Mai 2006 - n°110
LGC, Laboratoire de Génie Chimique
Le laboratoire de génie chimique ou génie
des procédés a été créé en 1965
et associé au CNRS en 1973. Il constitue une unité mixte de
recherche (UMR) entre l’Institut National Polytechnique (INP) de Toulouse,
l’Université Paul Sabatier (UPS) et le CNRS. Il est localisé
sur deux sitesà Toulouse, l’un dans la zone de Basso-Cambo, et
l’autre au sein du Complexe Scientifique de Rangueil.
Ses thèmes de recherche sont les réactions chimiques, les mélanges,
les séparations, les interfaces et les systèmes dispersés,
les procédés électrochimiques et l’élaboration
de matériaux, la modélisation et la simulation de procédés,
le génie industriel. 220 personnes oeuvrent au sein du laboratoire,
parmi lesquels des : Chercheurs, enseignantschercheurs, ingénieurs
de recherche, techniciens, doctorants…
Qu’est ce que le génie chimique
?
C’est une discipline scientifique qui analyse les questions issues de
l’industrie ou du secteur des entreprises. Une traduction scientifique
est effectuée et ainsi sont résolus des problèmes pour
les industries chimiques, agroalimentaires, biotechnologiques, pharmaceutiques,
médicales et des problèmes de dépollution ou de sécurité
des procédés industriels.
Pour ce faire, le LGC dispose : d’un hall technique-pilote de 3800 m2,
de laboratoires de 200 m2, en plus des bureaux qui occupent une superficie
de 2200 m2.
La recherche au LGC
Une nouvelle organisation du laboratoire sous forme d’une départementalisation
s’est faite en 2001 puis en 2005.
Les différents départements ont chacun un dogme et une mission
qui leur est propre. Ils sont nés de l’examen détaillé
des forces du laboratoire, de l’appréciation aiguë des enjeux
et besoins de la société, ou d’une manière plus
restrictive du secteur industriel, et aussi de l’organisation scientifique
des tutelles du LGC.
Cette structure est complétée par des actions transversales
(Micro-procédés, Bioprocédés, Sécurité
des procédés et Ecoulements diphasiques) qui sollicitent des
compétences variées et complémentaires, disponibles dans
les différents départements.
Cinq départements pour mieux répondre
aux différents besoins du marché
Département Génie des Interfaces et Milieux divisés
(GIMD) : Il développe des recherches focalisées sur
la génération d’interfaces (gaz/solide, solide/liquide
ou liquide/liquide) ou sur l’étude des phénomènes
dont elles sont le siège. Ce département couvre donc un large
domaine de connaissances qui va de l’élaboration des interfaces
(particule, cristal, dispersion…) par différents procédés
(cristallisation, broyage, CVD…) jusqu’à leur mise en œuvre
dans des opérations unitaires (filtration, fluidisation…), voir
dans des procédés complets (couplage d’opérations).
Le développement d’outils de modélisation à différentes
échelles et d’outils méthodologiques et métrologiques
spécifiques sont au cœur de l’activité du laboratoire.
On distingue deux niveaux d’approche, souvent intimement liés,
dans le cadre des travaux de recherche développés. Le premier
niveau concerne l’étude des mécanismes à l’échelle
locale et de l’interface. Le second concerne l’innovation dans
les procédés, par la recherche de nouveaux modes de génération
ou de mise en œuvre des interfaces. L’ensemble de ces recherches
repose sur l’association de travaux théoriques et expérimentaux.
Département Procédés Electrochimiques et Matériaux
(PEM) : Ce département regroupe toutes les activités
liées l’électrochimie, aussi bien dans la conception de
procédés électrochimiques innovants que dans l’invention
et la mise au point capteurs électrochimiques ainsi que leur couplage.
Les activités du département PEM sont ainsi fédérées
par l’électrochimie et génie électrochimique et
soutenues par des études tant fondamentales qu’appliquées.
