Equipe Traitement catalytique et Energie propre (TCEP)

Activités de recherche

La thématique essentielle de l’équipe concerne « la catalyse hétérogène appliquée à l’environnement». La remédiation catalytique est explorée pour (1) l’élimination des polluants atmosphériques ainsi que (2) la proposition de solutions alternatives pour la production d’énergie propre. Ces deux aspects permettront de mieux prendre en compte la complexité de la composition chimique d’effluents industriels ou automobiles et de proposer une solution catalytique.

Traitement catalytique des polluants atmosphériques (COV, SUIES, NOx, CO)

Les catalyseurs étudiés sont à base de métaux précieux (Au, Pd) ou d’oxydes de métaux de transition (Cu, Co, Fe,…) supportés sur des oxydes simples ou poreux hautement structurés. Des études sont en cours permettant d’aborder le problème des polluants atmosphériques dans sa globalité par des catalyseurs multifonctionnels.

D’autre part, dans le cadre de différents programmes de recherche nationaux et internationaux concernant plus spécialement les COV, plusieurs orientations ont été choisies à savoir :

  1. mise au point de catalyseurs pouvant oxyder des mélanges représentatifs de réalités industrielles (pour tous les types de COV).
  2. développement de l’approche mécanistique des réactions et les méthodes de caractérisation physicochimique « in situ » ou « Operando ».
  3. mise au point de matériaux inorganiques poreux hautement structurés pour obtenir des solides ayant de bonnes propriétés aussi bien pour servir de support de catalyseurs que pour l’adsorption/absorption. Ces matériaux font l’objet d’étude sur la réaction de Fenton pour la dégradation de polluants organiques. Ils seront également à la base de  systèmes de remédiation couplant l’oxydation / réduction catalytique et l’adsorption / absorption de polluants. Ces travaux se font en relation avec l’équipe « Chimie supramoléculaire ».
  4. étude des sous-produits issus des réactions pouvant se produire au cours d’un traitement catalytique aussi bien au démarrage de la réaction (mise en régime), qu’en fin de vie du catalyseur (désactivation des catalyseurs). Une étude de la toxicité de ces mélanges gazeux est alors effectuée dans l’équipe «Chimie et Toxicologie des Emissions Atmosphériques».

Production d’hydrogène à partir de la valorisation de polluants 

Au même titre que l’électricité, l’hydrogène, est un vecteur énergétique avec l’avantage de pouvoir le stocker. Associé à la pile à combustible, il offre une possibilité de production propre d’énergie (industries, transports…).

Nous étudions la production d’hydrogène issu du reformage catalytique à partir de ressources renouvelables comme le biogaz, le méthane, le méthanol ainsi que l’éthanol produits à partir de la biomasse. Une des préoccupations essentielles concerne la mise au point de systèmes catalytiques performants (forte activité et faible sélectivité en CO) et ceci à des températures les plus faibles possibles tout en évitant la désactivation des catalyseurs (dépôt de coke, frittage, lessivage, empoisonnement…). Ces catalyseurs sont à base d’oxydes de métaux de transition (Co, Cu, Ni, Zn…) supportés sur alumine (Al2O3) et/ou cérine (CeO2) ou encore de l’hydrotalcite, dopés ou non par des métaux nobles. Des études approfondies concernant les aspects mécanistiques et paramètres influant l’activité et la sélectivité ainsi que le vieillissement sont entreprises afin d’optimiser les performances des systèmes étudiés.

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)
  • Groupe de Recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique Nanotechnologies (GREMAN-Université de Tours)
  • 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
  • Department of Chemistry, Université du Texas à El Paso, Etats Unis d’Amérique
  • 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
  • Laboratoire Cinétique et Catalyse; Université d’Etat Moscou, Russie
  • Institut de Physique des Hautes Pressions (RAS, Troitsk), Russie

Thèses

Prénom NOM

Période

Titre

Cynthia ABOU SERHAL 2016-2019 Oxydation totale des Composés Organiques Volatils (COV) et réduction simultanée des NOx sur des catalyseurs à base de métaux de transition préparés par voie hydrotalcite
 Eliane DAHDAH  2016-2019 Reformage catalytique du glycérol pour la production d’hydrogène
 Nathalie ELIA  2016-2019 Valorisation énergétique du CO2 par voie catalytique

Jihane ABOU RACHED

2014-2017

Production d’hydrogène par reformage catalytique des Composés Organiques Volatils

Joudia AKIL

2014-2017

Purification et valorisation catalytique du CO2 issu de l’oxycombustion

Carole TANIOS

2014-2017

Caractérisation, évaluation de la toxicité du biogaz issu de déchets ménagers et valorisation par reformage catalytique

Contrats de Recherche

  • EDF LNG Dunkerque : «Purification et valorisation du CO2″ (2016-2018)
  • Projet INTERREG France-Flandres-Wallonie « DepollutAir » (2016-2020)

