,"Nouvelles"technologies""

et"Formation"Permanente,"Région"Nord'Pas"de"Calais"

• Dominique"BUR,"Préfet"de"la"Région"Nord'Pas"de"Calais,"Préfet"du"Nord"

!!!14h40!–!16h00!:!«!La!chimie!verte!»!:!enjeux!scientifiques!et!sociétaux!!!"

• Franck"DUMEIGNIL,"Directeur"adjoint"de"l’UCCS²,"Responsable"du"Groupe"Valorisation"Alcanes"et"des"composés""

issus"de"la"Biomasse"(axe"Catalyse"Hétérogène)"

• Patrick"MAESTRO,"Directeur"de"la"Recherche"Avancée,"SOLVAY"

!!16h00!–!16h15!:!Signature!de!l’avenant!à!la!convention!de!l’UMI!portant!création!du!Site!Miroir!et!signature!de!l’avenant!au!Research!and!Collaboration!Agreement!!!"

"

16h15":"Cocktail""

Délégation Nord Pas-de-Calais et Picardie

!

!

COMMUNIQUÉ DE PRESSE I LILLE I 20 FEVRIER 2013

Au cours d’une cérémonie officielle le 26 février 2013, sera signée la convention instituant le site miroir de l’Unité Mixte Internationale E2P2L1 du CNRS et de Solvay, basée à Shanghai. Seront ainsi confortés les liens entre l’Université Lille 1 Sciences et Technologies et le laboratoire international E2P2L, en partenariat avec l’ENS de Lyon et l’East China Normal University. Cette collaboration favorisera notamment les échanges de chercheurs, doctorants et étudiants entre les deux continents.

C’est sur la base de l’excellence des recherches menées à Lille, dans le domaine de la chimie, que le CNRS et Solvay, partenaires fondateurs du laboratoire international E2P2L, ont proposé à l’Université Lille 1 Sciences et Technologies de s’associer à cette aventure scientifique internationale.

L’Unité de Catalyse et Chimie du Solide2 de Lille, dont les thématiques sont très proches de celles d’E2P2L, deviendra ainsi son site miroir, afin de favoriser les échanges scientifiques.

Quels en sont les enjeux ? L’innovation éco-efficace, concept moteur de l’activité des chimistes d’E2P2L, créé fin 2011. Il s’agit de développer ou ré-inventer des procédés et matériaux en réduisant considérablement leur empreinte écologique.

Et pour atteindre cet objectif, une feuille de route précise et un rythme soutenu sont de rigueur : cinq projets de recherche pour une dizaine de chercheurs allant de l’exploitation de la biomasse pour la fabrication de tensioactifs ou de plastiques à l’amélioration de réactions chimiques. Une quinzaine de brevets ont d’ores et déjà été déposés par les équipes, belle performance pour un laboratoire en un an.

Créé en 1939, le CNRS (Centre national de la recherche scientifique) est un organisme public de recherche (Etablissement public à caractère scientifique et technologique, placé sous la tutelle du Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche). Il produit du savoir et met ce savoir au service de la société. Avec plus de 34 000 personnes (dont 25 505 statutaires - 11 415 chercheurs et 14 090 ingénieurs, techniciens et administratifs), un budget pour 2013 de 3,415 milliards d'euros dont 802 millions d'euros de ressources propres, une implantation sur l'ensemble du territoire national, le CNRS exerce son activité dans tous les champs de la connaissance en

1 Eco-Efficient Products and Processes Laboratory (UMI3464, CNRS/Solvay) 2 Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UMR8181, CNRS/Université Lille 1 Sciences et technologies/ENSC Lille/Ecole Centrale de Lille/Université d’Artois)

Une passerelle scientifique entre Lille et Shanghai.

!

!

s'appuyant sur plus de 1100 unités de recherche et de service. Des chercheurs éminents ont travaillé, à un moment ou à un autre de leur carrière, dans des laboratoires du CNRS. Avec 18 lauréats du prix Nobel et 11 de la Médaille Fields, le CNRS a une longue tradition d’excellence. Il marque également sa volonté d’être ouvert aux partenariats, notamment industriels. En témoignent 4477 brevets principaux fin 2011, 438 nouveaux brevets déposés en 2011, 891 licences actives et 670 entreprises innovantes créées depuis 1999.

