Projet porté par C. Fittschen, PC2A

Dates : novembre 2019 - 2026

Laboratoires partenaires : Université Kyoto, Japon

Résumé : Mise en place d’une collaboration entre l’équipe PCA du laboratoire PC2A et le groupe du Prof. Yoshizumi Kajii à l’Université de Kyoto

Participant.e.s et équipes du PC2A : toute l’équipe PCA 

Rôle du PC2A : Le LAI est la suite d’une longue collaboration entre l’équipe de Yoshizumi Kajii et PCA, basé sur les intérêts communs de mesure radicalaires atmosphérique : les deux équipes utilisent la technique FAGE. Cette collaboration s’est mise en place à partir de l’année 2006 et il y a déjà eu des thèses en co-tutelles depuis.

Le projet ECRIN bénéficie des acquis des projets environnementaux CLIMIBIO et IRenE (CPER 2015-2020) permettant aujourd’hui de constituer un consortium unique de laboratoires à l’échelle nationale et européenne, pour relever les défis lancés par ces changements, en proposant une recherche environnementale pluridisciplinaire, alliant recherche de premier plan et stratégie de transfert d’innovations vers les entreprises.

  Ce nouveau consortium permettra de couvrir les champs disciplinaires allant de la physico-chimie à la santé, de la biodiversité à l’urbanisme grâce à l’ensemble de ses expertises et des outils disponibles dans les laboratoires afin : 

 i) de mieux caractériser la physico-chimie des environnements urbains (effet des transports, des industries et des bâtiments) mais aussi péri-urbains et ruraux (effet des sources lointaines et proches, d’origine naturelle et agricoles),

ii) d’en évaluer l’impact sur la santé humaine (par des approches épidémiologiques, mais aussi expérimentales), et sur les services écosystémiques (par exemple qualité de l’eau, service de pollinisation…),

iii) de proposer des mesures d’atténuation et d’adaptation appropriées à chacun de ces contextes sociétaux (changements de comportement, de mode de transport…),

iv) de renforcer les transferts d’innovation vers le secteur privé.

ECRIN est en adéquation avec la politique de développement durable résolue et volontaire de la MEL, la CUD et la Région Hauts de France (Rev3), qui soutient les thématiques liées au changement climatique, via entre autres l’Observatoire du Climat porté par le centre ressource du développement durable (cerdd) et le projet CLIMIBIO et qui seront renforcés par la création de l’Agence Hauts-de-France 2020 2040. ECRIN permettra de conforter son positionnement national et international avec une approche scientifique régionale pluridisciplinaire unique. ECRIN s’inscrit sur cinq axes du SRESI : la santé, la bioéconomie, les transports, l’énergie et les matériaux. Il répond aux besoins des domaines de spécialisation identifiés par l’I-site tels que « Ressources, Economie circulaire, risques environnementaux » et « Transport et mobilité ».

 Le projet ECRIN s’inscrit dans la stratégie de l’initiative d’excellence de l’Université de Lille pour structurer la recherche dans le domaine de l’environnement, notamment au travers des laboratoires de l’IRePSE (Institut de Recherches Pluridisciplinaires en Sciences de l’Environnement, U Lille). Il s’inscrit dans les défis du HUB « Santé de précision » et du HUB « Science pour une planète en mutation » dans lequel un grand nombre de partenaires du projet, y compris ceux impliqués dans des projets pilotes (Santé Environnement, OVERSEE) sont impliqués. Le projet ECRIN s’inscrit également dans la stratégie de structuration des universités au sein l’A2U, dans l’axe dédié à l’Environnement.

  Les laboratoires d’ECRIN sont également fortement impliqués dans la formation et porteurs de Masters en Sciences Environnementales constituant la future Graduate School du Hub2 qui renforcera l’attractivité à l’international de l’I-SITE sur ces thèmes. ECRIN permettra d’une part de renforcer la structuration de la recherche à l’échelle de l’I-SITE mais également à l’échelle de la région Hauts-de-France grâce à la participation de laboratoires de l’alliance A2U et de l’EPIC INERIS.

  Le projet ECRIN est un projet pluridisciplinaire grâce à son consortium regroupant des laboratoires régionaux dont les domaines scientifiques sont : physicochimie, matériaux, urbanisme, santé, biodiversité, énergie, eau, sciences humaines. Grâce à une structuration par type d’environnement ou d’enjeu (WP1 : urbain et sources associées, WP2 : périurbain/rural/naturel et WP3 : santé humaine, environnements intérieurs) permettant de couvrir les différents champs disciplinaires sur un même sujet, nous favoriserons les échanges de connaissances et de compétences en prenant en compte les multiples facteurs d’impact du changement climatique sur notre environnement et notre santé mais également en proposant des solutions techniques et sociétales aux problèmes de l’adaptation au changement climatique ou de son atténuation.

