EMN Ecole des Mines de Nantes

La démarche scientifique adoptée s’appuie sur trois approches privilégiées :

• L’étude fine des mécanismes de transport, de transfert et de transformation aux interfaces solide - fluide dans des milieux hyperdilués et multi-composés.
• La conception, la réalisation, la mise en oeuvre et l’optimisation de produits et de procédés de traitement et d’épuration d’eau ou d’air. L’intensification et le couplage de procédés sont particulièrement développés.
• La modélisation et la simulation des processus et des procédés dans un but de dimensionnement et de contrôle opératoires des installations.

Les applications pratiques de ces études se situent dans le domaine des procédés de traitement de l’eau, de l’air ou de la valorisation matière des déchets. Une attention particulière est portée au traitement des composés toxiques faiblement concentrés (molécules ou particules microbiennes ou nanométrique).
Sur la base de la problématique scientifique définie précédemment, des actions de recherche et développement sont déclinées autour des matériaux adsorbants, de l’écoulement dans les milieux poreux, du transfert fluide - solide ou du couplage transfert - réaction chimique ou biologique.

Les matériaux poreux.

Production de matériaux carbonés poreux fonctionnalisés à partir de déchets ou résidus (boue de station d’épuration) - Optimisation des conditions opératoires de carbonisation et d’activation des précurseurs. projet Européen Removals sur les boues de station d’épuration.
Médias fibreux pour le traitement d’air - élimination de composés organiques volatiles par adsorption sur fibres de carbone activé et filtration de particules microniques et nanométriques de différentes natures ou de bioaérosols.

Les procédés d’adsorption et de désorption.

Différentes études de procédés mettant en jeu ces fibres de charbons actifs sont menées à la fois en traitement des composés organiques volatils (COV) des émissions gazeuses, des molécules odorantes ou en micro-polluants présents dans l’eau.
Mise en oeuvre et optimisation de réacteur pour le traitement des COV par adsorption sur tissus de carbone activé et désorption par chauffage par effet Joule. Ces mêmes adsorbants sont étudiés pour le traitement des molécules odorantes.
Modélisation de l’exothermicité des réactions d’adsorption des COV dans des filtres de charbon actif en grains.
Modélisation de l’adsorption des micropolluants de l’eau par modèle stochastique (réseaux de neurones).
Adsorbants faibles coûts (algues brunes, des pulpes de betterave, sous produits de l’industrie agroalimentaire) pour la détoxification de l’eau vis-à-vis des métaux lourds et métalloïdes.

Les procédés avec transfert - réaction chimique et biologique.

Les biofiltres industriels sont de grandes dimensions du fait de réaction biologique lente. Afin d’accélérer les processus, des formulations de garnissage servant de support bactérien sont développées. De plus, des travaux sont en cours sur le traitement biologique de molécules volatiles faiblement solubles et sur la régénération biologique du solvant utilisé lors d’un procédé de transfert gaz - liquide.
Des études ont été lancées sur la mise en oeuvre des procédés dans lesquels le transfert sur un matériau poreux carboné s’accompagne d’une réaction d’oxydation, ou l’oxydation de composés organiques ou les molécules odorantes sur des matériaux photocatalytiques.
Enfin, des recherches effectuées en partenariat avec des industriels concernent la séparation et la capture de CO2 notamment en développant la combustion de gaz (nature, de synthèse, et biogaz) par oxycombustion en boucle circulante à lits fluidisés interconnectés.

Contrôle de la qualité de l'air d'espaces confinés à l'aide de rideaux d'air

Des systèmes pouvant mettre en œuvre des rideaux d'air multiflux avec ou sans recirculation des fluides de travail sont étudiés. Nous nous intéressons plus précisément à la cellularisation de volumes en fort écart de masse volumique par rapport à l'ambiance au moyen de rideaux d'air (jets plans). Les volumes considérés sont de type galerie. Ils présentent deux ouvertures opposées sur l'ambiance. Nos principaux clients sont des équipementiers de l'industrie agroalimentaire et des constructeurs naval civil et militaire. L’un de ces sujets est traité dans le cadre du pôle de compétitivité EMC2, un autre concernant le confinement de COV dans une hotte de manutention est réalisé en collaboration avec l’ADEME.