Place aux technologies vertes

Chan­ge­ment cli­ma­tique, pol­lu­tion, éner­gie, eau, terre et agri­cul­ture : les domaines de com­pé­tence sur la » tech­no­lo­gie verte « , en anglais clean tech, sont nom­breux à l’É­cole et les sujets étu­diés très variés. En voi­ci quelques exemples.

En illus­tra­tion : Plas­ma micro-onde pour dépôt rapide de cel­lules solaires (LPICM)

Utiliser l’énergie du soleil

Pere Roca, cher­cheur au Labo­ra­toire de phy­sique des inter­faces et des couches minces (PICM) : » La tech­no­lo­gie pho­to­vol­taïque vise à pro­duire une éner­gie renou­ve­lable sans ren­con­trer les pro­blèmes liés aux com­bus­tibles d’o­ri­gine fos­sile. La source d’éner­gie » soleil » est infi­nie. Elle est trans­for­mée direc­te­ment en élec­tri­ci­té grâce à des pho­to-piles. Nous tra­vaillons sur des sub­strats de type plaque de verre, plas­tique ou inox. On y dépose des couches minces de maté­riaux semi-conduc­teurs grâce à des pro­cé­dés plas­ma à basse tem­pé­ra­ture, ce qui per­met de pro­duire des cel­lules à faible coût. » » L’en­jeu est de pro­duire un maxi­mum d’éner­gie à par­tir de celle que nous envoie le Soleil (1 kw/km2). Com­bien de watts obtient-on à la sor­tie d’un module ? Aujourd’­hui, le résul­tat oscille entre 5 et 42 % en fonc­tion du type de cel­lule. » Plas­ma micro-onde pour dépôt rapide de cel­lules solaires.

Capter les métaux lourds

©Phi­lippe Lavialle/EP

Nico­las Mézailles, cher­cheur au Labo­ra­toire hété­ro­élé­ments et coor­di­na­tion (DCPH) :

» Le trai­te­ment des eaux pol­luées, en par­ti­cu­lier pour en éli­mi­ner les métaux lourds, est un pro­blème com­plexe. On conçoit bien, intui­ti­ve­ment, que l’ef­fi­ca­ci­té d’un sys­tème fil­trant dépen­dra direc­te­ment de nom­breux fac­teurs dont la nature des métaux et de leur concen­tra­tion. À par­tir de molé­cules très simples de la chi­mie du phos­phore, nous avons mis au point une syn­thèse de poly­mères inso­lubles. Ceux-ci, par construc­tion, contiennent de très nom­breux atomes de phos­phore, ce qui leur confère une capa­ci­té à rete­nir les métaux. »

» Avec ces poly­mères, des filtres pour les eaux pol­luées riches en métaux peuvent être fabri­qués. Des bre­vets ont été dépo­sés en 2007 et 2009, et nous effec­tuons actuel­le­ment une série de tests dans les eaux rési­duelles d’une mine en Boli­vie, cela afin de mieux défi­nir les pro­prié­tés de nos poly­mères dans un cas « réel?. »

Analyser l’eau traitée

On dépose sur la sur­face de la mem­brane une très fine couche d’or [50 nanomètres]

Marie-Claude Clo­chard et Tra­vis Wade, cher­cheurs au Labo­ra­toire des solides irra­diés (LSI) : » Com­ment cap­ter les métaux lourds dans l’eau trai­tée ? L’ob­jec­tif du pro­jet est de déter­mi­ner si le trai­te­ment de l’eau a réus­si. On capte sur une mem­brane les ions de métaux lourds tels que le fer, le plomb, le cad­mium, le cuivre, etc. On en ana­lyse la concen­tra­tion dans l’eau. C’est une for­mule rapide, facile et peu coû­teuse, qui a poten­tiel­le­ment d’autres appli­ca­tions que l’a­na­lyse de l’eau. »

Les atomes de phos­phore ont la capa­ci­té de rete­nir les métaux

» Une mem­brane en plas­tique (PVDF) de 10 microns est sou­mise à une irra­dia­tion d’ions lourds. Ces ions laissent des traces dans la mem­brane, qu’une attaque chi­mique trans­forme en trous, les » nano-pores « . La mem­brane est ensuite plon­gée dans un bain chi­mique qui dépose sur la sur­face des nano­pores un nou­veau pro­duit, l’a­cide poly­acry­lique. Celui-ci va pié­ger les ions lourds sus­cep­tibles d’a­voir résis­té au trai­te­ment de l’eau. » On dépose sur la sur­face de la mem­brane une très fine couche d’or (50 nanomètres).

