PIGAZ : Air Liquide et le LRGP renouvellent leur collaboration autour de l’étude des gaz

Un partenariat qui s’inscrit dans la durée

La première collaboration entre Air Liquide, groupe industriel leader mondial des gaz, et le LRGP date de 2001, avec le financement d’une thèse sur les membranes polymères. Les équipes des deux structures ont continué à travailler ensemble sur des sujets ponctuels avant l’inauguration du laboratoire commun le 10 octobre 2017. 

« Nous avons instauré ce laboratoire commun pour acter de notre bonne coopération et engager des projets de plus grande ampleur », introduit Philippe Arpentinier, conseiller scientifique chez Air Liquide et codirecteur du laboratoire commun. 

Le LRGP est situé à Nancy, au cœur d’un réseau d’excellence : il s’agit du premier site français au classement de Shanghai 2024 dans le domaine du génie des procédés. Avec un effectif de plus de 300 personnes, il explore les procédés de transformations physico-chimiques et biologiques de la matière et de l’énergie, au niveau fondamental et appliqué. A ce titre, le laboratoire partage des sujets communs avec Air Liquide : l’efficacité énergétique, l’extrapolation à grande échelle, les procédés multitechnologies, l’intensification des procédés, l’expérimentation et la modélisation. 

Concrètement, cela conduit à étudier des sujets aussi variés que les réacteurs-échangeurs pour la conversion des gaz, les contacteurs structurés pour les échanges de matière et de chaleur, les techniques de séparation par hybridation (membranes, absorption, adsorption, …), les modèles thermodynamiques et les cycles énergétiques, la production de biométhane, ou encore la mise en place d’outils de simulation communs. Il s’agit par conséquent de thématiques de recherche portant sur les modèles de calcul ainsi que sur les équipements. 

Un bilan positif pour les premières années du laboratoire commun   

PIGAZ s’est penché sur cette multitude de sujets et dresse un bilan concret de ces huit années de collaboration. « L’organisation au sein du laboratoire commun est très souple », salue Laurent Falk, directeur de recherche au CNRS et codirecteur du laboratoire commun. Chaque projet faisait l’objet d’une étude à part, un comité de pilotage fixant annuellement l’ouverture ou l’arrêt des recherches. Ces dernières pouvaient être menées dans les locaux du LRGP ou chez Air Liquide. 

Ces projets ont ainsi pu donner lieu à des thèses, des stages ENSIC (École Nationale Supérieure des Industries Chimiques, également située à Nancy) et des études spécifiques. 

PIGAZ en chiffre, c’est : 

• 9 publications dans des revues scientifiques,

• 10 présentations lors de congrès,

• 4 membres du département R&D d’Air Liquide qui ont pu opérer une installation expérimentale construite au LRGP,

• 1 doctorant embauché par Air Liquide à l’issue de sa thèse sur le biométhane.

Enfin, un financement européen a été obtenu pour le projet M²ARE, qui porte sur la production de méthanol comme carburant pour le secteur du transport maritime. Il vise à développer un procédé de synthèse de méthanol à faible coût et peu émetteur de carbone, à partir d’énergies renouvelables. 

Quelles orientations pour la nouvelle phase de PIGAZ ? 

« Nous souhaitons poursuivre la collaboration car nous estimons que nous avons encore des sujets à explorer dans les domaines de compétence du laboratoire. Nous voulons notamment continuer le travail sur l’architecture et l’intensification des procédés, par exemple pour le captage de CO₂ pour nos clients cimentiers ou sur nos propres sites de production », indique Philippe Arpentinier.

Deux études portant sur des techniques de captage du CO₂ et la modélisation thermodynamique de mélanges sont en cours. L’année 2025 sera également dédiée à la mise en place d’un programme scientifique commun pour la période 2026-2030. 

Le secteur de l’énergie évolue en effet très rapidement, et Air Liquide doit s’adapter aux demandes et contraintes du marché. Par exemple, les prévisions de croissance concernant l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur d’énergie ne se sont pas encore réalisées, mais Air Liquide continue d’être mobilisé sur ce procédé important pour la transition énergétique. 

Laurent Falk apprécie le fait de travailler sur des sujets donnant lieu à un développement industriel : « le risque, quand on fait de la recherche appliquée dans le monde académique, c’est qu’elle ne soit pas applicable. Le regard d’Air Liquide nous aide à aiguiller certains aspects de nos recherches. » 

Pour autant, la recherche fondamentale n’est pas laissée de côté. Le LRGP a créé des modèles thermodynamiques détaillés qui sont à présent utilisés couramment par l’ingénierie d’Air Liquide. « Disposer de modèles fiables permet de dimensionner au mieux nos équipements et, idéalement, de limiter les coûts tout en augmentant la productivité », conclut Philippe Arpentinier. 

Une compréhension fine des mécanismes est en effet capitale pour générer des procédés industriels visant à soutenir la transition énergétique. Le captage de CO₂, par exemple, mobilise différentes technologies, et il peut être coûteux à mettre en place. Il est cependant un des leviers fondamentaux de la décarbonation.