Energie pour un développement Durable

POLYLOOP

Tags: 
RECYCLAGE DES PLASTIQUES
OPTIMISATION ENERGETIQUE
Coordinateur: 
POLYLOOP
Responsable INSA: 
Marc CLAUSSE

 

Le projet vise à développer une unité de recyclage physico-chimique des composites base PVC en Smart Factory, intégrée sous la forme d’un container.

 

 
Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
SERGE FERRARI
MTB
Financement: 
PIA ADEME
Dates projet: 
2019-06-01 00:00:00 - 2023-08-01 00:00:00
Montant global du projet: 
2737825
Contact: 
marc.clausse@insa-lyon.fr

FASTCURE2

FASTCURE COMPOSITE VESSEL
Tags: 
STOCKAGE HYDROGENE
MATERIAUX COMPOSITES
Coordinateur: 
CEA DAM Monts
Responsable INSA: 
Jean-François GERARD

Le projet FASTCURE2 a vocation à développer des formulations novatrices de polymères thermodurcissables associés à des fibres de carbone sous forme de pré-imprégnés pour réservoirs de stockage d’hydrogène sous haute pression (700 bars). De tels réservoirs dits de Type IV constituent dans le cadre du développement de l’économie de l’hydrogène des éléments pour la mobilité associés à des piles à combustible (fuel cells) et des applications stationnaires.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
INSA LYON - IMP
VITECH COMPOSITES
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2020-02-01 00:00:00 - 2022-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
434321
Contact: 
jean-francois.gerard@insa-lyon.fr

SCCODRA

Suivi et Contrôle de la Corrosion des composants métalliques pour le stockage des Déchets Radioactifs
Tags: 
CONTROLE CORROSION
Coordinateur: 
CETIM
Responsable INSA: 
Marion FREGONES - Thomas MONNIER
Comment les techniques de contrôle se réinventent pour contribuer à l’adhésion du plus grand nombre au stockage géologique des déchets radioactifs.

Le projet SCCoDRa (Suivi et Contrôle de la Corrosion des composants métalliques pour le stockage des Déchets Radioactifs) a pour objectif d’optimiser des technologies existantes et de faire émerger des initiatives novatrices autour du contrôle non destructif des colis primaires et du suivi de la corrosion afin de détecter et de quantifier les phénomènes d’endommagement des structures métalliques sur toute la durée de réversibilité du futur centre français de stockage des déchets radioactifs de haute activité à vie longue.

Le projet vise deux objectifs :

- Le développement d’un système prototype de contrôle automatisé capable de réaliser des cartographies complètes de perte d’épaisseur sur l’enveloppe métallique des colis, qui sera validé sur maquettes représentatives en condition opérationnelle.

- La définition d’une méthodologie innovante de monitoring de la corrosion sur le chemisage métallique des alvéoles de stockage en combinant différentes approches globale et locale s’appuyant sur le développement de technologies électrochimiques et de contrôle non destructif (CND).

La force de ce projet est de s’appuyer sur la synergie entre acteurs universitaires et centre technique reconnus dans le domaine et industriels, PME, spécialistes de la corrosion, des sondes et instruments de mesures afin de pouvoir faire progresser de façon significative le niveau de maturité des technologies engagées.

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
INSA LYON - MATEIS
INSA LYON - LVA
ORIGALYS
VLM ROBOTICS
INSTITUT DE LA CORROSION
Financement: 
PIA ANDRA
Dates projet: 
2017-09-01 00:00:00 - 2021-11-01 00:00:00
Montant global du projet: 
1249478
Contact: 
marion.fregonese@insa-lyon.fr-thomas.monnier@insa-lyon.fr

DTHE

Double Tomographe à Haute Energie
Tags: 
TOMOGRAPHIE X
ESSAIS IN SITU
Coordinateur: 
INSA LYON
Responsable INSA: 
Eric MAIRE - Joël LACHAMBRE

