Comment est né ce laboratoire commun ?

Line Poinel (SEGULA) : Notre collaboration a débuté il y a 10 ans, en 2015. À l’époque, j’ai été embauchée chez SEGULA pour travailler sur ce projet de désulfuration qui était au départ mené par les équipes R&D. Nous avons rapidement contacté l’UCCS (Unité de Catalyse et Chimie du Solide), qui avait l’expertise scientifique nécessaire pour travailler sur la solution que nous avions imaginée. C’est ainsi que nous avons commencé à tester et développer différents concepts et solutions.
Carole Lamonier (UCCS) : Les échanges ont été très fructueux dès le départ, et après plusieurs années de collaboration réussie, nous avons eu l’idée de créer un laboratoire commun.

Comment vos expertises respectives se complètent-elles ?

C.L. : SEGULA possède une longue expérience d’ingénierie que nous n’avons pas au laboratoire UCCS et qui permet d’adapter nos recherches directement aux contraintes techniques des bateaux. De notre côté, nous apportons notre expertise en recherche et plus précisément en catalyse hétérogène (un procédé permettant d’accélérer les réactions chimiques). Cette collaboration nous permet d’avoir un cadre précis pour nos recherches. Nos expertises sont complémentaires.

Quels sont les axes stratégiques autour desquels s’articule CATAMAREN ?

C.L. : Nos recherchent s’articulent autour de trois axes stratégiques : la désulfuration des fiouls marins, les nouveaux carburants et l’hydrogène en tant que vecteur d’énergie. Le premier axe historique de notre laboratoire est la désulfuration des fiouls marins. Ces carburants contiennent beaucoup d’impuretés, notamment du soufre, qui contribue à la pollution atmosphérique lorsqu’il est brûlé. Notre objectif est d’éliminer le soufre avant la combustion grâce à une solution catalytique, afin que le fioul, une fois brûlé, ne génère plus de pollution atmosphérique associée. Pour que cette solution soit efficace à bord des navires, elle doit fonctionner en flux continu, c’est-à-dire, tout au long de l’utilisation du carburant dans les moteurs des navires, et pas seulement en laboratoire.
Nous avons également pour ambition de remplacer les carburants fossiles par des carburants durables, comme l’ammoniac ou le méthanol. Seul, l’ammoniac est un mauvais carburant, mais en le combinant avec de l’hydrogène produit par sa décomposition partielle, nous espérons obtenir un carburant plus performant, tout en évitant les émissions de CO2.

Où en êtes-vous au niveau des tests ?

C.L. : Nous avons déjà validé le concept de la désulfuration en flux continu, et nous travaillons désormais à perfectionner cette technologie pour la rendre pleinement opérationnelle à bord des navires. En parallèle, une thèse portant spécifiquement sur la décomposition partielle de l’ammoniac a débuté en septembre 2024, et un projet est en cours sur le développement d’outils analytiques permettant d’affiner nos recherches.

L.P. : Tous nos projets intègrent des expérimentations qui nous permettent de confronter nos idées à la réalité. Cela implique de réaliser des mélanges de composants pour déclencher des réactions chimiques en présence d’un catalyseur et permettre ou accélérer les réactions. Ensuite nous analysons ce qui se produit concrètement, pour déterminer les performances avant d’optimiser les systèmes. Tous les résultats que nous présentons sont issus de tests  réels et validés sur des montages spécifiques en laboratoire.

Justement, comment se déroulent concrètement les recherches ?

C.L. : Nous effectuons principalement des montages expérimentaux : pour les travaux sur la désulfuration des fiouls, nous synthétisons des catalyseurs et les testons en les mettant en contact avec du fioul marin et un oxydant. Nous observons ensuite si la réaction catalytique se produit à l’aide d’outils analytiques. Pour la thèse sur les nouveaux carburants, nous étudions la décomposition partielle de l’ammoniac à l’aide des catalyseurs solides que nous développons : pour mesurer les performances catalytiques, de l’ammoniac circule au travers d’un catalyseur dans un montage expérimental dédié. Après la réaction, les résultats sont analysés pour comprendre et améliorer l’efficacité des catalyseurs.

