Chimie industrielle : des procédés aux applications

Ce module à la carte permet d'appréhender le monde de l'industrie chimique, en partant des principaux procédés industriels et en allant jusqu'aux applications concrètes. En plus des principes de fonctionnement des grands procédés chimiques industriels qui seront présentés, les aspects économiques et environnementaux seront abordés. Des industriels des différents secteurs participeront aux enseignements.
Ce module sera utile aux étudiants qui souhaitent devenir ingénieur en RetD ou en production dans les différents secteurs d'activités de l'industrie chimique. De plus, les aspects RetD, protection de la propriété intellectuelle, valorisation et brevets compléteront la vision globale de l'industrie chimique.
A l'issue des cours les étudiants doivent :
- avoir une bonne maîtrise et connaissance des grands procédés de l'industrie chimique.
- mettre en œuvre des techniques de préparation de matériaux.
- décrire et expliquer l'importance de la protection de la propriété intellectuelle.
- comprendre le principe de fonctionnement des procédés industriels.
Ce module s'organise autour de cours magistraux, TD, TP, conférences d'industriels et analyse bibliographique.
Ce module est particulièrement intéressant pour les élèves voulant suivre les spécialisations de 3A NMT et SCE.

• Cours de mécanique des milieux continus : PC6MEMCO
• Cours de thermodynamique du solide : PC6THSOL
• Cours de Physico-chimie des solutions : PC6PCS
• Cours d'électrochimie fondamentale : PC7ELECH

Partie I : Grands procédés industriels par catalyse hétérogène: 8 H 4 CM + 2 TD Alexander Kuhn

Introduction aux principes de la catalyse hétérogène
Quelques exemples de matériaux catalytiques
Le classique : procédé Haber-Bosch pour la production de NH3
Les nouveaux défis

La production de biodiesel
Le convertisseur pour gaz d'échappement
Electrolyseurs et piles à combustibles
Catalyse hétérogène énantiosélective


Conclusion et perspectives

Partie II: Du Minerai au Matériau: 8 H 4 CM + 2 TD Gérard Vignoles
Etude de quelques procédés classiques de la chimie industrielle pour l'élaboration de matériaux, principalement structuraux.

De la bauxite à l'aluminium

Le procédé Bayer : préparation de l'alumine

Notions sur la germination et la croissance cristalline

Le procédé Hall-Héroult : électrolyse de l'alumine en milieu sels fondus

La cryolithe
Les réactions d'oxydation/réduction en milieu sels fondus

Considérations environnementales

Préparation de la fonte et des aciers

Le diagramme Fer-Carbone
Le haut fourneau : principe et fonctionnement
L'affinage de la fonte en acier
Considérations environnementales et évolutions du secteur

Préparation du titane

Principe de la pyrométallurgie
Le procédé Kroll


Partie III : Electrochimie Industrielle : 17H20 11 CM + 2 TD Neso Sojic (5 CM + 1 TD), Liliane Guerlou (3 CM + 1 TD), Alexander Kuhn (3 CM)

Electrosynthèse minérale et organique
Procédés électro-membranaires
Dépollution électrochimique
Electrodéposition
Piles et batteries

Partie IV : Travaux Pratiques d'Electrochimie Industrielle : 8 H Neso Sojic (8h)

Dépollution électrochimique
Electrodialyse : techniques de séparation

Partie V : Industrie High-tech - Etude de cas - Débat : 4H, 3 CM Guillaume Wantz
Partant d'un Smartphone, nous essayerons de comprendre ce qu'il contient, où sont conçus/produits ses composants. Le cours s'ouvrira à d'autres technologies dites « high tech » pour adresser la question de l'énergie (énergie renouvelable, stockage et conversion) ou encore des aspects biomédicaux, du monitoring de l'état de santé, jusqu' à la fabrication de tests biologiques.

Définition de l'industrie high-tech (IHT) et des domaines d'applications : énergie, biomédical, électronique
Dresser un panorama des métiers de l'ingénieur CGP dans l'IHT
Panorama de l'implantation géographie de l'IHT en France et à l'international
Définir les défis pour l'avenir en terme d'IHT

Partie VI : Propriété intellectuelle, brevet RetD et valorisation : 4H, 3 CM Intervenants Extérieurs Industriels

Innovation et RetD
Protection de la propriété intellectuelle
Stratégie de la valorisation et brevets

Références Conseillées

Métallurgie, du minerai au matériau (J. Philibert, A. Vignes, Y. Bréchet, P. Combrade) 1998.
M.F. Ashby et D. R. H. Jones : « Sciences des Matériaux »
J.-P. Bailon, J. Masounave, J.-M. Dorlot : « Des Matériaux » (2e ed.)
D. Kingery, H. K. Bowen, D. R. Uhlmann, « Introduction to Ceramics »
Procédés de séparation par membranes, J.-P. Brun
Electrochemistry for the Environment. Comninellis, Christos Chen, Guohua (Eds.)
Gadi Rothenberg: «Catalysis: Concepts and Green Applications » 2008 Wiley
Rutger A. van Santen: «Modern Heterogeneous Catalysis: An Introduction» 2017 Wiley