Un tomographe unique au monde, constitué de deux lignes de tomographie identiques à haute énergie croisées pour une acquisition simultanée de deux scans tomographiques. L’appareil ouvre la voie à des acquisitions simultanées bi résolution, ou bi énergie. Il autorise aussi  des scans deux fois plus rapides. Les deux sources X, identiques  ont une large gamme d’énergie jus’qu’à 300 keV ce qui donne à l’appareil son caractère unique. Il est équipé d’une platine pouvant accueillir des bancs d’essais in situ innovants. Il alimentera à l’INSA un nouveau champ de recherche vers des acquisitions très rapides et multimodales. Cette plateforme répond à une demande croissante de la recherche, de l’industrie et de l’enseignement dans la compréhension de phénomènes physiques dynamiques se manifestant à l’intérieur des structures et/ou de la matière.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
CNRS
INSA LYON - MATEIS
INSA LYON - LAMCOS
INSA LYON - CREATIS
INSA LYON - LVA
Financement: 
REGION AURA
Dates projet: 
2018-09-01 00:00:00 - 2024-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
1300000
Contact: 
eric.lemaire@insa-lyon.fr

X-FEW

Développement d'une approche couplée Energie de frottement - Théorie du troisième corps, pour modéliser la cinétique d'usure en fretting des contacts métalliques
Tags: 
USURE
TROISIEME CORPS
Coordinateur: 
CENTRALE LYON - LTDS
Responsable INSA: 
Sylvie DESCARTES

L’usure par fretting (micro-déplacements alternés) est considérée comme une dégradation critique au niveau de nombreux contacts industriels (roulements, turbine, attaches moteur). Malheureusement, il n’existe pas de modèle permettant une prédiction fiable de cinétiques d’usure. Deux approches sont actuellement considérées : La première dite approche énergétique, mise en place par le laboratoire LTDS, consiste à corréler l’extension du volume d‘usure en fonction de l’énergie de frottement dissipée dans l’interface au travers d’un coefficient énergétique d’usure. Cette démarche est facile à implémenter dans un code FEM (éléments finis), mais reste cependant limitée car elle ne prend pas en compte la présence du lit de débris présent dans l’interface. La seconde approche, développée par le laboratoire LAMCOS, consiste à formaliser la dynamique d’usure en considérant un bilan entre le flux de débris d’usure généré et celui éjecté de l’interface. Plus physique, ce modèle prend en compte la présence du lit de débris mais reste très difficile à implémenter dans un code FEM. Par une approche couplée expérimentations / simulations, l’objectif de ce projet est de pallier à cette limitation en développant une approche énergétique étendue de l’usure prenant en compte l’effet du troisième corps. Cette nouvelle formulation permettra de donner des prédictions quantitatives de l’usure tout en tenant compte de la physique de l’interface et notamment des écoulements du troisième corps.

Les matériaux en contact, étudiés dans ce projet pour la mise en place de cette nouvelle approche ont été sélectionnés pour obtenir des interfaces modèles permettant de générer une usure abrasive. Ce projet porte donc sur des contacts métalliques mais sera potentiellement développé pour d’autres matériaux. Pour gérer et contrôler les écoulements de troisième corps, il est proposé de mettre en place des texturations de surface optimisées et d’étudier des configurations de contact « piégeantes » et « non piégeantes ». Cette nouvelle formulation de l’usure sera implémentée dans les codes du LTDS et du LaMCoS

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
INSA LYON - LAMCOS
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2016-10-01 00:00:00 - 2020-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
326372
Contact: 
sylvie.descartes@insa-lyon.fr

e-WARNINGS

Détection précoce de la rupture par fatigue ou intermittente via les multiplets acoustiques validés en champ complet
Tags: 
EMISSION ACCOUSTIQUE
RUPTURE PAR FATIGUE
Coordinateur: 
INSA LYON - MATEIS
Responsable INSA: 
Stéphanie DESCHANEL