Au-delà du renforcement d’infrastructures de recherche, le projet ECRIN participe à la consolidation d’un consortium pluridisciplinaire de premier plan dans les sciences de l’environnement en Région. Le projet ECRIN s’inscrira dans une recherche d’excellence, avec une valorisation dans les meilleures revues scientifiques du domaine, mais aussi dans le transfert des connaissances vers le grand public et les collectivités locales, en vue de l’acculturation de ces acteurs sur l’impact du changement climatique sur la santé et les écosystèmes, et sur les leviers possibles d’atténuation et d’adaptation (WP4) ainsi que vers les entreprises privées via des appels d’offres centrés sur l’innovation et le transfert. 

 

Le projet Physique et Chimie de l’environnement atmosphérique  – CaPPA est lauréat de la 2ème vague (2012) de l’appel à projets « Laboratoires d’Excellence ».

Il regroupe 7 laboratoires aux compétences et expertises uniques et complémentaires.
4 des 10 instituts du CNRS y sont représentés : Physique, Chimie, Sciences de l’Univers, Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes.

Tous tournés vers un même objectif, les scientifiques s’associent et croisent leurs approches, aboutissant à des perspectives nouvelles et enrichissant leurs compétences.
Fort de ces interactions et du budget alloué, le projet CaPPA s’investit dans la formation, les actions de valorisation économique et sociétale.

Le montant total de l’aide accordée par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au projet Labex CaPPA est de 7,5 millions d’euros pour une durée de 8 ans (2012-2019). 

Projet porté par P. Desgroux (PC2A)

Dates : 2022-2026

Laboratoires partenaires : PC2A, CORIA, EM2C

Résumé  Le thème du PEPR MONTHY (Understanding and MOdeling NOx formation in Turbulent HYdrogen flames) est étroitement corrélé à la décarbonation de la combustion ainsi qu’à la réduction des émissions de NOx nocives pour l’environnement. MONTHY vise à mieux comprendre et modéliser la formation des oxydes d’azote dans les flammes turbulentes d’hydrogène et à identifier des solutions permettant de les réduire. Cette étape fondamentale permettra un transfert rapide vers les entreprises via le développement d’outils de Calcul Haute Performance (HPC) nécessaires à la conception des chambres de combustion à hydrogène de demain et ce pour des applications variées : propulsion aéronautique, production de chaleur à haute température utile à l’industrie, mobilité terrestre, fluviale ou maritime.

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCC) : P. Desgroux, Y. Fenard, N. Lamoureux, T. Mitra, G. Vanhove, + S. Batut, P. Demaux, A. Lahccen

Rôle du PC2A : Le PC2A est leader du PEPR et responsable des tâches 1 et 2 du projet. La tâche 2 porte sur l’acquisition de profils d’espèces par LIF et absorption, dans des flammes laminaires stabilisée à basse pression, en vue de développer un modèle cinétique chimique détaillé de l’oxydation de H2, et de la formation des NOx. Le défi réside dans la faible teneur des espèces visées, notamment NO (< 1 ppm). T. Mitra a été recruté en tant que postdoc sur le projet. Le mécanisme détaillé sera ensuite réduit pour être introduit dans les codes de calcul CFD (tâches 4 et 5). La tâche 1 vise à obtenir les caractéristiques d’une flamme atmosphérique (température, espèces majoritaires, NO, OH) qui servira de flamme de calibration pour l’ensemble du projet. Le défi sera de déterminer les sections efficaces de collision en vue d’un transfert pour la quantification des espèces dans les flammes turbulentes (tâche 3).

PEPR OXY3C

Projet porté par A. CESSOU (CORIA) et P. FONT (IFPEN)

Dates : 07/2023-12/2027

Laboratoires partenaires : CORIA, IFPEN, LRGP, LGRE, EM2C, IMFT, MSME

Petit résumé : L’orientation du projet OXY3C vise à optimiser les processus d’oxycombustion pour le captage du carbone en tenant compte de la combustion de biomasse en boucle chimique et des flammes de gaz naturel et également de biogaz, intégrant ainsi des solutions adaptées aux émissions négatives en considérant les biocombustibles comme matière première pour la production de chaleur. Il étudie principalement les besoins d’amélioration en termes d’efficacité, de sobriété et d’impact. OXY3C vise à regrouper diverses expertises pour fédérer une communauté spécialisée sur des questions spécifiques d’oxycombustion pour les flammes et les processus de boucle chimique.

