Activités de recherche
La thématique de l’équipe TCEP concerne « la catalyse hétérogène appliquée à l’environnement et à l’énergie».
La catalyse est explorée pour l’élimination des polluants atmosphériques en produits inoffensifs, pour la purification et la valorisation du CO2 et également pour le développement de solutions alternatives permettant de transformer la biomasse en énergie propre. Ces traitements et valorisations sont aussi bien appliqués aux effluents agricoles, industriels et automobiles pour proposer des solutions/préventions à la source.
Pour toutes ces recherches, nous nous orientons vers les oxydes de métaux peu onéreux et en utilisant si possible des matériaux biosourcés ou naturels qui pourront être préparés par des voies non conventionnelles (micro-ondes, ultrasons…).
Au niveau fondamental, nous utilisons les méthodes de caractérisation physico-chimique « in situ » ou « operando » disponibles (IR, UV-vis, RPE) pour affiner les modèles réactionnels actuels. De façon complémentaire, nous développons les études cinétiques et en régime transitoire pour optimiser l’efficacité des procédés.
Traitement/purification catalytique des polluants atmosphériques (COV, SUIES, NOx, CO, HAP, CO2)
L’équipe s’est axée sur le traitement des polluants pris séparément mais également pour des émissions simultanées de COV, de NOx, de CO, de suies. Ces émissions constituent une préoccupation commune pour le transport, pour de nombreux industriels utilisant notamment des procédés à haute température et également pour le résidentiel.
D’autre part, dans un contexte actuel de développement du chauffage domestique au bois pour la transition énergétique, il faut prendre en considération la problématique environnementale qui lui est associé. Nous développons donc maintenant des matériaux catalytiques à base de métaux de transition peu onéreux pour le traitement simultanée des polluants CO, COV et HAP.
La problématique concernant le réchauffement climatique et plus spécifiquement le devenir du CO2 est un challenge d’avenir. La captation ou l’utilisation du CO2 pour la production de molécules à valeur ajoutée (méthane, méthanol,…) jouera un rôle important dans le futur mais les sources de CO2 sont généralement mélangées à d’autres polluants (NOX, CO…). Nous travaillons sur une purification catalytique du CO2 issu de l’oxycombustion.
Valorisation énergétique
Pour la valorisation énergétique du CO2, nous élaborons des catalyseurs permettant l’activation du CO2 pour la méthanation.
D’autre part, la gestion et la valorisation des déchets ménagers constituent également à l’heure actuelle un enjeu économique, environnemental et énergétique considérable. Or l’hydrogène est souvent présenté comme un des vecteurs énergétiques du futur, et aussi comme le combustible idéal des piles à combustible. Parmi les approches proposées dans le but de produire de l’hydrogène on note, le reformage, processus qui permet de valoriser le biogaz et autres composés issu de la fermentation des déchets et de diminuer les émissions des gaz à effet de serre. Le principal problème rencontré lors des réactions catalytiques de reformage est la désactivation du catalyseur pour plusieurs raisons liées à divers mécanismes.
Les objectifs visés dans cette thématique de recherche sont multiples. En jouant sur les paramètres tels que la basicité des catalyseurs, le type de phase active, la morphologie des particules métalliques, nous travaillons sur le développement de nouveaux systèmes catalytiques actifs et stables pour la valorisation énergétique des déchets afin de contribuer à une meilleure compréhension des différents facteurs qui contrôlent les réactions de reformage du biogaz dans le but d’obtenir une amélioration significative de leur stabilité sous mélange réactionnel. L’impact des impuretés qui se trouvent dans le biogaz nous a emmenés à élargir nos investigations vers le reformage des COV, du glycérol ainsi que l’étude de leur impact toxicologique.