Groupe chimique international, Solvay accompagne l’industrie dans la recherche et la mise en oeuvre de solutions toujours plus responsables et créatrices de valeur. Le Groupe est résolument engagé dans le développement durable et focalisé sur l'innovation et l'excellence opérationnelle. Au service de marchés diversifiés, Solvay réalise 90 % de son chiffre d’affaires dans des activités où il figure parmi les trois premiers mondiaux. Le Groupe, dont le siège se trouve à Bruxelles, emploie environ 29 000 personnes dans 55 pays, et a réalisé un chiffre d'affaires de 12,4 milliards d'euros en 2012. Solvay SA (SOLB.BE) est coté à la Bourse NYSE Euronext de Bruxelles et de Paris (Bloomberg: SOLB.BB - Reuters: SOLBt.BR).

L’Université Lille 1 - Sciences et Technologies est un grand pôle scientifique pluridisciplinaire résolument tourné vers l'innovation. Impliqués dans les enjeux du futur ses 39 laboratoires de renommée internationale sont dotés d'équipements de très haut niveau et parmi les tous premiers en Europe (hall pilote catalyse, spectromètre RMN 900 etc.). Grâce à la qualité de ses équipes de recherche, qui excellent dans 7 domaines de prédilection (chimie verte, biologie-santé, environnement, STIC, Physique et Mathématiques, Transport et Mécanique, Sciences Humaines et Sociales), l'Université Lille 1 est entrée dans plusieurs classements internationaux. Notamment dans le classement de Shanghai en se plaçant dans le top 500 des meilleures universités au monde (source "Innovation et Industrie" novembre 2012).

Contacts scientifiques UCCS l Lionel Montagne l T 03 20 43 41 86 l Lionel.montagne@univ-lille1.fr Solvay l Patrick Maestro l T 05 56 46 47 48 l Patrick.maestro@eu.rhodia.com Contacts presse CNRS l Muriel Parès l T 06 20 22 82 89 l Muriel.pares@cnrs.fr Université Lille 1 Sciences et Technologies l Béatrice Bernard l T 03 20 43 66 88 l Beatrice.bernard@univ-lille1.fr Solvay l Rita Hillig l T 01 49 37 61 25 l Rita.hillig@solvay.com

1

!

–!Dossier!de!Presse!:!Inauguration!Unité!miroir!UCCS7E2P2L!26!février!2013!–!

!

UCCS!:!Unité!miroir!de!l’Unité!Mixte!Internationale!(UMI)!

E2P2L!CNRS7Solvay!

!

«"Une"ambition"internationale"pour"la"valorisation"catalytique"de"la"biomasse"en"région"Nord–Pas;de;Calais"»"

!

Résumé!La catalyse est au cœur de tous les processus chimiques industriels. Elle constitue donc un enjeu

majeur pour le développement d’une bio-économie alternative à la pétro-économie. L’UCCS a développé un ensemble de compétences qui la place dans le groupe des laboratoires leaders internationaux en catalyse et chimie du solide, avec des applications dans les domaines de l’énergie et du développement durable, et, plus particulièrement, pour la valorisation catalytique de la biomasse. Ces compétences s’échelonnent depuis la compréhension des processus catalytiques à l’échelle atomique, aidée par le développement de méthodes de caractérisation avancées, jusqu’à leur mise en œuvre à l’échelle semi-pilote.

Les activités de valorisation catalytique de la biomasse sont pilotées à l’UCCS par l’équipe de Franck Dumeignil dont le bilan est exceptionnel. C’est ce qui a conduit le CNRS à sélectionner l’UCCS comme site « miroir » de l’Unité mixte internationale ‘UMI’ « Eco-Efficient Products and Processes Laboratory (E2P2L) » (« Laboratoire de Produits et Procédés Eco-Efficients ») localisée sur le centre de recherches de Solvay à Shanghai. Ce site « miroir » est doté de moyens permettant des échanges privilégiés entre les deux sites de Lille et Shanghai, induisant ainsi un effet de synergie qui démultiplie l’efficacité des projets communs de recherche.

