Le Groupe Energétique Environnement du Centre RAPSODEE d'IMT Mines Albi a pour principal objectif scientifique la génération de vecteurs énergétiques et de matériaux fonctionnels à partir de biomasse et de résidus.

Ces recherches sont basées sur la conversion de ses produits renouvelables par des réactions thermiques à moyenne et haute température (500 à 1200 °C), sous atmosphère ambiante ou contrôlée. Les intrants sont des biomasses polluées ou non, des coproduits de procédés industriels ou agricoles ou des déchets ménagers ou industriels. Ces réactions de thermo-conversion sont très souvent endothermiques, et nous cherchons à apporter tout ou partie de l’énergie nécessaire par de la chaleur renouvelable, soit issue de chaleurs fatales, soit collectée par des procédés solaires à concentration. Ces ressources énergétiques sont discontinues, et nous étudions aussi l’intégration, dans nos procédés, de moyens de stockage de cette chaleur, basés sur des matériaux innovants.

Les produits de ces réactions de thermo-conversion sont sous forme solide, liquide ou gazeuse. Les produits solides (fibres, chars, agglomérats de matériaux) peuvent être valorisés comme des matériaux fonctionnels à haute valeur ajoutée, que l’on peut utiliser notamment comme catalyseurs. Nous étudions aussi la gazéification des chars en vue d’obtenir du gaz de synthèse riche en hydrogène.

Nous traitons aussi les produits liquides (huiles de pyrolyse ou goudrons) de façon à en extraire des produits pour la chimie verte ou des hydrocarbures renouvelables. De même que pour les chars, nous étudions leur transformation en produits gazeux, qui permettent plus facilement une valorisation énergétique. En effet, les produits gazeux, obtenus directement ou indirectement dans les réactions de thermo-conversion sont souvent riches en hydrogène, ou peuvent être transformés en bio-méthane, vecteurs énergétiques d’avenir, par combustion directe, injection dans les réseaux de gaz ou oxydation dans des piles à combustible.

Ainsi, notre groupe de recherche maîtrise l’ensemble de la chaîne de transformation de ces biomasses et déchets renouvelables, tant du point de vue de la ressource énergétique et des traitements thermiques que du point de vue de la valorisation des produits. Pour cela, nous avons développé des outils de modélisation et simulation originaux qui nous permettent d’optimiser la conception et le pilotage des ces procédés basés sur la transformation de ces matières renouvelables en utilisant au mieux des énergies renouvelables.

Les outils de modélisation sont basés sur des méthodes statistiques de type Monte Carlo réputées pour leur efficacité lorsque les rapports d’échelles temps et espace sont très grands. Ils permettent entre autres le couplage entre la collecte de l’énergie solaire, et la thermique des réactions de thermo-conversion, afin de déterminer l’efficacité du système sur la durée de vie de l’installation. De plus, de nouveaux algorithmes de traitement de données massives à partir de métrologies adaptées sont développés, afin de piloter au mieux ces installations en tenant compte des variations de la qualité des intrants, énergie et réactifs.