Regard(s) sur 43 ans de recherche scientifique à l Université de Liège. Jean-Paul PIRARD

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1 Regard(s) sur 43 ans de recherche scientifique à l Université de Liège Innovation et pérennité en recherche : passé, présent et futur Hommage aux maîtres, aux compagnons et aux disciples Jean-Paul PIRARD 1

2 Quelques sujets de recherche en cours au laboratoire en Synthèse par procédé sol-gel de photocatalyseurs 2. Procédé de fabrication de nanotubes de carbone par décomposition catalytique d hydrocarbures dans un réacteur continu à lit mobile (RESSYNAC) 3. Matériaux carbonés pour batteries Li-polymère (SOMABAT) 4. Matériaux carbonés catalytiques pour piles à combustible (INNOPEM) 5. Procédé de déshydratation catalytique de l acide lactique en acide acrylique (NOVOVAL) 6. Synthèse par procédé sol-gel de matériaux pour microbatteries (PHOSPHAGEL) 7. Remédiation des sols par des bactéries activées sur des catalyseurs métalliques préparés par procédé sol-gel (NANOMICRO) Mots-clés : catal. ; sol-gel, carbon. ; matériaux, réacteur. 2

3 Situation en ~ 1960 à l ULg 2 Formations Ingénieur civil en chimie appliquée Ingénieur civil en génie chimique Pr. Edmond Leclerc : procédés-matériaux X environnement (Cebedeau) Pr. Danze : thermodynamique opérations unitaires Pr. Léon Delvaux X Pr. Gilet : carbochimie X + Professeurs de la Faculté des Sciences 3

4 Situation en ~ 1964 à l ULg Pr. André Lefèbvre ~ 1963 Chimie industrielle à partir du pétrole 1 Formation fusionnée : Ingénieur civil chimiste Master Ingénieur civil en chimie et science des matériaux 4

5 Chargés de cours associés Guy L Homme (1969) Génie de la réaction chimique et Catalyse Jean-Paul Pirard Michel Crine Boris Kalitventzeff (1972) Simulation et procédés Albert Germain (1978) Procédés catalytiques Jean-Marie Liégeois (1978) Polymères 5

6 Jean-Paul PIRARD Doctorat : (FNRS) Approche multidisciplinaire d un problème de catalyse hétérogène. Hydrogénation de l éthylène par le cuivre déposé sur l oxyde de magnésium. Deux volets : 1. Génie de la réaction chimique (étude cinétique et étude de l hydrodynamique du réacteur) 2. Catalyse hétérogène (propriétés de surface et activité catalytique) Évaluation personnelle : Sujet académique sans intérêt Travail hétérogène Travail formatif de manière pérenne Titre génial Guy L Homme, Boris Kalitventzeff, Eric Derouane, Albert Germain. 6

7 1974 : Création du Centre de Catalyse de l Université de Liège (première ARC) Pr. Mignolet (retraite en 1981) Pr. Philippe Teyssié (arrivée à Liège en 1972, retraite en 1993) Pr. Guy L Homme (professeur en 1972, retraite en 2005) Dès 1975, André Lecloux responsable du laboratoire de Catalyse chez SOLVAY S.A. Rôle de Jean-Paul Pirard en Catalyse Caractérisation des matériaux poreux ; Achat et/ou construction des premiers appareillages ; Programme d analyse des résultats 7

8 Gazéification du charbon Génie de la réaction chimique 1. Gazéification souterraine du charbon 2 projets de démonstration : 65 millions Financement : UE, Etats belge, espagnol, allemand, britannique, RW. Modélisation du gazogène souterrain. Essais de traçage à l'he, au Xe, avec des isotopes stables. Pierre Ledent, Jacques Patigny, Marc Mostade, Antoinette Coëme Thèse de Pierre Pirlot (2002) 1. Analyse des techniques de conversion du charbon Étude de gazogènes industriels (Carmeuse Distrigaz, Jacques Ribesse) Financement : SPPS ; industrie. 3. Nomination en 1981 : Chargé de cours associé pour développer les procédés de gazéification souterraine du charbon. 8