Les thématiques scientifiques qui seront menées en commun consistent en la valorisation de molécules issues de la biomasse, notamment des sucres, des alcools, pour les transformer en molécules à haute valeur ajoutée possédant des applications dans le domaine des surfactants (détergents, cosmétiques…) et dans l’ensemble des secteurs stratégiques de la chimie où des solutions biosourcées sont attendues en lieu et place de la chimie traditionnelle basée sur les ressources fossiles dont, outre un impact environnemental défavorable, l’obsolescence est inéluctable. L’enjeu est très important puisque la Commission Européenne estime que le marché de la bio-économie en Europe devrait atteindre 2000 milliards d’euros d’ici à 2020.

!

La!catalyse!au!cœur!des!enjeux!sociétaux! La valorisation de la biomasse pour les besoins de la chimie et des carburants est une thématique

scientifique en plein essor. Dans ce contexte, les procédés catalytiques constituent le cœur des développements technologiques associés et s’imposent comme le moteur de l’innovation du secteur.

Un catalyseur est une substance qui permet de réaliser des réactions chimiques avec un gain substantiel de temps et d’énergie. Pour cette raison, la catalyse est au cœur de tous les procédés pétrochimiques, et donc de la chimie elle-même.

La catalyse offre une réponse aux exigences sociétales par la mise au point de procédés de production

plus sélectifs et plus respectueux de l’environnement. En effet, un enjeu majeur consiste en la substitution de la chimie actuelle basée sur des ressources fossiles (pétrole, gaz, charbon) par une chimie basée sur des ressources issues de la biomasse. Cette démarche a été longtemps décriée pour une prétendue mise en danger des sources agricoles alimentaires, mais la stratégie s’est orientée maintenant vers des ressources de

2

biomasse non concurrentielles aux voies alimentaires, comme par exemple la biomasse lignocellulosique ainsi que sur des stratégies de rotation de cultures alimentaires & non-alimentaires permettant d’optimiser les rendements en plantes destinées à l’alimentation. Notons qu’actuellement, en Europe, seules 2% des terres cultivées sont utilisées pour les besoins de l’industrie chimique (contre 3% globalement au niveau mondial), alors qu’environ 30% des produits de l’agriculture sont gaspillés, y compris par le consommateur d’ordinaire peu scrupuleux. L’impact de la chimie est ainsi mineur comparé au manque flagrant d’optimisation de la filière alimentaire et d’un besoin crucial d’éducation du consommateur final.

La biomasse lignocellulosique comprend les arbres et les herbacées. La lignine et la cellulose sont de grandes molécules qui ne sont pas utilisées par le corps humain pour ses besoins nutritionnels (elles sont communément dénommées ‘fibres’).

Les!défis!de!la!catalyse!pour!la!valorisation!de!la!biomasse!

Le développement et l’implémentation des procédés de bio-raffinerie est d’une absolue nécessité et constitue l’un des fondements majeurs à l’établissement d’une économie durable basée sur les bio-ressources. Dans ce cadre, la catalyse, qu'elle soit biotechnologique, hétérogène ou homogène occupe un rôle primordial tout comme dans le cas d'une raffinerie 'classique' basée sur le traitement et la conversion des pétro-ressources.

Catalyse biotechnologique, hétérogène et homogène : Les procédés catalytiques peuvent se diviser en deux grandes familles, les biotechnologies et la catalyse chimique, cette dernière comprenant la catalyse hétérogène et la catalyse homogène. Quel que soit le procédé catalytique considéré, celui-ci comprend la transformation de molécules assistée par un composé, le catalyseur. Dans le cas des biotechnologies, ce sont des bactéries, des enzymes, des levures, …, qui œuvrent ; Dans le cas de la catalyse chimique hétérogène, c’est un solide spécifiquement élaboré en laboratoire qui remplit ce rôle, et dans le cas de la catalyse chimique homogène, c’est un composé synthétique non plus solide mais dissous dans le milieu réactionnel qui aide à effectuer la réaction désirée. Ces trois types de catalyse possèdent leurs avantages et inconvénients respectifs, et l’établissement d’une bioraffinerie passe aussi par l’élaboration d’un ensemble intégré de technologies les combinant de manière judicieuse et optimale.