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCC) : L.S. Tran, P. Desgroux, M. Issa, + S. Gosselin, M. Albanese,

Rôle du PC2A : Encadrement d’une thèse, étude de la formation des aromatiques et des suies dans des conditions de l’oxycombustion du substitut de goudron de la biomasse, établissement d’une base de données expérimentales en utilisant d’un dispositif de flamme couplé avec différentes techniques analytiques (GC, LII, extinction et microscopie), développement d’un modèle cinétique prédictif pour la formation des précurseurs de suie lors de l’oxycombustion.

Projet porté par S. Eliet, IEMN, Université de Lille

Dates : 03/2021- 12/2024

Laboratoires partenaires : PC2A, LOA

Résumé : Le projet propose de développer et d’exploiter un banc de mesures large bande entre 200 GHz et 5 THz. Il sera couplé à une cellule optique au sein de laquelle le faisceau THz interagira avec un flux de particules en suspension. L'enregistrement des spectres d'extinction permettra de restituer les indices complexes de réfraction (ICR) des particules à partir d’un algorithme développé à l'IEMN. Une fois validé avec des particules de composés purs (quartz, carbonate de calcium), le banc permettra de mesurer les propriétés optiques d'échantillons naturels tels que les poussières désertiques. Ces mesures viendront compléter celles déjà obtenues au PC2A en Infrarouge et dans l'UV-visible.

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCA) : D. Petitprez, S. Gosselin, V. Bizet

Rôle du PC2A :

Le PC2A apportera toute son expertise dans la remise en suspension de particules et les mesures granulométriques. Les ICR déterminés dans le domaine THz dans le cadre de ce projet viendront compléter les jeux de données déjà obtenus au PC2A pour des composés purs ou des poussières désertiques (désert de Gobi). Ces données sont cruciales pour les inversions des observations satellitaires et la communauté bénéficiera d'un jeu d'ICR, unique à ce jour, dans une gamme continue entre le THz et l'UV. D. Petitprez est directeur de la thèse de J. Bichon dont la soutenance est prévue fin 2024.

Projet porté par O. Colin, IFPEN

Dates : août 2021 – août 2025

Laboratoires partenaires : PC2A, LRGP

Résumé : Ce travail de recherche prospectif, réalisé en collaboration avec l’IFP Energies Nouvelles dans le cadre de l’ANR OFELIE, vise à caractériser l'impact de l’éthanol et de l’iso-butanol en tant qu’additif sur la formation des particules dans les biocarburants

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCC) : H.Q. Do, D. Kdouh, N. Lamoureux, L.S. Tran, L. Gasnot, E. Therssen, A. El Bakali, X. Mercier

Rôle du PC2A : encadrement de thèse et d’un postdoctorant, mesure expérimentales de HAPs/Suies, espèces hydrocarbonés dans des flammes de prémélange et de diffusion turbulente. Détermination de profils de température pour modélisation.

ANR SOFORA (2021-2025) Secondary Organic aerosol Formation by Organic waste Recycling in Agriculture

Secondary Organic aerosol Formation by Organic waste Recycling in Agriculture

Nom et laboratoire du porteur : ECOSYS, INRAE

Dates : 10/2021- 10/2025

Laboratoires partenaires : PC2A, PhLAM, LCE, CEREA

Résumé : Les objectifs sont de : (1) quantifier les émissions de COV et de SVOC des produits résiduels organiques (PRO) les plus utilisés en Europe et déterminer leur réponse aux conditions environnementales, (2) quantifier le potentiel de formation de SOA en laboratoire et dans des conditions environnementales réalistes, (3) proposer des schémas de formation de SOA et mettre à jour les émissions de COV des cartes de l'agriculture à mettre en œuvre dans les modèles de qualité de l'air et (4) évaluer le devenir et les impacts sur l'environnement de ces PRO par rapport aux engrais minéraux et fournir des lignes directrices pour leur utilisation et leur application. Ce projet vise donc à fournir de nouvelles connaissances sur les processus fondamentaux impliqués dans la formation et le devenir des SOA formés à la suite de la réactivité des COV émis par les déchets organiques avec l'ozone et les radicaux OH. Il abordera cette question en combinant des activités de laboratoire, de terrain et de modélisation axées sur la chimie des COV agricoles et des SOA.