9 Projets en catalyse avec Guy L Homme et/ou Albert Germain avec le concours de Patrick Kreit Solvay : synthèse indirecte de H 2 O 2 (André Lecloux) Solvay : synthèse directe de H 2 O 2 (André Lecloux) Catalyst and Chemical Europe - Distrigaz : adsorption de gaz naturel sur charbon actif (Alain Laudet et Jacques Ribesse) Du Pont de Nemours Solvay (Allemagne) : Réduction catalytique des nitrates dans l eau (André Lecloux) SEP Aventure Ariane IV et Ariane V dont Albert Germain prend la direction Nomination de Guy L Homme Directeur de l INIEX 9

10 1984 à ce jour Procédé sol-gel Génie de la réaction chimique - Catalyse André Lecloux : responsable de la recherche sur les matériaux nouveaux chez Solvay S.A : caractérisation de la texture de matériaux sol-gel synthétisés chez Solvay ; 1990 : synthèse de matériaux inorganiques par procédé sol-gel suivant procédures Solvay ; Jean-Paul Schoebrechts : responsable du laboratoire de Catalyse chez Solvay 1992 : synthèse de catalyseurs métalliques déposés sur supports inorganiques par procédé sol-gel, études cinétiques (génie de la réaction chimique); 2001 : procédé de fabrication de billes de céramique : génie de la réaction chimique La suite est bien connue ; à ce jour : photocatalyse, batteries Li-ion, etc. 10

11 Procédé sol-gel 11 thèses : Abdel Mohsine (1993), Benoît Heinrichs (1999), Bendida Sahouli (1999), René Pirard (2000), Christelle Alié (2001), Stéphanie Lambert (2003), Fabrice Ferauche (2005), Luigi Sacco (2005), Cédric Gommes (2006), Ludivine Tasseroul (2012), Céline Bodson (2012) Projets industriels Arcelor-Mittal, Prayon, Magotteaux, AGC, Glaverbel Financements RW, FRFC, FNRS, PAI, ARC, industries. 11

12 Épuration des gaz par adsorption Génie de la Réaction chimique Catalyse Financement : RW, Lhoist Alain Laudet : responsable de la recherche chez Lhoist Recherche et Développement Capture des dioxines et du mercure dans les effluents gazeux Conception et développement d adsorbants minéraux Conception et développement d un procédé de fabrication d adsorbants minéraux Thèse : Alain Brasseur (2002) Travaux de François Pondant 12

13 1999 à ce jour Nanotubes de carbone Génie de la réaction chimique Catalyse Financement : UE, RW, FNRS, Nanocyl S.A. Pr. Janos B. Nagy : directeur du laboratoire RMN aux FUNDP à Namur Conception et développement d un réacteur continu tubulaire incliné rotatif à lit mobile Détermination des facteurs géométrique, hydrodynamique, physique et physico-chimique Modélisation du réacteur Développement de catalyseurs de synthèse de CNT. 3 thèses : Christophe Bossuot (2004), Sophie Pirard (2009), Sigrid Douven (2010) Contributions : Cédric Gommes, Kim Yên Tran, Fang-Yue Chan, Patrick Kreit 13

14 1993 à ce jour Gels de carbone Génie de la réaction chimique Catalyse Financement : RW, FNRS, UE François Brouers : ACS Meeting 1993 Aérogels (1993) cryogels (1995) xérogels (1999) Gérard Pajonk : Professeur Université Claude Bernard, Lyon (1998) Thèse : Nathalie Job (2006) Xérogels de carbone comme support de catalyseur pour les piles à combustible Piles à combustible - Batterie Li-ion Electrochimie 14

15 CONCLUSIONS 1. Ambiguïté ou pluridisciplinarité Catalyse et Génie de la Réaction chimique Génie de la réaction chimique et Catalyse 2. Importance de l industrie : choix des sujets AGC (Glaverbel), Arcelor-Mittal, Catalyst and Chemical Europe, Distrigaz, Du Pont de Nemours, Lhoist, Magotteaux, Prayon, Solvay 3. Équilibre entre Recherche industrielle de base doctorats et publications Recherche appliquée brevets et développement de procédés industriels 4. Pérennité Maîtres Compagnons - Disciples 15

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