Etapes du bioraffinage et catalyse

Figure : Après l’approvisionnement en diverses matières premières (biomasse), ces

dernières sont traitées par des procédés de fractionnement dans la raffinerie primaire, afin d’en séparer les constituants principaux. Ceux-ci subissent ensuite, dans la raffinerie secondaire, des procédés biotechnologiques et de catalyse chimique afin d’obtenir un ensemble de molécules. Parmi ces dernières, les molécules dites ‘plateformes’, comme l’éthanol, par exemple, sont transformées en diverses molécules cibles, principalement par des procédés utilisant la catalyse chimique. Vient ensuite le raffinage comprenant, par exemple, la purification des composés obtenus qui sont ensuite commercialisés.

3

Cependant, contrairement aux pétro-ressources dont les variations en nature et composition sont 'relativement' restreintes, sous les termes 'bio-ressources' ou 'biomasse' sont regroupés des composés de nature très différente, citons la cellulose, l'hémicellulose, les huiles, la lignine, etc... (sous forme de divers types de biomasse, comme les oléagineux, la paille, le bois, les arbres, les plantes herbacées…), avec, de plus, des variations saisonnières. En outre, les molécules à traiter sont plus complexes que dans le cas des substrats pétro-ressourcés, car elles possèdent bien souvent plusieurs groupes fonctionnels. Ces derniers sont réactifs et effectuer une attaque chimique ciblée pour obtenir le produit désiré est un verrou technologique important que la catalyse est en mesure de surmonter. Enfin, la présence d’eau ou sa formation lors des réactions sur les substrats biosourcés contenant beaucoup d’oxygène complique la tâche des chimistes en modifiant les propriétés des catalyseurs en réaction par rapport aux propriétés élaborées ex situ. Les formulations doivent par conséquent être adaptées pour fonctionner de manière optimale en présence d’eau.

Bioraffinage : Les défis de la catalyse.

.

Figure : La catalyse a connu un développement fulgurant pour les besoins de transformation des ressources fossiles dans les pétro-raffineries. Les molécules issues des ressources fossiles ont une structure relativement simple mais sont assez difficiles à activer, d’où un besoin de catalyseurs particulièrement actifs. Le problème est tout autre lorsque l’on veut traiter la biomasse. L’avènement des technologies basées sur la biomasse amène à repenser totalement la manière d’appréhender la catalyse, et tout doit être, pour ainsi dire, ‘réinventé’. Les molécules biosourcées contiennent de l’oxygène et de nombreuses fonctions chimiques. L’utilisation de catalyseurs est ainsi plus complexe. En effet, il faut trouver des catalyseurs capables de cibler une seule des fonctions de la molécule (c.f. exemple de réalisation dans le cadre de l’UMI p.8) pour n’en transformer qu’une partie suivant la molécule finale désirée. De plus, la présence d’oxygène dans les molécules biosourcées est un facteur accroissant leur réactivité. Ceci peut sembler constituer un avantage, mais, en fait, une forte réactivité est préjudiciable à la sélectivité, et, de plus, elle peut entrainer des phénomènes d’ ‘emballement’ avec une perte de maitrise de la réaction et la génération de composés carbonés qui bloquent totalement l’action du catalyseur. Par ailleurs, dans le cadre d’une bioraffinerie, la nature des molécules sources et des impuretés présentes dépend des conditions climatiques lors desquelles la biomasse s’est développée. Ainsi, il faut élaborer des catalyseurs robustes en les rendant tolérants à une certaine amplitude en termes de fluctuation de la composition des charges qu’ils doivent traiter. Enfin, la présence d’eau dans les charges bio-sourcées est un casse-tête pour le chimiste, car celle-ci modifie considérablement les propriétés des catalyseurs et, par là-même, leur action chimique. Cette profonde remise en question ouvre la voie à un nouvel âge d’or de la catalyse au sein duquel nous apportons une contribution importante.