Participants et équipes du PC2A : A. Faccinetto (PCC/PCA) et D. Petitprez (PCA)

Rôle du PC2A :

Le PC2A est en charge de mener les analyses chimiques par technique ToF-SIMS des particules prélevées sur filtres lors des 2 campagnes de mesures qui sont programmées dans ce projet. Ces analyses permettent d'identifier les composés ou les familles chimiques majoritairement présentes en surface des particules. Une analyse en composantes principales permet d'établir un lien entre composition chimique des particules et les paramètres externes tels que la nature de la source de ces particules, leur mode de formation ou les processus de vieillissement par exemple.

Projet porté par W. Chen, LPCA, Univ Littoral et Cöte d'Opale

Dates : 2021-2024

Laboratoires partenaires : LPCA, GSMA, PC2A

Résumé : Ce projet a pour but de construire un nouvel instrument compact permettant la mesure de HO2 pour des applications atmosphériques grâce à un couplage innovant de Balanced-Detection Faraday Rotation Spectroscopy (BD-FRS) et Frequency-Stabilized Cavity-Ring Down Spectroscopy (FS-CRDS).

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCA) : C. Schoemaecker, C. Fittschen, S. Batut, A. Lahccen

Rôle du PC2A : Le PC2A est impliqué pour calibrer l’instrument aux différentes étapes du développement et réaliser des intercomparaisons avec le dispositif FAGE

ANR JC/JC B2C : Constraining the direct radiative effect of Black and Brown Carbon on climate: an innovative experimental study on their spectral optical properties

Nom et laboratoire du porteur : LISA

Dates : 10/2021- 10/2025

Laboratoires partenaires : ITODYS (Univ. Paris Diderot) , CNRM (Toulouse), IGE (Grenoble), CORIA (Rouen), ONERA, PC2A, ICARE (Orléans), Univ. de Gênes (Italie)

Résumé : L’objectif du projet B2C est d’obtenir les propriétés optiques de black carbon et brown carbon, résolues spectralement, et leur variabilité, en lien avec les processus de formation des particules et leur vieillissement atmosphérique. Ceci permettra d’obtenir les données nécessaires pour paramétrer les modèles climatiques, et contraindre l’effet radiatif aux échelles locales et régionales.

Participants et équipes du PC2A : A. Faccinetto (PCC/PCA) et D. Petitprez (PCA)

Rôle du PC2A : Le PC2A est en charge de mener les analyses chimiques par technique ToF-SIMS des particules prélevées sur filtres lors des campagnes de mesures organisées au sein de la chambre de simulation CESAM au LISA. Ces analyses permettent d'identifier les composés ou les familles chimiques majoritairement présentes en surface des particules. Une analyse en composantes principales permet d'établir un lien entre composition chimique des particules et les paramètres externes tels que la nature de la source de ces particules, leur mode de formation ou les processus de vieillissement par exemple.

Projet porté par C. Rousselle, FITe PRISME (FITe est une Fédération de recherche pour l'innovation et la Transition écologique, sous la tutelle de l’Université d’Orléans, à laquelle sont associés les laboratoires ICARE (CNRS) et PRISME (Univ. Orléans))

Dates : 2022-2026

Laboratoires partenaires : PC2A, FITe ICARE, CERFACS

Résumé : L'objectif global du projet SIAC (Scientific Improvement of Ammonia Combustion) est d'améliorer les connaissances fondamentales afin de fournir des outils de simulation précis pour concevoir des systèmes énergétiques basés sur la combustion de NH3, et de résoudre certaines (pas toutes) étapes fondamentales essentielles, expérimentales et de modélisation, nécessaires avant d'envisager et de démontrer la réduction du coût et de l'impact polluant de l'utilisation de l'ammoniac dans les futurs systèmes énergétiques à empreinte carbone nulle. Il s’appuie sur la complémentarité de 4 laboratoires (FITe PRISME, FITe ICARE, CERFACS, PC2A).