Outre l’étude des phénomènes classiques de transfert,
la spécificité de la recherche au département PEM est
de s’intéresser aux interfaces réactives et aux transferts
électroniques qui y prennent place. Que cela concerne les échanges
de charges dans processus spontané (electroless, traitements agroalimentaires…),
les interactions entre organisme vivant et un matériau conducteur ou
encore la régulation de la vitesse d’une transformation sélective
(contrôle du potentiel ou du courant).
Et pour mener à bien toutes ces missions, département met en
jeu une large panoplie :
- De méthodes de travail : électrocinétique, électrocatalyse,
interaction avec le vivant.
- Et de paramètres physico-chimiques milieux bi et poly-phasiques,
températures allant de l’ambiant au-delà de 1000°C,
tailles comprises du micron à l’échelle pilote…
Département Procédés et Systèmes Industriels
(PSI) : Il regroupe les activités axées sur le développement
de procédures systématiques. Et ce, pour la conception l’exploitation
de procédés et de systèmes production, fonctionnant en
mode continu discontinu, en régime permanent ou transitoire. D’un
point de vue général, ces procédures visent la maîtrise
de la «chaîne logistique pour les industries de transformation
la matière. Et autour de ce concept sont concentrés plusieurs
aspects relatifs à conception, la production et la distribution de
produits dans un contexte à objectifs multiples, souvent contradictoires
liés : à la minimisation des coûts, à sécurité,
au respect de l’environnement, des délais de mise à disposition…
Les méthodologies développées prennent en compte la modélisation
des propriétés physico-chimiques, des phénomènes
élémentaires (équilibres entre phases, cinétique,
phénomènes de transfert, hydrodynamique…), des opérations
unitaires ainsi que de la structure globale du procédé et mettent
en jeu des stratégies numériques avancées, pour arriver
au stade décisionnel de l’entreprise.
Ces activités ont des conséquences à la fois théoriques
et pratiques :
- Théoriquement, les recherches sont ciblées vers le développement
de méthodologies, l’implémentation de prototypes et démonstration
de l’efficacité de ces outils sur des problèmes industriels
majeurs.
- Et d’un point de vue pratique, l’enjeu économique est
important dans la mesure où les marchés, soumis à une
forte concurrence, sont devenus de plus en plus versatiles et évolutifs.
Et exigent, ainsi, des temps de réponses de plus en plus courts et,
donc, des méthodes et outils toujours plus performants pour orienter
les décisions.
Département Réaction, Mélange et Séparation
(RMS) : Les thèmes scientifiques traités dans ce département
recouvrent un domaine assez large : agitation, réactions chimiques
et biologiques et séparations. Les secteurs d’applications concernés
sont vastes aussi et évoluent avec le temps : de l’industrie
chimique et pétrochimique, vers la chimie fine, la pharmacie, l’environnement,
la biotechnologie et l’agro-alimentaire. Ainsi, la démarche scientifique
du département RMS est pluridisciplinaire car un système réactionnel
est le siège de réactions chimiques et biologiques, associées
à des phénomènes physiques.
Ce département a pour mission d’envisager la conception, l’optimisation,
l’extrapolation, la conduite de nouveaux procédés de fabrication
de produits, de matériaux ou d’objets. Sa démarche privilégie
clairement l’échelle de production et associe étroitement
le procédé et l’objet.
Les activités du département RMS s’étendent sur
trois domaines :
- l’étude et la parfaite caractérisation du milieu réel,
- la modélisation des phénomènes physiques et chimiques
(pour améliorer les procédés),
- la conception, l’optimisation et la conduite de l’appareil.
Département Bioprocédés et Systèmes Microbiens
(BioSyM) : Les travaux conduits dans ce département, nouvellement
constitué (Juillet 2005), reposent sur des compétences fortes
dans les domaines de la physiologie et génétique des microorganismes,
de la microbiologie industrielle, du génie des procédés,
de la bio-électrochimie et de la toxicologie. Les projets de recherche
développés associent généralement plusieurs de
ces compétences spécifiques et complémentaires.
Les champs de recherche dans lesquels le département confortera son
implication sont ceux des Industries Agro-Alimentaires (IAA), de la Santé,
de l’Environnement et de l’Energie.