4

Ainsi, nous développons et mobilisons des compétences spécifiques, notamment pour la

fonctionnalisation, et de manière plus générale, la transformation de molécules plateformes (c.f. explication de la figure ‘étapes du bioraffinage et catalyse’ de la page précédente) par attaque sélective de leurs groupes fonctionnels dans des réacteurs et procédés spécifiquement adaptés. Nous développons aussi un tout nouveau concept de catalyse hybride qui permettra à terme des avancées significatives dans le domaine, en ouvrant de toutes nouvelles perspectives grâce à la synergie entre biotechnologies et catalyse chimique.

Catalyse hybride : Comme mentionné plus haut, les biotechnologies et la catalyse chimique possèdent chacun leurs avantages, ce qui justifie le choix de l’une ou l’autre technologie pour la réalisation d’une réaction donnée. Jusqu’à présent, ces deux types de technologies ont été utilisées en cascade dans des réacteurs différents, pour transformer une molécule A en B, puis la molécule B ainsi formée en la molécule finale C, par exemple. A l’UCCS, où nous sommes spécialistes des catalyses chimiques, nous développons le concept novateur de catalyse hybride en partenariat avec des laboratoires de biotechnologies (ProBioGEM, USTL, dans le cas de la plateforme REALCAT, et le GEC, UMR CNRS 6022, UTC, dans le cas de l’IEED PIVERT). La catalyse hybride consiste à combiner dans le même réacteur biotechnologies et catalyse chimique afin d’effectuer directement la transformation de la molécule A vers la molécule C. Les verrous technologiques associés sont très importants, à la mesure du défi à relever.

En bref, tout un éventail de technologies spécifiques doit être développé pour convertir de manière

rationnelle chaque fraction, ce qui implique notamment l'élaboration de nombreux procédés basés sur la catalyse, lesquels constituent le cœur des technologies qui seront implémentées dans des bioraffineries. C’est l’un des métiers de l’UCCS, Unité de Catalyse et de Chimie du Solide décrite ci-après.

L’UCCS!:!Une!unité,!une!double!compétence!en!chimie!du!solide!et!en!catalyse! L'UCCS est composée de 127 membres permanents secondés par près de 80 personnels contractuels

(doctorants et post-doctorants). Ses activités sont orientées vers l'Énergie et le Développement Durable, et s'appuient sur une forte expertise en chimie du solide et en catalyse. Les projets de recherche se situent dans les champs de la valorisation de la biomasse, la chimie verte, la chimie biosourcée, le traitement de la pollution, les carburants nouveaux et propres, les combustibles et déchets nucléaires, les piles à combustible et les électrolyseurs à haute température.

L'UCCS est organisée en 3 départements de recherche fédérant 12 équipes.

5

!

L’UCCS,!une!stratégie!basée!sur!trois!niveaux!d’actions!de!recherche!

La force des activités de recherche de l’UCCS est de s’appuyer sur une approche à 3 niveaux : i) La création de nouveaux matériaux. Il s’agit d’une démarche de recherche amont qui permet de

générer de nouveaux catalyseurs (par exemple, des catalyseurs disposant de plusieurs fonctionnalités permettant de réaliser des réactions chimiques complexes avec de meilleurs rendements) ou de nouveaux matériaux pour l’énergie (par exemple, des céramiques ou des verres pour les piles à combustible, des céramiques magnétiques, des films minces piézoélectriques pour générer de l’électricité) ;

ii) Le développement de méthodes de caractérisation structurale avancées pour soutenir le développement de nouveaux matériaux. Il s’agit notamment de la RMN des solides à haut champ pour laquelle l’UCCS est site d’accueil d’une Très Grande Infrastructure de Recherche (TGIR), mais aussi d’un ensemble d’autres méthodes de caractérisations pour lesquelles d’importants investissements ont été réalisés lors des deux derniers CPER (la Diffraction des Rayons X, la microscopie à force atomique, les analyses de surfaces - XPS-ToF-SIMS) ;

iii) La mise en œuvre de réactions catalytiques. Elle est réalisée depuis l'échelle laboratoire à l’échelle semi-pilote industriel, ce qui constitue une spécificité remarquable du laboratoire. Ceci est rendu possible notamment grâce au hall de pilotes de catalyse inauguré en octobre 2012.