La fatigue, i.e rupture de structures mécaniques sous sollicitation cyclique, demeure une gageure technologique considérable, car elle survient de façon inattendue lorsque la structure fonctionne apparemment dans un régime stabilisé et sûr, sans signe extérieur de détérioration mécanique. Si des méthodes de prédiction de la durée de vie basées sur la suivi non-destructif des propriétés de matériaux, ont été proposées, la détection précoce et le suivi de la fissuration en fatigue reste un problème crucial. Nous avons récemment mis en évidence la détection de signaux d’émission acoustique (EA) spécifiques de la propagation de fissures par fatigue, dans différents matériaux métalliques. Ces signaux, dénommés multiplets acoustiques, se caractérisent par des formes d’ondes quasi identiques, signature d’une source unique, et sont déclenchés de façon répétée sur de nombreux cycles de chargement successifs au même niveau de contrainte. Ils marquent la propagation lente et incrémentale d’une fissure de fatigue à chaque cycle, ou le frottement le long des surfaces de rupture. Étant spécifiques à la fissuration incrémentale par fatigue, ils peuvent être utilisés comme des avertissements précurseurs de la propagation des fissures, qui mènera en définitive à une rupture globale. En se basant sur cette preuve de concept, le projet e-WARNINGS a pour but d’étendre cette étude aux objectifs suivants: i) comprendre l’origine des multiplets et identifier les mécanismes physiques impliqués, pour différents matériaux et différentes sollicitations ii) développer de nouveaux modèles de sources d’EA en analysant les signaux détectés en lien avec les événements mécaniques à leur origine. Des mesures de champs de déplacement à très haute vitesse et des simulations avancées de la rupture seront utilisées pour améliorer l’analyse des signaux EA. iii) proposer un nouveau suivi temps réel non-destructif fiable pour l’amorçage et la propagation de fissures de fatigue grâce à des algorithmes d’apprentissage automatique lors d'essais mécaniques ou au sein de structures industrielles en service. Pour atteindre ces objectifs, la méthodologie développée dans le projet e-WARNINGS est basée sur l’utilisation des multiplets acoustiques, interprétés comme la signature spécifique des fissures de fatigue. Ceci sera validé et étendu à d’autres matériaux. D’autres améliorations dans l’analyse des multiplets sont proposés, guidées par l’analyse d’une situation modèle avec une événement de propagation unique. Pour valider le modèle de source numérique et améliorer la robustesse des algorithmes, nous utiliserons diverses configurations expérimentales de complexité croissante. Tout cela bénéficiera à la détection temps réel de la propagation de la fissure en utilisant les multiplets dans des applications industrielles, en surmontant les limites des méthodes existantes qui nécessitent de nombreuses investigations manuelles et périodiques. Le projet e-WARNINGS en étendant le champ d’application de techniques d’analyse sismologique de pointe à la science des matériaux est innovant par nature. La détection spécifique de ces multiplets dans les matériaux permettra d’obtenir un nouveau moyen de détecter, surveiller et mesurer l’extension de fissure de fatigue in situ et in-operando avec des techniques non destructives. Cette nouvelle méthode de suivi et les nouveaux algorithmes de détection/mesure proposés dans ce projet permettront l’identification de fissures et le risque de rupture sous-jacent avec une sensibilité et une spécificité sans précédent et ce bien avant qu’une propagation instable ne se produise. Cela i) conduira à une solution autonome fournissant de véritables alertes précoces avec une détection en ligne fiable et un suivi de la fissuration par fatigue dans les structures en service, (ii) ouvrira la voie à une optimisation des démarches de tolérance au dommage et donc iii) servira à améliorer la sûreté des installations et la prévention du risque industriel.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
CNRS - GEM
CNRS - ISTERRE
INSA LYON - LAMCOS
MISTRAS GROUP SA
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2020-04-01 00:00:00 - 2024-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
600000
Contact: 
stephanie.deschanel@insa-lyon.fr

4D-IOLIMAT

4D PRINTING FOR DESIGNING INNOVATIVE
Tags: 
LIQUIDES IONIQUES POLYMERISABLES
RESEAUX POLYEPOXYDE
Coordinateur: 
INSA LYON - IMP
Responsable INSA: 
Jannick DUCHET
Le concept développé dans le projet Breakthrough 4D IOLIMAT suscite beaucoup d’espoir pour donner de l’intelligence aux objets fabriqués par impression 3D.

Il faut comprendre par impression 4D, la possibilité d’imprimer un objet qui, au bout d’un temps prédéfini, pourrait changer de forme par effet d’un stimulus externe comme la lumière, la température, un courant électrique, etc. Le projet Breakthrough 4D IOLIMAT propose une approche scientifique originale et innovante pour concevoir de nouvelles résines époxy qui pourraient être compatibles avec l’impression 4D.

POURQUOI? Pour développer des réseaux thermodurcissables multifonctionnels pour de nombreuses applications potentielles. On peut imaginer ces réseaux polyépoxydes utilisables comme matrice dans un composite capable de retrouver sa forme originelle après déformation, prenant une forme donnée ou stockant de l’énergie mais aussi en tant que nouvel électrolyte tout solide dans les dispositifs électrochimiques de forme complexe pour le domaine de la santé pour des applications biomédicales.

