Equipe Traitement catalytique et Energie propre (TCEP)

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

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

Anthony ABOU RAHHAL2023-2026Purification du CO2 par traitement catalytique

Mihaela BECTORAS

2022-2025Synthèse, 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 

2022-2025Valorisation de biogaz pour la production d’hydrogène ou du gaz de synthèse : produits à forte valeur ajoutée et énergétique

Caroline Paris

2021-2024Traitement catalytique des émissions issues de la combustion du bois
Manon Grégoire2021-2024Valorisation catalytique du CO2 via l’hydrogénation pour la production de méthane

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

  • RACHINI M., JAAFAR M., TABAJA N., TLAIS S., HAMDAN R., ALI F. A., HAIDAR O., JABER A., KASSEM M., BYCHKOV E., TIDAHY L., DEWAELE D., HAMIEH T., TOUFAILY J., COUSIN R., Activity and Selectivity of Bimetallic Catalysts Based on SBA-15 for Nitrate Reduction in Water. Materials Sciences and Applications, 2023, 14 (02), pp.78-93. ⟨10.4236/msa.2023.142006⟩⟨hal-04295492⟩
  • SFEIR A., ABREU TELES C., CIOTONEA C., REDDY M., MARINOVA M., DHAINAUT J., LOFBERG A., DACQUIN J.-P., ROYER S., LAASSIRI S., Enhancing ammonia catalytic production over spatially confined cobalt molybdenum nitride nanoparticles in SBA-15. Applied Catalysis B: Environmental, 2023, Applied Catalysis B: Environmental, 325, pp.122319. ⟨10.1016/j.apcatb.2022.122319⟩⟨hal-04053396⟩
  • WEI Y., UNGUREANU A., CATRINESCU C., GARDOLL O., MAMEDE A.-S., DUMEIGNIL F., PAUL S., JALOWIECKI-DUHAMEL L., ROYER S., CIOTONEA C., Ni(0) Ex-Phyllosilicates as Efficient and Stable Low Temperature CH4 Dry Reforming Catalyst. ChemCatChem, 2023, ChemCatChem, 15 (14), pp.e2023002. ⟨10.1002/cctc.202300245⟩⟨hal-04254506⟩
  • AKIL J., ROYER S., PIRAULT-ROY L., CIOTONEA C., SIFFERT S., COUSIN R., POUPIN C., CoCuAlOx mixed oxides for the CO2 purification from oxycombustion process exhaust feed. Applied Catalysis A : General, 2023, 653, pp.119066. ⟨10.1016/j.apcata.2023.119066⟩⟨hal-04301183⟩
  • EL KHAWAJA R., ROCHARD G., COUSIN R., GENTY E., POUPIN C., SIFFERT S., Optimization of Mn‐Mg‐Al Mixed Oxides Composition on their Activity towards the Total Oxidation of Aromatic and Oxygenated VOCs. European Journal of Inorganic Chemistry, 2023, 26 (20), pp.e202300213. ⟨10.1002/ejic.202300213⟩⟨hal-04301175⟩
  • RACHINI M., JAAFAR M., TABAJA N., TLAIS S., HAMDAN R., AL ALI F., HAIDAR O., LANCELOT C., KASSEM M., BYCHKOV E., TIDAHY L., DEWAELE D., HAMIEH T., TOUFAILY J., COUSIN R., Comparative study between supported bimetallic catalysts for nitrate remediation in water. Open Chemistry, 2023, 21 (1), ⟨10.1515/chem-2022-0303⟩⟨hal-04289886⟩
  • OBEID M., POUPIN C., LABAKI M., AOUAD S., GUPTA S., LUCETTE TIDAHY H., YOUNIS A., BEN ROMDHANE F., GAIGNEAUX E., SCHNEE J., ABI-AAD E., DELATTRE F., CO2 methanation over LDH derived NiMgAl and NiMgAlFe oxides: Improving activity at lower temperatures via an ultrasound-assisted preparation. Chemical Engineering Journal, 2023, 474, pp.145460. ⟨10.1016/j.cej.2023.145460⟩⟨hal-04212860⟩
  • TELES C., GUEDDIDA S., DEPLAZES R., CIOTONEA C., CANILHO N., LEBEGUE S., DHAINAUT J., BADAWI M., RICHARD F., ROYER S., Experimental and ab initio Investigation on the Effect of CO and CO2 during Hydrodeoxygenation of m‐Cresol over Co/SBA‐15. ChemCatChem, 2023, 15 (7), pp.e202201327. ⟨10.1002/cctc.202201327⟩⟨hal-04048828⟩
  • NAHAS L., DAHDAH E., AOUAD S., EL KHOURY B., ESTEPHANE J., GENNEQUIN C., ABI-AAD E., Highly efficient scallop seashell-derived catalyst for biodiesel production from sunflower and waste cooking oils: Reaction kinetics and effect of calcination temperature studies. Renewable Energy, 2023, 202, pp.1086-1095. ⟨10.1016/j.renene.2022.12.020⟩⟨hal-04303191⟩