L'UCCS est placée sous la tutelle des organismes suivants : Université Lille 1 - Sciences et Technologies (Tutelle principale), CNRS (UMR8181, Délégation Régionale DR18), Université d'Artois (UArtois), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Ecole Centrale de Lille (ECLille), PRES Univ. Lille Nord de la France.

L'UCCS fait partie de la Fédération Chevreul FR CNRS 2638, qui rassemble les activités scientifiques sur la Chimie et les Matériaux pour l'Énergie et le Développement Durable de 5 laboratoires de l'U-Lille1. La Fédération Chevreul gère 7 plates-formes techniques avancées (RMN, Microscopies, Diffraction RX, RPE, Surfaces, Spectrométrie de Masse, spectroscopies vibrationnelles).

Les activités de recherche d'UCCS sont soutenues par des institutions publiques, dont la Communauté européenne (FEDER, PCRD6, PCRD7), le ministère de la recherche, l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), la Région Nord-Pas de Calais, l'Ademe, le CEA, mais aussi par des contrats de recherche avec des sociétés (Solvay, Total, IFP, Air-liquide, Arkema, Adisseo, Axens, Rhodia, Oril, Cellial, Lvm sa, Roquette, Sanofi-Aventis, Snecma-Herakles, Bruker, PSA, Areva, EDF,…).

6

!

«!Valbio!»!:!Une!équipe!de!l’UCCS!au!bilan!exceptionnel!

L’équipe « VALorisation des alcanes et des composés issus de la BIOmasse » est l’une des 12 équipes de l’UCCS. Créée en septembre 2006, elle comprend 8 permanents et est dirigée par le Prof. Franck Dumeignil (membre IUF). Elle a acquis une notoriété internationale dans le domaine de la valorisation catalytique de la biomasse. Elle s’appuie sur une production

scientifique de très haute qualité, avec 48 publications sur la période 2010-2012 avec un facteur d’impact moyen de 4,2, et 34 conférences invitées sur cette même période.

Au cours du contrat quadriennal 2010-2013, elle a obtenu d’importants succès, qui ont permis de placer la Région Nord–Pas-de-Calais dans le peloton de tête des acteurs Européens de la biomasse. Il s’agit notamment du contrat Européen FP7 EuroBioRef avec un budget de 38 M€ (pour le montage duquel nous avons bénéficié d’une aide régionale FRAPPE) et de l’IEED PIVERT (247 M€) au sein duquel l’équipe VALBIO

est responsable de toute la partie catalyse et biocatalyse. Ces actions de grande ampleur s’appuient sur les plateformes de l’EQUIPEX

REALCAT, également obtenu par l’équipe VALBIO, doté d’un budget de 8,7 M€, et du nouveau Hall pilotes de catalyse (3,4 M€, financement CPER).

Sur le plan scientifique, l’équipe VALBIO bénéficie des plateformes analytiques de stature inter nationale de la fédération Chevreul (XPS-ToF-SIMS couplés, Microscopies électroniques, RMN, DRX, RPE), mais aussi de l’expertise scientifique de l’ensemble des équipes de l’UCCS (par exemple en chimie du solide, modélisations, développements analytiques,…).

En outre, sur le plan international, l’équipe VALBIO a créé, d’une part, début 2013, le Laboratoire International Associé CNRS CAT&P4BIO avec le Catalysis

Research Center de Sapporo au Japon et l’ILV de l’Université de Versailles–Saint-Quentin-en-Yvelines, et, d’autre part, l’UCCS se voit labellisée Unité CNRS Mixte Internationale « Miroir » de l’UMI CNRS/RHODIA de Shanghai ‘Eco-Efficient Products and Processes Laboratory’ (E2P2L) le 26 février 2013.