Membres de l’équipe
Pr | |
Pr Emeritus | |
Sylvie CAPELLE | MCF |
| Carmen CIOTONEA | MCF |
Pr | |
Pr | |
MCF | |
MCF | |
Pr | |
IE |
Collaborations scientifiques
Nationales :
- Unité de Catalyse et de Chimie du Solide (Univ. Lille I)
- Laboratoire de Réactivité de Surface (Univ. Paris VI)
- Institut de Chimie des milieux et matériaux de Poitiers (Univ. Poitiers)
- Laboratoire de gestion des risques et environnement (Univ. Haute Alsace)
- Institut de chimie et procédés pour l’énergie, l’environnement et la santé (Univ. de Strasbourg)
- Laboratoire de Sécurité des procédés Chimiques,EA 4704(INSA de Rouen)
Internationales :
- Institute of Catalysis, Académie bulgare des sciences de Sofia, Bulgarie
- Laboratoire de Chimie des Matériaux Inorganiques de l’Université de Namur, Belgique
- Laboratoire de thermodynamique et physique mathématique ; Université de Mons, Belgique
- State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Laboratory of Living Materials, Wuhan University of Technology, Chine
- Petroleum Chemistry Key Laboratory – Industrial Chemical Institute Vietnam National University, Vietnam
- Université Libanaise, Liban
- Université De Balamand, Liban
- American University of Beyrouth, Liban
- Université Saint Esprit à Kaslik, Liban
- Laboratoire de Catalyse et Synthèse en Chimie Organique, Université de Tlemcen, Algérie
- Department of Applied Physics, Université de Gand (Belgique)
- Department of Environmental and Chemical Engineering, Université d’Oulu (Finlande)
- Inorganic Chemistry Department, Université de Séville (Espagne)
- Université Fédérale da Paraíba, (Brésil)
Thèses
Prénom Nom | Période | Titre |
Julien MACHINSKI | 2024-2027 | Etude operando de l’oxydation catalytique de polluants issus de la combustion de la biomasse |
Aysha SHAHEEN | 2024-2027 | Optimisation des catalyseurs de Nickel sur silice pour la réaction de méthanation |
Rimal AL SAHMARANI | 2024-2027 | Valorisation des déchets plastiques pour la production d’un gaz de synthèse riche en hydrogène |
Noura AIT BEN AZZOUZ | 2024-2027 | Etude de la synthèse de l’ammoniac en boucle chimique |
Hamza EL BOUHAMYDY | 2024-2027 | MOFs : synthèse, mise en forme et application pour le stockage de l’hydrogène, de l’ammoniac et du dioxyde de carbone |
Anthony ABOU RAHHAL | 2023-2026 | Purification du CO2 par traitement catalytique |
Mihaela BECTORAS | 2022-2025 | Synthèse, caractérisation et utilisation de nanocatalyseurs à base de matériaux mésoporeux dans la conversion de molécules et de polluants issus de la biomasse |
Mahdi MOHAMAD ALI | 2022-2025 | Valorisation de biogaz pour la production d’hydrogène ou du gaz de synthèse : produits à forte valeur ajoutée et énergétique |
Contrats de Recherche
Projets Internationaux
- 2023-2024 : Projet PHC-Tournesol « CALMANT » : Catalyseurs à base de manganèse pour la dépollution de l’air : UCLouvain (Belgique).
Projets Nationaux
- 2023-2027 : Projet ANR « CASiBIO » : Développement de matériaux céramiques pour la valorisation du biogaz et du CO2.
- 2022-2025 : Projet « VAlCatBio » : Analyse, purification et valorisation du biogaz issu d’un centre d’enfouissement.
- 2022-2025 : Projet ADEME AQACIA « CATACOMB » : Traitement catalytique des émissions issues de la combustion du bois en foyer domestique.
- 2020-2027 : Projet PIA : TI-DEC « Territoires d’Innovation – Dunkerque, l’Energie Créative »
Projets Régionaux
- 2021-2027 : CPER BiHauts-Eco de France
- 2021-2027 : CPER ECRIN
- 2021-2025 : Projet STIMulE Région Hauts-de-France « METHACAT » : valorisation catalytique du CO2 pour l’énergie
Publications récentes
- TANIOS C., BILLET S., MEAUSOONE C., LANDKOCZ Y., GENNEQUIN C., LABAKI M., NSOULI B., ABOUKAIS A., CAZIER F., and ABI-AAD E., Impact of waste origin and post-treatment techniques on the composition and toxicity of biogas. Science of the Total Environment, 966:178688, 2025. (10.1016/j.scitotenv.2025.178688). (hal-05063322).
- KHADIRI Y., ANOUAR A., VOLKRINGER C., ROYER S., DHAINAUT J., LOISEAU T., and EL KADIB A., Alginate versus Chitosan for Templating Growth and Shaping HKUST-1 as Porous CO2-Adsorbent Beads. ChemistrySelect, 10(5):e202500155, 2025. (10.1002/slct.202500155). (hal-04960089).
- JAGDALE P.B., PATIL S.A., PATHAK A., MUKADDAR S.K., THAPA R., SFEIR A., ROYER S., SAMAL A.K., and SAXENA M., Unveiling the performance of ultrathin bimetallic CoxNi1-x(OH)2 nanosheets for pseudocapacitors and oxygen evolution reaction. Journal of Materials Chemistry A, 13(3):1830–1841, 2025. (10.1039/d4ta06846g). (hal-05268668).
- DEPLAZES R., ABREU TELES C., CIOTONEA C., SIMON P., EL RASSI E., DHAINAUT J., MARINOVA M., CANILHO N., RICHARD F., and ROYER S., SBA-15 supportedNi-Cu catalysts for hydrodeoxygenation of m-cresol to toluene. ChemSusChem, 18(1):e202400685, 2025. (10.1002/cssc.202400685). (hal-04676105).