  • BEHERA M. M., OLIVET L., TIDAHY L., ROYER S., THOMAS D., DE WEIRELD G., POUPIN C., CIOTONEA C., COUSIN R., SIFFERT S., Impact of gas treatment of CuAl-LDH on NO reduction by CO under oxidative conditions. Chemical Engineering Journal, 2023, 452, pp.139543. ⟨10.1016/j.cej.2022.139543⟩⟨hal-04301186⟩
  • KALAWOUN H., OBEID M., CHAGHOURI M., AOUAD S., LABAKI M., CIOTONEA C., POUPIN C., GENNEQUIN C., ABI-AAD E., DELATTRE F., Review on the contribution of ultrasounds in layered double hydroxides synthesis and in their performances. Comptes Rendus. Chimie, 2023, 26 (G2), pp.167-179. ⟨10.5802/crchim.249⟩⟨hal-04303409⟩
  • DAHDAH E., ESTEPHANE J., EL KHOURY B., AOUAD S., GENNEQUIN C., ABOUKAIS A., ABI-AAD E., A comparative study of zirconia supported nickel and/or ruthenium catalysts for glycerol steam reforming. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 2023, 32, pp.101019. ⟨10.1016/j.scp.2023.101019⟩⟨hal-04302777⟩
  • ABOU RJEILY M., CAZIER F., GENNEQUIN C., RANDRIANALISOA J. H., Detailed Analysis of Gas, Char and Bio-oil Products of Oak Wood Pyrolysis at Different Operating Conditions. Waste and Biomass Valorization, 2023, 14 (1), pp.325-343. ⟨10.1007/s12649-022-01848-0⟩⟨hal-04303201⟩
  • CHAHIB S., LEROY G., EZ-ZAHRAOUY H., FASQUELLE D., DUPONCHEL B., POUPIN C., Investigation of structural, morphological, and dielectric properties of BaSnO3 ceramics and thin films prepared by sol-gel method. Ceramics International, 2023, 49 (11(Part A)), pp.17542-17553. ⟨10.1016/j.ceramint.2023.02.121⟩⟨hal-04301177⟩
  • ABREU TELES C., LE VALANT A., CANAFF C., DHAINAUT J., CLACENS J.-M., BELLOT NORONHA F., RICHARD F., ROYER S., CIOTONEA C., Optimization of catalyst activity and stability in the m-cresol hydrodeoxygenation through Ni particle size control. Applied Catalysis B: Environmental, 2023, Applied Catalysis B: Environmental, 338, pp.123030. ⟨10.1016/j.apcatb.2023.123030⟩⟨hal-04249836⟩
  • GHOSH S., GUPTA S., GREGOIRE M., OURLIN T., FAZZINI P.-F., ABI-AAD E., POUPIN C., CHAUDRET B., Catalytic Sabatier Process under Thermally and Magnetically Induced Heating: A Comparative Case Study for Titania-Supported Nickel Catalyst. Nanomaterials, 2023, 13 (9), pp.1474. ⟨10.3390/nano13091474⟩⟨hal-04301180⟩
  • ABOU RJEILY M., CHAGHOURI M., GENNEQUIN C., ABI AAD E., RANDRIANALISOA J. H., Investigating co-production of syngas, biochar, and bio-oil from flax shives biomass by pyrolysis and in-line catalytic hybrid reforming. Biomass Conversion and Biorefinery, 2023⟨10.1007/s13399-023-04614-x⟩⟨hal-04303187⟩
  • AZZI H., BELAIDI N., SIFFERT S., COUSIN R., Uniform mesoporous cobalt oxide supported Pd and/ or Au catalysts: effect of the order of metal deposition on the activity in the total oxidation of toluene. Research on Chemical Intermediates, 2023, 49 (2), pp.491-505. ⟨10.1007/s11164-022-04896-2⟩⟨hal-04377785⟩
  • ABREU TELES C., CIOTONEA C., ROYER S., RICHARD F., Transformation of Furfural-Acetone Condensation Adduct over Mo/SBA-15 Catalysts under Atmospheric Pressure. Catalysts, 2023, Catalysts, 13 (9), pp.1276. ⟨10.3390/catal13091276⟩⟨hal-04295730⟩
  • YOUNIS A., ESTEPHANE J., TIDAHY L., EL KHOURY B., AOUAD S., GENNEQUIN C., ABI-AAD E., Influence of promoting Ni-based catalysts with ruthenium in the dry reforming of polypropylene plastics for syngas production. International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47 (95), pp.40204-40217. ⟨10.1016/j.ijhydene.2022.07.156⟩⟨hal-04303217⟩