Enfin, l’équipe VALBIO mène un nombre élevé de partenariats industriels avec les acteurs de la filière. Le budget contractuel 2012 dans ce cadre dépasse 1 M€. Depuis 2010, 5 thèses et 14 post-doctorats partenariaux industriels sont/ont été encadrés et l’équipe a déposé/obtenu 10 brevets (20 projets de brevets sont, de plus, à l’étude actuellement). Une startup ‘IMPAC’ est par ailleurs en gestation pour valoriser l’une des technologies développées. Cette activité contractuelle est, en outre, en passe de se renforcer considérablement avec la montée en puissance de l’EQUIPEX REALCAT dont le taux de réservation atteint plus de 100% pour les 2 prochaines années.

VALBIO : Une expertise scientifique de haut-niveau.

7

!

L’UCCS!:!Unité!«!Miroir!»!de!l’UMI!CNRS/SOLVAY!de!Shanghai!

!‘Eco7Efficient!Products!and!Processes!Laboratory’!(E2P2L)!

Le CNRS et RHODIA ont créé en 2011 une unité mixte internationale ‘UMI’ « Eco-Efficient Products and Processes Laboratory (E2P2L) » (« Laboratoire de Produits et Procédés Eco-Efficients ») localisée sur le centre de recherches de RHODIA à Shanghai, devenu depuis centre de recherche SOLVAY, cette entreprise ayant acquis RHODIA entretemps. Cette UMI est spécialisée sur les thèmes liés à la chimie pour le développement durable. Les projets menés visent à mettre au point de nouvelles méthodes de synthèse et

8

des procédés plus respectueux de l’environnement à partir de la biomasse et/ou du CO2, avec des applications dans le domaine des tensioactifs ou des polymères biosourcés. Ce laboratoire s’appuie sur des démarches de recherche fondamentale et de modélisation tout en conservant l’application industrielle comme finalité à ses recherches. Dans ce cadre, nous valorisons des molécules plateformes issues de la biomasse, telles les sucres ou les alcools, afin de les transformer en molécules d’intérêt à haute valeur ajoutée pour la filière de la chimie, avec notamment des applications dans le domaine des cosmétiques, des détergents, etc…, actuellement très largement dominé par les molécules pétro-sourcées.

Le concept d’UMI miroir est tout à fait nouveau, et la création d’une telle structure est une première pour

le CNRS qui confie celle-ci à l’UCCS, profitant de sa position d’acteur majeur sur l’échiquier international concernant la valorisation de la biomasse. Associer directement l’UMI de Shanghai avec l’UCCS, en les dotant de moyens communs, permet de démultiplier l’activité de l’UMI, tout en faisant bénéficier l’UCCS de la force de frappe considérable de SOLVAY pour transposer ses découvertes en réalités industrielles. Pour développer des thématiques de recherche communes, les leviers mobilisés sont les échanges de chercheurs (permanents et non-permanents), le montage de projets communs pour la levée de fonds, et le partage de compétences et d’équipements. Dans ce cadre, nous proposons, par exemple, un candidat sur un poste de Chargé de Recherche CNRS au concours 2013, afin de développer une nouvelle classe de réactions très importantes pour la valorisation de la biomasse, et nous déposons aussi deux projets d’ANR. Par ailleurs, nous avons envoyé un étudiant en Master 2 ECLille (M. Gaëtan Perrusel) à Shanghai l’année dernière (avec un brevet à la clef), et que celui-ci bénéficie maintenant d’une thèse CIFRE partagée entre les deux sites.