L.P. : Des points réguliers sont organisés pour analyser les résultats, et décider des tests à réaliser ensuite. En parallèle, nous suivons ce qui se fait dans d’autres équipes, en apprenant de leurs succès et de leurs échecs. Cela nous permet d’enrichir nos expériences et d’intégrer les connaissances d’autres chercheurs dans nos propres travaux.

Quels ont été les principaux défis techniques et scientifiques rencontrés dans ce projet ?

C.L.: Pour la désulfuration, le principal défi est de passer d’un petit réacteur fermé utilisé en laboratoire à un système en flux continu adapté aux conditions d’un navire. L’autre difficulté est liée aux conditions de réaction imposées, notamment en termes d’oxydant et à la diversité des fiouls car la solution doit répondre à un certain nombre de contraintes et à un large éventail de fiouls marins.
L.P. : On peut ajouter que le fioul marin représente un défi en lui même. C’est une matière très visqueuse, comme du miel, qui n’est pas du tout fluide comme l’essence que vous mettez à la pompe. Le fait de travailler avec un « fioul réel » démultiplie les difficultés mais c’est une condition indispensable pour avancer dans les recherches.

Comment sont composées les équipes ?

C.L. : Actuellement, une dizaine de personnes travaille dans ce laboratoire commun et deux thèses soutenues par SEGULA sont en cours. Nous disposons aussi d’un hall pilote pour les essais pratiques.
L.P. : En complément, chaque entité fait appel aux expertises spécifiques dont elle a besoin ponctuellement. Par exemple, si nous avons besoin de travailler sur la conception de systèmes ou l’ingénierie navale, nous pourrons faire appel au bureau d’études navales de SEGULA. De même, si une étude en combustion est nécessaire, nous pourrons également solliciter d’autres équipes, du côté de SEGULA ou de l’Université de Lille. Cela nous permet de collaborer plus largement avec les équipes des deux entités.

Qu’est-ce qui vous motive particulièrement dans cette collaboration ?

C.L. : Ce qui est particulièrement intéressant, c’est de pouvoir travailler sur une solution globale pour la transition énergétique du transport maritime. En tant que laboratoire de recherche, nous avons la chance d’être accompagnés par une entreprise comme SEGULA Technologies qui nous permet de viser un objectif concret d’innovation et de développement. Travailler avec SEGULA nous apporte à la fois un cadre structuré, un soutien financier, et des expertises complémentaires.
L.P. : Ce laboratoire commun permet d’élargir nos sujets de recherche ensemble et d’explorer
facilement de nouveaux projets. L’aspect humain est très important et nous travaillons dans une bonne humeur collective. Rencontrer de nouveaux experts et chercheurs, ayant tous le même objectif de participer à cette transition énergétique, crée des synergies dans nos actions. Pouvoir se rencontrer et combiner nos efforts dans un objectif commun est très stimulant.

Comment expliquez-vous l’engouement autour de ce projet ?

L.P. : Nous ne nous attendions pas à de telles retombées médiatiques ! On vient nous solliciter pour partager notre expérience sur la collaboration entre une entreprise et un laboratoire universitaire mais aussi pour parler de la décarbonation de la filière maritime moins médiatisée que celle des secteurs routieret aérien. Les laboratoires communs sont nombreux, mais dans le secteur de la chimie, nous sommes aussi le seul laboratoire commun pour lequel un laboratoire de recherche est associé à un groupe d’ingénierie.

C.L. : L’engouement autour de ce projet est très stimulant. Je pense que cela est en partie lié à l’émergence de la thématique qui est d’ailleurs devenue une priorité pour la région Hauts-de-France. Il y a encore quelques années, on parlait beaucoup de la réduction des gaz à effet de serre dans le secteur de l’aviation et l’impact du secteur maritime a longtemps été minimisé. Aujourd’hui, les consciences se sont éveillées et ce secteur a pris la mesure de son impact et de ce qu’il fallait faire pour réduire ses émissions.

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