  • CHAGHOURI M., HANY S., CAZIER F., TIDAHY H. L., GENNEQUIN C., ABI-AAD E., Impact of impurities on biogas valorization through dry reforming of methane reaction. International Journal of Hydrogen Energy, 2022, 47 (95), pp.40415-40429. ⟨10.1016/j.ijhydene.2022.08.248⟩⟨hal-04303207⟩
  • SHISODIA S., LEROY G., HADJ SAHRAOUI A., SINGH D. P., POUPIN C., TIDAHY L., ROPA P., DUPONCHEL B., COUSIN R., DEPRIESTER M., Synthesis of quantum dot-based polymer nanocomposites: assessment of their thermoelectric performances. Sustainable Energy & Fuels, 2022, 6 (13), pp.3158-3168. ⟨10.1039/D2SE00403H⟩⟨hal-04333679⟩
  • WANG Y.-Y., CHEN Y.-X., BARAKAT T., ZENG Y.-J., LIU J., SIFFERT S., SU B.-L., Recent advances in non-metal doped titania for solar-driven photocatalytic/photoelectrochemical water-splitting. Journal of Energy Chemistry, 2022, 66, pp.529-559. ⟨10.1016/j.jechem.2021.08.038⟩⟨hal-04377828⟩
  • SERHAL C. A., EL KHAWAJA R., LABAKI M., MALLARD I., POUPIN C., SIFFERT S., COUSIN R., Influence of Co/Fe molar ratio on hydrotalcite catalysts prepared with or without microwave. Journal of Solid State Chemistry, 2022, 309, pp.122943. ⟨10.1016/j.jssc.2022.122943⟩⟨hal-04377803⟩
  • BOKOVA M., DUMORTIER S., POUPIN C., COUSIN R., KASSEM M., BYCHKOV E., Potentiometric Chemical Sensors Based on Metal Halide Doped Chalcogenide Glasses for Sodium Detection. Sensors, 2022, 22 (24), pp.9986. ⟨10.3390/s22249986⟩⟨hal-04289904⟩
  • ALRIFAI B., KASSEM M., BOKOVA M., FOURMENTIN M., TOUFAILY J., BYCHKOV E., POUPIN C., Lead thioarsenate system PbS–As 2 S 3 : Glass formation, macroscopic, and electric properties. Journal of the American Ceramic Society, 2022, 105 (4), pp.2605-2615. ⟨10.1111/jace.18282⟩⟨hal-04289951⟩
  • TELES C., CIOTONEA C., GOMES N., GONCALVES V. O., UNGUREANU A., CATRINESCU C., MARINOVA M., CLACENS J.-M., ROYER S., NORONHA F., RICHARD F., Hydrodeoxygenation of m-cresol over Pd/Al-SBA-15 catalysts: Effect of Al content on the deoxygenation reaction pathways. Applied Catalysis A : General, 2022, 641, pp.118686. ⟨10.1016/j.apcata.2022.118686⟩⟨hal-03691821⟩
  • EL KHAWAJA R., VEERAPANDIAN S. K. P., BITAR R., DE GEYTER N., MORENT R., HEYMANS N., DE WEIRELD G., BARAKAT T., DING Y., ABDALLAH G., SONAR S., LOFBERG A., GIRAUDON J.-M., POUPIN C., COUSIN R., CAZIER F., DEWAELE D., GENEVRAY P., LANDKOCZ Y., MEAUSOONE C., JABER N., COURCOT D., BILLET S., LAMONIER J.-F., SU B.-L., SIFFERT S., Boosting VOCs elimination by coupling different techniques. Chemical Synthesis, 2022, Chemical Synthesis, 22, pp.13. ⟨10.20517/cs.2022.10⟩⟨hal-03773338v2⟩
  • DAHDAH E., ESTEPHANE J., MOUSSA CHALOUHI L., SAMMOURY S., EL KHOURY B., AOUAD S., GENNEQUIN C., ABI-AAD E., Transesterification of Refined Sunflower Oil to Biodiesel Using a CaO/ZSM‐5 Powder Catalyst. Chemical Engineering and Technology, 2022, 45 (1), pp.51-57. ⟨10.1002/ceat.202100174⟩⟨hal-04303294⟩
  • EL KHAWAJA R., SONAR S., BARAKAT T., HEYMANS N., SU B.-L., LOFBERG A., LAMONIER J.-F., GIRAUDON J.-M., DE WEIRELD G., COUSIN R., POUPIN C., SIFFERT S., VOCs catalytic removal over hierarchical porous zeolite NaY supporting Pt or Pd nanoparticles. Catalysis Today, 2022, 405-406, pp.212-220. ⟨10.1016/j.cattod.2022.05.022⟩⟨hal-03846461⟩
  • ESSALAH G., GUERMAZI H., GUERMAZI S., RAO A., MANGAVATI S., LEROY G., DUPONCHEL B., MASCOT M., POUPIN C., Enhanced dielectric properties of ternary ZnO-based composites for dielectric applications. Applied physics. A, Materials science & processing, 2022, 128 (1), pp.2. ⟨10.1007/s00339-021-05123-2⟩⟨hal-04333677⟩
  • SERHAL C. A., EL KHAWAJA R., LABAKI M., MALLARD I., POUPIN C., COUSIN R., SIFFERT S., Influence of Co/Fe molar ratio on hydrotalcite catalysts prepared with or without microwave. Journal of Solid State Chemistry, 2022, 309 (1), pp.122943. ⟨10.1016/j.jssc.2022.122943⟩⟨hal-04311584⟩