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCC) : N. Lamoureux, P. Desgroux, Y. Fenard, N. El Baba (doctorante financée par ADEME/LabEx CaPPA)

Rôle du PC2A : Le PC2A est responsable de la tâche 1 centrée sur l’acquisition de données expérimentales en vue de développer un modèle cinétique chimique détaillé de l’oxydation de mélanges NH3 pur et NH3/H2, et de la formation des NOx. Pour cela, des mesures de spéciation en flamme laminaire stabilisée à basse pression seront réalisées en utilisant des méthodes de spectroscopie laser (LIF, absorption). Les données expérimentales serviront à développer un modèle cinétique chimique détaillé. Ce modèle sera ensuite réduit pour être intégré dans des codes de simulations CFD utilisés par le CERFACS. Le PC2A interviendra également dans la mise en œuvre de diagnostics de spectroscopie laser pour caractériser la zone réactionnelle d’une flamme étirée dans un brûleur mis à disposition par FITe ICARE.

Projet porté par Thomas Pino, ISMO

Dates : octobre 2023 – octobre 2027

Laboratoires partenaires : PC2A, PhLAM

Résumé : Le projet INTERSTELLAR vise à caractériser les grandes molécules carbonées dans le milieu interstellaire, notamment leurs propriétés photophysiques, en utilisant des flammes de laboratoire comme sources d'analogues, et à associer cela aux observations astrophysiques.

Participant.e.s et équipes du PC2A : A. Faccinetto (PCC/PCA), E. Therssen (PCC), F. Louis (SMPE), A. El Bakali (PCC/SMPE), S. Taamali (SMPE), X. Mercier (PCC)

Rôle du PC2A : co-encadrement de thèse et d’un postdoctorant, développement de brûleur basse pression, mesures expérimentales de HAPs/Suies dans des flammes de prémélange et de diffusion laminaire, développement d’outils de calcul théorique pour interprétation des données expérimentales

Budget total/budget PC2A : 174 k€

Projet PEPS INSIS « COOLPIV : Détermination de vitesses de propagation de flammes froides par la technique PIV »

Projet porté par L. PILLIER

Dates : 05/2023-06/2024

Laboratoires partenaires : LMFL, CORIA, Junia

Résumé : Les combustibles alternatifs issus de la biomasse ou les « e-fuels », sont considérés aujourd’hui comme une solution durable pour les applications de combustion. De tels composés ont des mécanismes d’oxydation complexes, pour lesquels la combustion de basses températures peut avoir une importance prépondérante et donner lieu au phénomène de flamme froide, responsable de l’auto-inflammation des carburants et dont le mode de propagation pose question. La littérature scientifique est riche en données expérimentales concernant la mesure de la vitesse de propagation des flammes chaudes, tandis que les données concernant les flammes froides sont quasi-inexistantes. L’objectif de ce projet est donc d’adapter et d’appliquer la technique PIV (Particle Image Velocimetry) aux conditions particulières des flammes froides stabilisées sur brûleur pour la mesure de la vitesse de propagation dans le cas de combustibles « propres », afin d’aboutir à la construction de modèles cinétiques plus robustes.

Participant.e.s et équipes du PC2A (PCA et PCC) : L. Pillier, P. Trad, G. Vanhove, A. Lahccen, S. Batut

Rôle du PC2A : Mesures de vitesses de propagation de flammes froides par PIV, analyse des données, modélisation.

Projet porté par B. Hanoune, PC2A

Dates : mars 2022 – mars 2025

Laboratoires partenaires : LOA

Résumé : Soutien de programme en accompagnement de la thèse CIFRE

Participants et équipes du PC2A (PCA) : B. Hanoune, V. Rakotonirinjanahary (doctorant)

Rôle du PC2A : encadrement de la thèse, analyse des données existantes de pollution particulaire dans les EFS SNCF parisiennes, évaluation de techniques de filtration de l’air installées dans les EFS, détermination des facteurs d’influence, établissement d’un modèle de qualité de l’air prédictif pour les EFS

Projet porté par X. Mercier, PC2A

Dates : Octobre 2022 – Octobre 2025

Laboratoires partenaires : ONERA

Budget total/budget PC2A : financement de thèse 50% ONERA / 50% ED

Résumé : L'objectif de ce projet de recherche vise à caractériser la combustion du kérosène (comme carburant de référence) et celle de carburants dérivés du bio-kérosène (SAF) sur un banc d'essai semi-industriel aéronautique au moyen d’un panel de techniques optiques non intrusives.

Participants et équipes du PC2A : B. Gachot (Doctorant), X. Mercier         

Rôle du PC2A : Direction de la thèse, mesure de HAPs/suies dans des flammes de diffusion turbulentes Kérosène et biokérosène en laboratoire (flamme jet stabilisée sur brûleur de laboratoire) et sur banc moteur, analyse des données expérimentales