Avant même la création de l’UMI miroir, la synergie UCCS – UMI Shanghai a déjà démontré sa puissante force de frappe. Le CNRS et RHODIA-SOLVAY ont financé un post-doctorat sur le site de Lille (février 2011 – janvier 2012 ; Dr. Fabien Grasset), qui a donné lieu à un dépôt de brevet international (numéro de dépôt : PCT/CN2013/071563, 8 février 2013, en collaboration avec l’EA CMF de Lille, Prof. Véronique Rataj) sur une technologie innovante, et à la soumission subséquente d’une publication dans un journal réputé (Green Chemistry). La collaboration s’approfondit, et nous venons de recruter le Dr. Fangli Jing (post-doctorat CNRS-SOLVAY ; mars 2013 – février 2014 sur un nouveau sujet de recherche d’intérêt commun.

Première réalisation issue du partenariat avec l’UMI

Le 5-hydroxyméthylfurfural (5-HMF) est une molécule plateforme clef. Elle est issue de la

déshydratation du fructose, un sucre présent dans la biomasse. Cette molécule possède trois atomes d’oxygènes avec trois fonctionnalités chimiques différentes, et, ainsi, sa structure ouvre un large panel de transformations chimiques potentielles pour conduire à la production de composés à haute valeur ajoutée comme, par exemple, des monomères pour l'industrie des polymères.

9

Dans ce cadre, l'oxydation du 5-HMF par attaque sélective du groupement OH pour donner le 2,5-diformylfurane (DFF) est une réaction présentant un intérêt tout particulier. Nous avons élaboré un catalyseur capable d’effectuer cette réaction dans des conditions douces (basse température, utilisation d’oxygène comme agent oxydant) de manière quantitative (99% du 5-HMF sont convertis) et sélective, en étant capable de principalement cibler l’attaque de la fonction OH, avec 83% de sélectivité.

Notons que Franck Dumeignil a effectué trois visites sur le site de Shanghai (mars & octobre 2011, décembre 2012, accompagné du Prof. Sébastien Paul pour cette dernière). Par ailleurs, sur la période 2011-2012 le Directeur, M. Floryan Decampo, et/ou le Directeur-Adjoint de l’UMI, M. Jean-Marc Clacens, ont visité l’UCCS à 3 reprises. Depuis février 2012, une conférence téléphonique mensuelle a été instaurée afin de réaliser un suivi régulier des progrès des travaux de recherche.

La création de l’UMI miroir va induire une dynamique renforçant considérablement les échanges. Par exemple, l’ECLille a accepté de financer 1 mois d’invitation par an sur le site de Lille pour les 3 ans à venir, pour le Dr. J.M. Clacens, Directeur-Adjoint de l’UMI Shanghai.

10

!

En!conclusion…!

En conclusion, la valorisation catalytique de la biomasse représente une action forte et différentiante pour la Région NPdC, qui pourra lui procurer un rayonnement international et d’importantes retombées économiques.

Au-delà, nos propositions visent à structurer les activités de valorisation de nos compétences et savoir-faire dans le développement d’énergie renouvelable au nord de Paris, en renforçant le statut de Lille comme pôle de développement scientifique et technologique par la catalyse.

Les projets de l’équipe VALBIO pour le prochain contrat quinquennal 2015-2019 sont nombreux et ambitieux. En ce qui concerne plus particulièrement la région Nord-Pas de Calais, ils reposent sur deux actions majeures : La valorisation catalytique du biogaz, et la création d’une plateforme d’élaboration de catalyseurs à l’échelle semi-industrielle (projet UPCAT). Ces deux projets sont détaillés en annexe de cette note.

Notre action scientifique envers la valorisation catalytique de la biomasse est soutenue par le cluster

« Molécules et Matériaux » porté par l’Institut Chevreul, qui proposera qu’elle soit inscrite dans les priorités du prochain CPER 2014-2020.

Compléments d’information :

L’unité mixte Rhodia-Solvay-CNRS E2P2L : http://www.lof.cnrs.fr/spip.php?article490

Les autres unités mixtes Rhodia-Solvay-CNRS :

http://www.rhodia.com/en/innoPvation/worldwide_network/joint_laboratories/index.tcm

L’UCCS : http://uccs.univ-lille1.fr/

11

12

13

14

15

16

17

18