Publications récentes

  • J. Estephane, S. Aouad, S. Hany, B. El Khoury, C. Gennequin, H. El Zakhem, J. El Nakat, A. Aboukaïs, E. Abi Aad,  Journal of Hydrogen Energy, volume 40 issue 30, 2015, Pages 9201-920
  • Mira Nawfal, Cédric Gennequin, Madona Labaki, Bilal Nsouli, Antoine Aboukaïs, Edmond Abi-Aad, Journal of Hydrogen Energy, volume 40 issue 2, 2015, Pages 1269-1277
  • Dima Hammoud, Cédric Gennequin, Antoine Aboukais, Edmond Abi-Aad, International Journal of Hydrogen Energy, volume 40 issue 2, 2015, Pages 1283-1297
  • A. Aboukaïs, S. Aouad, M. Skaf, S. Hany, M. Labaki, R. Cousin, E. Abi-Aad, Materials Chemistry and Physics, xxx (2015)DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.12.053
  • Brunet, J., Genty, E., Landkocz, Y., Zallouha, M.A., Billet, S., Courcot, D., Siffert, S., Thomas, D., De Weireld, G., Cousin, R. , Comptes Rendus Chimie, 2015, 18 (10), pp. 1084-1093
  • Mrad, R., Cousin, R., Poupin, C., Aboukaïs, A., Siffert, S. , Catalysis Today, 2015, 257 (P1), pp. 98-103
  • Mrad, R., Aissat, A., Cousin, R., Courcot, D., Siffert, S. , Applied Catalysis A: General, 2015, 504, pp. 542-548
  • Genty, E., Brunet, J., Poupin, C., Casale, S., Capelle, S., Massiani, P., Siffert, S., Cousin, R. , Catalysts, 2015, 5 (2), pp. 851-867
  • Benaissa, S., Cherif-Aouali, L., Siffert, S., Aboukais A., Cousin, R., Bengueddach, A. , Nano, 2015, 10 (3), 1550043
  • Mrad, R., Cousin, R., Saliba, N.A., Tidahy, L., Siffert, S. , Comptes Rendus Chimie, 2015, 18 (3), pp. 351-357
  • Rooke, J.C., Barakat, T., Brunet, J., Li, Y., Finol, M.F., Lamonier, J.-F., Giraudon, J.-M., Cousin, R., Siffert, S., Applied Catalysis B: Environmental, 2015, 162, pp. 300-309
  • Ltaief, O.O., Siffert, S., Fourmentin, S., Benzina, M. , Comptes Rendus Chimie, 2015, 18 (10), pp. 1123-1133
  • Ltaief, O.O., Siffert, S., Poupin, C., Fourmentin, S., Benzina, M. , European Journal of Inorganic Chemistry, 2015, (28), pp. 4658-4665
  • D. Hammoud, C. Gennequin, A. Aboukais, E. Abi-Aad: Steam reforming of methanol over x% Cu/Zn-Al 400 500 based catalysts for production of hydrogen: preparation by adopting memory effect of hydrotalcite and behavior evaluation,Inter. J. Hyd. Ene.,2014, sous presse,DOI:10.1016/j.ijhydene.2014.09.080
  • R. Mrad, A.Aissat, R. Cousin, DCourcot, S.Siffert: Catalysts for NOx Selective Catalytic Reduction by hydrocarbons (HC-SCR),Appl. Catal. A: General2014,sous presse,DOI:10.1016/j.apcata.2013.11.025
  • M. Nawfal, C. Gennequin, M. Labaki, B. Nsouli, A. Aboukaïs, E. Abi-Aad: Hydrogen production by methane steam reforming over Ru supported on Ni-Mg-Al mixed oxides prepared via hydrotalcite route, Inter. J. Hyd. Ene.,2014,sous presse, DOI : 10.1016/j.ijhydene.2014.09.166
  • M. Mrad, D. Hammoud, C. Gennequin, A. Aboukaïs, E. Abi-Aad:A comparative study on the effect of Zn addition to Cu/Ce and Cu/Ce–Al catalysts in the steam reforming of methanol, Appl. Catal. A: General2014 ,471, 2014, 84-90, DOI:10.1016/j.apcata.2013.11.025
  • L. Djeffal, S. Abderrahmane, M. Benzina, M. Fourmentin, S. Siffert, S. Fourmentin: Efficient degradation of phenol using natural clay as heterogeneous Fenton-like catalyst, Environ. Sci. Pollut. Res., 21(5), 3331-3338, 2014. DOI: 10.1007/s11356-013-2278-5
  • T. Barakat, V. Idakiev, R. Cousin, G.-S. Shao, Z.-Y. Yuan, T. Tabakova, S. Siffert : Total oxidation of toluene over noble metal based Ce, Fe and Ni doped titanium oxides, Appl. Catal. B: Environmental, 146,138-146, 2014.DOI: 10.1016/j.apcatb.2013.05.064
  • T. Barakat, J.C. Rooke, R. Cousin,J.-F. Lamonier, J.-M. Giraudon,B.-L. Su, S. Siffert: Investigation of the elimination of VOC mixtures over a Pd-loaded V-doped TiO2 support, New Journal of Chemistry, 38 (5), 2066-2074 2014. DOI: 10.1039/c3nj01190a
  • L. Djeffal, S. Abderrahmane, M. Benzina, S. Siffert, S. Fourmentin, Efficiency of natural clay as heterogeneous Fenton and photo-Fenton catalyst for phenol and tyrosol degradation, Desalination and Water Treatment, 52 (10-12), 2225-2230, 2014. DOI: 10.1080/19443994.2013.799440
  • M. Franco Finol, J. Rooke, S. Siffert, R. Cousin, P. Carniti, A. Gervasini, J.-M. Giraudon, B.-L. Su, J.-F. Lamonier, Hierarchically porous Nb-TiO2 nanomaterials for the catalytic transformation of 2-propanol and n-butanol, New Journal of Chemistry, 38 (5), 1988-1995, 2014. DOI: 10.1039/c3nj01132a