COMMENT? La synthèse de ces nouveaux monomères époxy met en œuvre une chimie respectueuse de l'environnement, véritable alternative aux voies conventionnelles qui manipulent des composés toxiques comme le bisphénol A. Grâce à un projet Emergence CNRS, un premier monomère époxydé à squelette imidazolium a été synthétisé avec succès par l’IMP à l’échelle de la centaine de grammes par simple oxydation d’un alcène à température ambiante avec formation d’acétone uniquement comme sous-produit. Des fonctions époxyde cycloaliphatiques sont également introduites car celles-ci

permettent une photopolymérisation et une impression 3D par stéréolithographie afin de mettre en forme des réseaux polymère totalement novateurs. L'architecture et les propriétés fonctionnelles, comme une aptitude à la mémoire de forme de ces réseaux sont aussi ajustées par l'introduction de liaisons dynamiques. Cette chimie alliée à la parfaite connaissance des procédés de mise en forme des réseaux thermodurcissables constituent désormais une véritable plate-forme de connaissances pour l'impression 4D qui ouvre sur le design de matériaux et objets intelligents.

Structure chimique des monomères époxy

QUI ? Le projet multidisciplinaire IDEX Breakthrough allie la combinaison des savoirs-faire des unités CNRS IMP et Lab.Chimie de l’ENS Lyon pour décrire l'ensemble de la recherche intégrée depuis la synthèse des monomères en passant par la modélisation des interactions polymères-liquides ioniques jusqu’à l'analyse de la structuration multi-échelles et la caractérisation des réseaux. La percée apportée par 4D IOLIMAT permettra et permet déjà d’avoir à Lyon un pôle de recherche incontournable et unique associant polymères et liquides ioniques (avec également le pilotage du GDR CNRS #3585-LIPS) qui pourrait proposer des matériaux polymère innovants pour l'impression 4D.

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
LABORATOIRE DE CHIMIE ENS DE LYON
AGILIO PADUA
MARGARIDA COSTA-GOMES
Financement: 
UDL
Dates projet: 
2019-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
825000
Contact: 
jannick.duchet@insa-lyon.fr

IMPULSION 2020-DOITRAND

Tags: 
RUPTURE
COMPOSITE
Prévision de la rupture pour une conception optimisée de matériaux architecturés et de matériaux composites
Coordinateur: 
INSA LYON - MATEIS
Responsable INSA: 
DOITRAND Aurélien

Les matériaux architecturés ou composites offrent d’innombrables possibilités de conception de microstructures dont certaines permettent d’atteindre des propriétés mécaniques exceptionnelles. S’appuyant sur une forte volonté de dialogue numérique-expérimental, ce projet vise au développement d’essais de caractérisation spécifiques et de modèles prédictifs pour l’optimisation de ce type de microstructures vis-à-vis de la fissuration et de la rupture.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Financement: 
UDL
Dates projet: 
2020-01-01 00:00:00 - 2021-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
57000
Contact: 
aurelien.doitrand@insa-lyon.fr

MICROPLASTIQUES

Tags: 
MICRO-PLASTIQUES
HYDROSYSTEMES URBAINS
Quantification et impacts des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains
Coordinateur: 
INSA LYON - DEEP
Responsable INSA: 
Rémy BAYARD
Les micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains ? Un état de l’art sur cette question environnementale et sanitaire.

La production de plastiques est passée de 1,5 millions de tonnes en 1935 à 335 millions en 2016. La majeure partie des produits plastiques consommés en Europe sont collectés en vue de leur traitement et, dans la mesure du possible, de leur valorisation matière (recyclage matière) ou énergétique (combustion et pyro-gazéification). Toutefois, la collecte des résidus plastiques n’est pas totale. En effet, de nombreux produits plastiques en fin d’usage échappent aux filières de traitement et de valorisation et se retrouvent, volontairement ou involontairement dans les différents compartiments de la biosphère, dont l’exutoire final, l’océan.

Leur accumulation et leur fragmentation en micro (0,1 µm – 5 mm) et nano-plastiques (1 -100 nm) dans les écosystèmes naturels ou urbains sont susceptibles de perturber les cycles bio-géo-chimiques et leurs fonctionnalités. Leurs impacts sur les hydrosystèmes urbains (considérés ici comme l’ensemble des habitats et compartiments du cycle urbain de l’eau par lesquels transitent les flux d’eau, de matières et d’énergie au sens large) font l’objet de questionnements scientifiques, en particulier sur les milieux aquatiques (rivières, nappes) ou les stations d’épurations. Depuis une vingtaine d’année, la communauté scientifique s’intéresse à la présence de particules plastiques dans les différents compartiments de la biosphère : l’eau, l’air et le sol, mais également dans les organismes vivants. Leur présence est mise en évidence partout.

