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SOPHYE : Séparation, oxydation et procédés Hybrides pour l'Environnement (Equipe EAD10)

Définir les modes de fonctionnement ainsi que les conditions opératoires et proposer de nouveaux procédés permettant la transformation et la valorisation de liquides complexes, tout  en minimisant les consommations énergétiques, les impacts sur la santé et l’environnement.

 

  • développer des outils génériques permettant la création de connaissance sur les phénomènes à l’échelle locale
  • appliquer ces outils et connaissances à des systèmes complexes qui représentent notre domaine d’étude
  • concevoir des systèmes hybrides basés sur la réaction et la séparation.

 

 

Une équipe pluridisciplinaire

 

L’équipe SOPHYE met en synergie des compétences scientifiques complémentaires fortes sur différents procédés et méthodologies. La plurisdiciplinarité permet d’aborder de manière originale les problématiques de procédés hybrides et d’approche intégrative des procédés. L’expertise de l’équipe concerne :

 

 

  • Les procédés membranaires (UF, MF, NF, osmose inverse) et les contacteurs membranaires
  • L’adsorption, l’échange d’ions et la séparation chromatographique
  • La cristallisation
  • L’oxydation : ozonation et oxydation avancée
  • L’évaluation environnementale des procédés, l’optimisation et l’éco-conception
  • Le développement de méthodes in-situ de caractérisation des phénomènes (formation d’un dépôt de particules, rétention de virus) aux interfaces réactives ou séparatives liquide/solide

 

 

Une approche pluridisciplinaire et pluri-compétences

 

 

L’approche de l’axe SOPHYE, conduite à différentes échelles, est pluridisciplinaire et pluri-compétences  :

  • Physicochimie des fluides complexes, thermodynamique, biologie des systèmes multi-populations, analyse environnementale des procédés
  • Approche multi-échelles : de l’échelle locale de l’interface liquide/surface de séparation ou de réaction, au procédé à l’échelle laboratoire, semi-industrielle et à la modélisation et aide à l’éco-conception de filières ou installations complètes de production ou de transformation de la matière

 

 

Objectifs scientifiques

  • Développement de la connaissance sur les procédés de séparation et oxydation à l’échelle locale avec des outils et méthodologies expérimentaux spécifiques et par la modélisation. Focus sur  la compréhension des mécanismes de transfert de masse et des retentions sélectives, les mécanismes réactionnels pour l’oxydation/adsorption/catalyse, évaluer les voies d’amélioration du colmatage des membranes en milieu biologique.
  • Développement de connaissance sur les méthodes d’évaluation environnementale par l’intégration des aspects dynamiques des procédés et leurs conséquences sur les impacts, et par l’implémentation de l’optimisation énergétique et environnementale dans une plateforme intégrée de modélisation dédiée à l’écoconception des procédés.
  • Prise en compte de la complexité des liquides dans les procédés de séparation et oxydation pour la purification et valorisation de ces liquides. L’approche de la séparation à la source des pollutions sera adoptée (polluants, urine/eaux noires/eaux grises) pour l’intensification des procédés. Études de certains micropolluants (métaux, pharmaceutiques, pesticides, virus, etc.), la dégradation biologique et chimique et la rétention avec leurs phénomènes limitants seront abordés.
  • La conception des procédés intégrées et durables (intégration énergétique, procèdes hybrides) l’accent sera mis sur la compréhension des interaction :  intégration de la chromatographie et les membranes de dessalement dans la valorisation des jus verts, interaction entre l’oxydation et la séparation membranaire dans le traitement des micropolluants, utilisation de l’évaluation environnementale et l’efficacité énergétique pour l’optimisation des systèmes hybrides.

 

Domaines d’application

  • Les éco-industries et utilisateurs finaux de l’eau 
  • Tous les secteurs industriels ou agricoles pouvant utiliser, transporter ou transformer des solutions aqueuses
  • La séparation, l’élimination ou la valorisation de composés en solution ou en suspension dans les effluents
  • Une éco-conception des filières et procédés de transformation

 

 

Exemples d’application

Eau

Ré-utilisation des eaux domestiques, industrielles ou agricoles, dessalement des eaux de mer ou industrielles, traitement et valorisation de saumures,

Production d’eau potable

Optimisation environnementale des filières Eau

Agriculture/élevage

Production d’engrais par valorisation de l’urine animale ou humaine,

Production de protéines à partir de jus verts

Industrie

Valorisation de sels dans des saumures, réutilisation et recyclage des eaux,

Eco-conception des filières de production, impact environnemental.

Santé

Séparation de molécules biologiques et de sels, décontamination d’eaux et de solutions à usage santé

 Biotechnologies

Evaluation environnementale, optimisation et écoconception.

 

 

Un réseau de collaborations nationales et internationales

SOPHYE a développé des collaborations nationales et internationales fortes dans le cadre de projets ANR et de programmes Européens. Au travers de son implication dans les programmes européens MEDINA (sur le dessalement des eaux) et EUROMBRA (sur les Bioréacteurs à membrane) elle fonctionne au cœur d’un réseau international.

Elle a notamment des collaborations fortes avec l’Espagne, le Luxembourg, la Tunisie, l’Algérie, le Brésil, la Chine, la Thaïlande, l’Afrique du Sud, la Corée, le Vietnam, les Etats-Unis, dans le cadre de projets, de cotutelles de thèse, ou de mobilités d’étudiants.

 

Exemples de projets

  • Formation in situ de dépôts de particules pendant la filtration membranaire: ANR FiltraCoppe - contact : Christelle GUIGUI
  • Dynamique de rétention de virus par des membranes : ANR POME - contact : Corinne CABASSUD
  • Aération et Bioréacteurs à membrane : Projet européen EUROMBRA - contact : Christelle GUIGUI
  • Dessalement d’eau de mer par procédés membranaires et sur-concentration de saumures (CC) :Projet Européen MEDINA - contact: Corinne CABASSUD
  • Réutilisation des eaux usées : rétention de micropolluants et composés émergeants : ANRREEBIM - contact : Christelle GUIGUI
  • Procédéshybrides d'oxydation avancés pour l'élimination de micropolluants et de composés organiques récalcitrants (HDB) : ANR PHARE et projet ANR Franco-chinois PETZECO - contact : Jean-Stéphane PIC
  • Procédés Hybrides pour la valorisation agricole d’urines  - contact : Jean-Stéphane PIC
  • Bio-séparation par procédés d’échange d’ions pour la valorisation de jus verts : ANR PRODULUZ - contact : Maria-Aurora FERNANDEZ
  • Modélisation intégrée Procédé -Evaluation environnementale et Optimisation pour l’écoconception des procédés : ANR EVALEAU et ANR DyPLCA – contact : Ligia BARNA,