De même, les différentes compétences de l’équipe
permettent une approche intégrée des problèmes liés
à la mise en oeuvre de micro-organismes. La méthode de travail
qui sous-tend les travaux s’appuie sur plusieurs points, dont :
- L’obtention de données expérimentales précises
et fiables sur le réacteur : agitation, hydrodynamique, transferts
gazeux tout spécialement - L’établissement des cinétiques
(de la réaction biologique et des transferts) et des stoechiométries
- L’analyse de la cohérence des données obtenues par la
vérification des bilansélémentaires de matière
- L’analyse de ces informations avec la prise en compte de la génétique,
du métabolisme et de la physiologie des micro-organismes
Et afin de tirer au mieux parti des compétences complémentaires
des membres du département, une structuration des actions de recherche
par « projet » a été mise en place.
Ambitions, objectifs et moyens de pointe pour
un service de qualité
Dans le domaine du Génie des Procédés et à la
demande de prestations d’industries, d’entreprises, de laboratoires
et structures de recherche et développement publics ou privés,
le LGC veut :
- contribuer à l’établissement de données scientifiques
de qualité,
- fournir un soutien logistique par ses équipements, son personnel…
Les exemples de la détermination du Laboratoire de Génie Chimique
à se développer et à toujours aller vers l’avant
sont multiples, on en citera quelques uns :
- au-delà du caractère générique de la plupart
des activités du département GIMD, ce dernier entend poursuivre,
structurer et développer des actions en prise directe avec des secteurs
d’applications bien identifiés. A titre d’exemple, dans
le domaine de la santé, le développement de technologies permettant
de maîtriser la structure de nanoparticules,éventuellement fonctionnalisées,
représente un enjeu majeur pour les industries pharmaceutiques face
auquel divers travaux conduits dans ce même département peuvent
apporter des réponses appropriées (formulation de poudres peu
solubles par nanobroyage, cristallisation sphérique en émulsion…).
D’autres recherches récemment entreprises, sur l’élimination
de micropolluants, tant chimiques que biologiques, par des procédés
membranaires d’une part et sur les émissions d’aérosols
ultrafins d’autre part, seront renforcées vu leur impact en terme
de santé humaine.
- dans le cadre des recherches du département BioSyM, une collaboration
avec la communauté d’Agglomération du Grand Toulouse (station
d’épuration de Brax) est déjà en cours. Son objectif
principal sera d’analyser l’implication des phénomènes
biophysico-chimiques dans le colmatage des membranes et leur modélisation.
- au sein du LGC, la Plate Forme en Génie des Procédés
(PFGP) a pour vocation d’assurer des prestations de qualité aux
équipes de recherche et à toute entreprise souhaitant une aide
dans le domaine du Génie des Procédés. Ce, en privilégiant
les domaines : de faisabilité et d’aide à la conception,
d’amélioration et de maîtrise des procédés.
Ceci étant possible grâce à une équipe qualifiée
et polyvalente, et à un matériel de pointe adapté à
chaque domaine et secteur d’activité (Extracteur monoétagé
Liq-Liq & Liquide – Solide, Rhéométrie, Balance de
Dessiccation, Calorimétrie Différentielle à balayage,
Porosimètre mutli-gaz, Picnométrieà He, Potentiel Zéta
et tailles de particules, CPG, HPLC, Spect UV-Visible, Chaîne de dosage
(titration), Cryostat, Générateur Eau Ultra pure, Sorbonnes…).
Le LGC puise également sa force dans de nombreuses collaborations tant
à l’échelle nationale qu’internationale.
De plus, par l’intermédiaire du CRITT Génie des Procédés
et Techniques Environnementales fortement adossé au LGC, il est aussi
possible de solliciter les partenaires du réseau Inter CRITT régional
ou du réseau CRITT Grand Sud (Région Midi Pyrénées,
Provence, Alpes Côte d’Azur et Languedoc - Roussillon).
Le LGC dispose donc de tous les moyens et compétences qui en font une
structure de R&D apte à répondre aux sollicitations des
différentes entreprises. La recherche est plus que jamais au cœur
de tous les enjeux….
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