- YILDIZ R., DHAINAUT J., CIOTONEA C., DACQUIN J.P., ROYER S., COURTOIS C., and LORGOUILLOUX Y., Improving mechanical stability of SBA-15 monoliths prepared from polymeric scaffolds replication using bentonite clay. Journal of Porous Materials, 2025. (10.1007/s10934-025-01791-0). (hal-05008616).
- PITAP-MBOWOU M., BOYOM-TATCHEMO F., ACAYANKA E., KAMGANG-YOUBI G., POUPIN C., GAMEZ-RIVERA S., COUSIN R., GAIGNEUX E., and LAMINSI S., Activation of volcanic ash as support for FeOx gliding arc plasma deposition and application in the catalytic oxidation of Rhodamine 6G. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(6):114589, 2024. (10.1016/j.jece.2024.114589). (hal-04924891).
- OBEID M., POUPIN C., LABAKI M., GUPTA S., AOUAD S., DELATTRE F., BEN ROMDHANE F., DEVRED F., GAIGNEAUX E., SCHNEE J., and ABI-AAD E., Influence of the ultrasound power density in the ultrasound-assisted synthesis of Ni-based LDH catalysts for CO2 methanation. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(5):Id 114059, 2024. (10.1016/j.jece.2024.114059). (hal-04709955).
- PALANI P., TACHAFINE A., POUPIN C., and FASQUELLE D., Study and manufacturing of strontium calcium titanate lead-free ceramic capacitors for high-frequency applications. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 111(1):14–21, 2024. (10.1007/s10971-024-06433-6). (hal-04709962).
- DEMEESTER A., DOUMA F., COUSIN R., SIFFERT S., POURCEAU G., WADOUACHI A., PONCHEL A., MONFLIER E., and NOEL S., Carboxymethyl β-Cyclodextrin Assistance for the 4-Nitrophenol Reduction Using Cobalt-Based Layered Double Hydroxides. International Journal of Molecular Sciences, 25(12):6390, 2024. (10.3390/ijms25126390). (hal-04635555).
- ROCHARD G., GENTY E., GIRAUDON J-M., POUPIN C., LAMONIER J-F, SIFFERT S., LA PAROLA V., FRANCESCA LIOTTA L., and COUSIN R., Synthesis of Gold Nanoparticles over CoAl Mixed Oxide for Ethanol Oxidation Reaction. Molecules, 29(10):2285, 2024. (10.3390/molecules29102285). (hal-04579473).
- CHAGHOURI M., MOHAMAD ALI M., MARINOVA M., SIMON P., ROYER S., GENNEQUIN C., Deposition precipitation derived Ni-Co active sites for enhanced dry reforming of methane performances. Catalysis Today, 2024, 429, pp.114458. ⟨10.1016/j.cattod.2023.114458⟩. ⟨hal-04303429⟩
- ACHKAR M., FASQUELLE D., DUPONCHEL B., POUPIN C., HADJ SAHRAOUI A., LONGUEMART S., Electrocaloric characterization of samarium doped barium titanate ceramics synthesized by sol-gel process. Ceramics International, 2024, ⟨10.1016/j.ceramint.2024.01.294⟩. ⟨hal-04433632⟩
- DEPLAZES R., TELES C.A., CIOTONEA C., SFEIR A., CANILHO N., RICHARD F., ROYER S., Melt infiltration for the preparation of finely dispersed Ni-FeOx nanoparticles on SBA-15 for the hydrodeoxygenation of m-cresol. Catalysis Today, 2024, 430, pp.114514. ⟨10.1016/j.cattod.2024.114514⟩. ⟨hal-04439481⟩
- KALAWOUN H., CIOTONEA C., MARINOVA M., GENNEQUIN C., DELATTRE F., Investigation of the physico-chemical properties of Ni-Mg-Al-La catalysts from ultrasound-assisted synthesis. Ultrasonics Sonochemistry, 2024, 104, pp.106806. ⟨10.1016/j.ultsonch.2024.106806⟩. ⟨hal-04458991⟩
- OULED LTAIEF O., SIFFERT S., BENZINA M., FOURMENTIN S., Preparation of powerful exchanged Faujasite zeolite materials used as effective heterogeneous catalyst for photo-Fenton oxidation of methyl orange (MO). Reaction kinetics, mechanisms and catalysis, 2024, 137 (1), pp.547-570. ⟨10.1007/s11144-023-02563-0⟩. ⟨hal-04382568⟩
- VILLARIM P., GUI C., GENTY E., LEI Z., ZEMMOURI J., FOURMENTIN S., Toluene absorption from laboratory to industrial scale: An experimental and theoretical study. Separation and Purification Technology, 2024, 328, pp.125070. ⟨10.1016/j.seppur.2023.125070⟩. ⟨hal-04242235⟩