Les hydrosystèmes urbains sont des systèmes clés de la propagation des micro- et nano-particules de polymères synthétiques : la majorité de la population mondiale vit dans les zones urbaines, dont le quart à moins de 100 km des côtes. Si les émissions de macro-

déchets de plastiques sont globalement assez bien contrôlées dans les pays industrialisés, les émissions micro et nano-plastiques (identification du terme source) le sont nettement moins en raison de leurs genèses multiples : fragmentation des macro-plastiques (genèse de micro et nano-plastiques secondaires), micro et nano-plastiques de consommation utilisés dans certains produits cosmétiques, et les fibres synthétiques issus de l’abrasion des pneus, des tissus synthétiques au cours de lessives, revêtements, peintures acryliques (micro et nano-plastiques plastiques primaires) sont susceptibles d’être transférés par le vecteur eau, d’un système à l’autre. A l’échelle urbaine, plusieurs voies de transfert vers le milieu naturel sont identifiées : les systèmes d’assainissement des eaux usées, le ruissellement des eaux pluviales sur les surfaces urbaines et les systèmes fluviaux.

Objectif :

L’objectif global de ce programme de recherche multidisciplinaire est de réaliser un état de l’art des connaissances actuelles sur les micro- et nano-plastiques dans les hydrosystèmes urbains. Il s’agit donc de réaliser un état des connaissances scientifiques sur plusieurs facettes de la problématique abordée :

  • Le terme source

L’identification du terme source des micro- et nano-particules plastiques conduira à aborder plusieurs points méthodologiques : la mise en évidence de micro et nano-particules organiques synthétiques (échantillonnage, extraction), leur caractérisation (tailles, forme, nature des polymères) et leur quantification dans les différents compartiments (et matrices) des hydrosystèmes urbains.

  • Le terme vecteur

Il conviendra d’aborder le terme vecteur des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains à partir de l’évaluation de leur devenir (stockage, transfert, conversion, réactivité, interactions avec le biotope), en particulier dans les sédiments des bassins de retenue et d’infiltration des eaux pluviales mais également dans les installations de traitement des eaux usées.

  • Le terme cible

La synthèse des connaissances actuelles sur les conséquences environnementales sera abordée pour mieux cerner les enjeux vis-à-vis du biotope mais également vis-à-vis de la ressource en eau. Sur l’ensemble des points abordés dans cet état l’art, les méthodes d’investigation seront présentées et discutées dans la perspective de leur mise en œuvre sur des hydrosystèmes urbains.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Financement: 
Agence de l'EAU
Dates projet: 
2019-09-01 00:00:00 - 2023-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
82111
Contact: 
remy.bayard@insa-lyon.fr

INSPECTION

Spectroscopie in situ pour la caractérisation de lubrifiants dans des contacts roulant chargés
Tags: 
CARACTERISATION IN SITU
METHODES SPECTROSCOPIQUES
Coordinateur: 
INSA LYON - LAMCOS
Responsable INSA: 
Laetitia MARTINIE

La tribologie a un rôle majeur à jouer dans la réduction de la consommation mondiale d’énergie. Pourtant, le comportement du lubrifiant dans des conditions extrêmes est mal connu et imprédictible. Dans ce projet, nous proposons de coupler un banc de spectrométrie Brillouin à un tribomètre pour caractériser in situ un lubrifiant dans un contact confiné. Cette approche conduira à mesurer simultanément l’état thermodynamique du lubrifiant, sa dynamique structurelle et le frottement macroscopique à l’origine des fortes dissipations d’énergie. Elle fera la lumière sur les mécanismes régissant la réponse du lubrifiant. Les données mesurées permettront d'avancer sur deux autres défis déjà soulevés dans l’industrie: i) la preuve du passage d'additifs dans un contact et ii) la quantité d'additifs adsorbés sur les parois du contact. L’étape suivante consistera à mettre en oeuvre cette technologie développée à l'échelle du laboratoire dans des dispositifs industriels de caractérisation en ligne.

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
ILM
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2019-10-01 00:00:00 - 2023-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
245160
Contact: 
laetitia.martinie@insa-lyon.fr

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