Le poten­tiel éolien, solaire, flu­vial et maritime
En 2009, un nou­veau cours sur les éner­gies renou­ve­lables a vu le jour à l’É­cole sous la hou­lette de Phi­lippe Dro­bins­ki et d’A­lexandre Ste­gner, tous deux ensei­gnants au Dépar­te­ment de méca­nique et cher­cheurs au Labo­ra­toire de météo­ro­lo­gie dyna­mique (LMD). Il se foca­lise sur le poten­tiel qu’offre l’en­vi­ron­ne­ment, immense source d’éner­gie renou­ve­lable lors­qu’on arrive à la cana­li­ser. Même si elles sont aujourd’­hui mar­gi­nales, les éner­gies renou­ve­lables à faible émis­sion de gaz à effet de serre (GES) pour­ront jouer un rôle impor­tant dans les décen­nies à venir. Cet ensei­gne­ment vise à four­nir les connais­sances de base sur la phy­sique et l’hydro­dynamique pour esti­mer le poten­tiel éolien, solaire, flu­vial ou mari­time d’un site ou d’une région don­née. Quelle puis­sance est récu­pé­rable ? Quelles sont la dis­po­ni­bi­li­té et la varia­bi­li­té de la res­source ? Peut-on faci­le­ment la sto­cker ? Com­ment adap­ter l’offre qui dépend des condi­tions envi­ron­ne­men­tales à la demande ?

L’en­sei­gne­ment se fait en par­tie par pro­jet : les élèves tra­vaillent en binôme sur un pro­jet expéri­mental, numé­rique ou une ana­lyse de don­nées, enca­drés par des inter­ve­nants exté­rieurs. Par exemple, » l’éner­gie des vagues « , » l’im­pact de l’im­plan­ta­tion d’un bar­rage hydro­élec­trique au fil de l’eau, réponse aux ondes de crues « , » la pré­vi­sion du vent à fine échelle pour la ges­tion des parcs éoliens » ou encore » le sto­ckage de l’éner­gie éolienne sous forme d’air comprimé « .

Dépolluer l’air

Oli­vier Guaï­tel­la, cher­cheur au Labo­ra­toire de phy­sique des plas­mas (LPP) : » La tech­no­lo­gie Depoll’air déve­lop­pée au LPP vise à trai­ter l’air inté­rieur et per­met de trai­ter des pol­luants très dilués, tels ceux qui se dégagent des pein­tures, de la moquette, du bois des meubles, etc.

Dif­fu­ser à une échelle inter­na­tio­nale les avan­cées et décou­vertes scientifiques

Il existe aujourd’­hui un fort besoin de déve­lop­per des tech­no­lo­gies peu coû­teuses en éner­gie et ne néces­si­tant pas de main­te­nance. Depoll’air uti­lise un plas­ma froid (un gaz fai­ble­ment ioni­sé) cou­plé à des cata­ly­seurs. Le bre­vet a été dépo­sé par l’É­cole poly­tech­nique. Avec l’aide de la Direc­tion des rela­tions indus­trielles et des par­te­na­riats (DRIP – la cel­lule par­te­na­riat de l’É­cole), nous avons cher­ché un équi­pe­men­tier dans le domaine du trai­te­ment afin d’in­dus­tria­li­ser la tech­no­lo­gie. Un contrat de douze mois a été conclu et un pro­to­type est en cours de réa­li­sa­tion et de vali­da­tion. De mul­tiples appli­ca­tions s’ouvrent à nous : habi­tacle, sté­ri­li­sa­tion, etc. »

Favoriser le développement durable

Créée en 2003 en par­te­na­riat avec EDF, la chaire » Déve­lop­pe­ment durable École poly­tech­nique-EDF » a pour but l’en­sei­gne­ment et la recherche sur un large spectre de sujets en rela­tion avec le chan­ge­ment cli­ma­tique, les éner­gies, l’environnement.

L’en­jeu prin­ci­pal est d’ou­vrir les consciences sur les pro­blèmes d’en­vi­ron­ne­ment ayant des consé­quences ins­ti­tu­tion­nelles, éco­no­miques et tech­no­lo­giques à l’é­chelle planétaire.

Cette chaire par­ti­cipe à la fois à l’en­sei­gne­ment dans le cadre des pro­grammes d’ap­pro­fon­dis­se­ments et à la recherche avec des tra­vaux effec­tués dans un esprit inter­dis­ci­pli­naire où les sciences éco­no­miques et sociales coopèrent avec les sciences bio­lo­giques et les sciences physiques.

Des confé­rences scien­ti­fiques sont régu­liè­re­ment orga­ni­sées en col­la­bo­ra­tion avec d’autres chaires de l’É­cole et aus­si avec des uni­ver­si­tés par­te­naires (Sciences Po, TSE, Inra, Agro­Pa­ris­Tech, Har­vard Uni­ver­si­ty, Colum­bia Uni­ver­si­ty, etc.) dans le but de par­ta­ger les décou­vertes scien­ti­fiques effec­tuées par les cher­cheurs de la chaire tout en dif­fu­sant à une échelle uni­ver­si­taire natio­nale et inter­na­tio­nale les avan­cées et décou­vertes scien­ti­fiques dans le domaine du Déve­lop­pe­ment durable. Les pro­chaines confé­rences sont consa­crées à la voi­ture élec­trique, aux négo­cia­tions de Copen­hague et à l’as­su­rance face aux catas­trophes climatiques.

En savoir plus sur Internet :

Chaire EDF :
www.enseignement.polytechnique.fr/economie/chaire-edf/mission.php
École :
www.polytechnique.fr/valorisation/copenmind/
Ins­ti­tut Coriolis :
www.coriolis.polytechnique.fr/

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