Axe Lignocellulosiques

Etude des procédés de prétraitement de la biomasse 

Les procédés de prétraitements de la biomasse permettent d’améliorer son usage ultérieur via des modifications morphologiques, physico-chimiques et de propriétés. Ainsi, différents prétraitements et leurs impacts sur la biomasse sont étudiés : broyage, cuisson acide, explosion vapeur, torréfaction, pyrolyse, grâce à des dispositifs expérimentaux originaux et la plateforme imagerie. La compréhension et la modélisation des modifications au cours du traitement permettent d’anticiper l’impact des procédés et d’optimiser leur conduite avec des conditions optimales en fonction de la biomasse. 
La modélisation s’appuie entre autres sur une approche DAEM (Distributed Activation Energy Modeling) pour prédire l’altération des propriétés de la biomasse à partir de n’importe quelles conditions opératoires (température en fonction du temps). La modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse en milieu poreux permet d'étudier l’effet des changements brusques des conditions limites : par exemple phase d’échauffement très rapide en début cuisson acide et d'explosion vapeur.
 

Conception de composites aux propriétés optimisées 

L’étude des relations structures propriétés est développée à partir d’observation morphologique 2D/3D, d’observations in situ dynamiques sous sollicitations, et de caractérisations variées des propriétés (hydriques, thermiques, mécaniques), permettant de développer des modèles prédictifs des propriétés de matériaux composites biosourcés à partir de morphologie réelle. Nos équipements remarquables en imagerie à haute résolution permettent de tenir compte de l’hétérogénéité morphologique locale des biomasses et des matériaux (orientation des fibres, arrangement fibres-résines …), affinant ainsi les modélisation prédictive multiéchelle et anticipant de manière précise les comportements des matériaux. 
L’équipe souhaite s’appuyer sur le développement de morphologies virtuelles et des méthodes de type machine learning à partir des bases de données des matériaux déjà étudiés, pour innover en design de matériaux aux propriétés optimisés par des approches d’ingénierie réverse. 
 

Caractérisation des transferts couplés 

Pour alimenter et valider tous nos outils de simulation prédictive, l’équipe a développé un expertise inédite en caractérisation à différentes échelles. Cela nous permet de proposer une offre très complète de caractérisation de matériaux solides, que l’on peut décliner en trois catégories :
-    Thermique : conductivité, chaleur massique, stabilité,
-    Massique : isothermes de sorption, diffusivité de vapeur d’eau ou d’autres gaz, suivi d’imbibition par imagerie-X 2D et 3D,
-    Mécanique : machine d’essais mécaniques positionnées dans notre tomographe à rayon-X

L’extraction des propriétés à partir des mesures expérimentales se fait généralement à l’aide de code de simulation qui permettent de considérer, au niveau expérimental, les couplages entre propriétés (multiphysique) et/ou le couplage entre échelles. Cela nous permet de détecter et de quantifier les effets dus au non-équilibre local entre phases, très fréquent en transferts couplés.