Interview de Christine Blanc

« Développer des matériaux plus fiables et résistants pour les structures liées à l’énergie. » Christine Blanc

À quels grands enjeux ce Front de Sciences répond-t-il ?

Le premier défi est stratégique : produire en France les matériaux de façon « responsable » et décarboner les procédés industriels, comme la sidérurgie en remplaçant par exemple le carbone par l’hydrogène dans la réduction des oxydes de fer à la base de 
la production d’aciers. Il s’agit aussi de développer des matériaux plus fiables et résistants pour prolonger la durée de vie des différentes structures liées à l’énergie, par exemple, pour la production, celle des réacteurs nucléaires au-delà de 2040. 

Dans le domaine du stockage de l’énergie, nous devons améliorer les performances des batteries comme des supercondensateurs. Les défis liés aux matériaux dans la production, le transport, l’utilisation et le stockage de l’hydrogène sont également très importants. Le développement d’une filière de biocarburants et carburants synthétiques durables soulève aussi des questions quant aux matériaux utilisés dans les installations de production, les procédés de fabrication, la mise au point de nouveaux catalyseurs. Citons enfin les énergies renouvelables – éolien, photovoltaïque, solaire à métaux liquides et sels fondus, énergies marines – et la mobilité comme l’aéronautique qui vise la production du premier avion bas-carbone. L’objectif est de produire sans désindustrialiser.

Quels sont les défis scientifiques prioritaires ?

Il faut tout d’abord développer des matériaux durables, capables de résister aux conditions extrêmes inhérentes aux technologies assurant la transition énergétique (hautes températures, hautes pressions, chimie des milieux complexes, irradiation, hydrogène, etc.). Prédire la durée de vie résiduelle des installations et gérer les risques reposent en particulier sur la maîtrise d’outils de contrôle non destructifs permettant de statuer sur l’état de santé d’une structure industrielle.

Il est aussi nécessaire d’adopter une approche systémique intégrant le triptyque industrie-matériaux-économie circulaire. Il faut également intensifier le recyclage des métaux et leur réincorporation dans l’éco-conception des produits, améliorer la réparabilité des systèmes, et maîtriser le numérique et l’IA.

Quels sont les principaux atouts de l’ENSIACET en matière de recherche ?

L’ENSIACET dispose d’atouts majeurs en recherche sur les matériaux utiles pour la transition énergétique, portés par plusieurs laboratoires complémentaires :

•  Le CIRIMAT excelle dans la durabilité des matériaux sous sollicitations extrêmes :
  • L’équipe Memo étudie, par exemple, le vieillissement des matériaux en milieu nucléaire et les interactions hydrogène-matériaux.
  • L’équipe PPB développe des matériaux phosphocalciques pour le piégeage de radionucléides.
  • Les équipes RTS et Phypol (Université de Toulouse) se concentrent sur les matériaux pour le photovoltaïque, les batteries et les performances des polymères et composites.
•  Le LGC apporte son expertise en procédés innovants : stockage solide d’hydrogène, recyclage de batteries et aimants permanents (départements IRPI et PE), matériaux membranaires pour l’hydrogène (GIMD), et bioélectrochimie (BioSym).
•  Le LCA contribue au développement de matériaux isolants pour l’efficacité énergétique.
•  Le LCC développe des catalyseurs pour le power-to-gas et power-to-liquids.

Cette diversité couvre l’ensemble du cycle de vie des matériaux énergétiques. Au niveau régional, ces quatre laboratoires collaborent avec des laboratoires comme le CEMES, l’ICA, ou encore l’Institut de recherche technologique Saint-Exupéry.

Quels sont les enjeux pour les futurs ingénieurs et ingénieures ?

Les ingénieurs doivent maîtriser le couplage de phénomènes physiques, mécaniques et chimiques influençant la performance des matériaux sous conditions de sollicitation extrêmes.

La spécialité Matériaux offre une formation complète sur l’élaboration des matériaux, les relations (micro)structures/propriétés/procédés d’élaboration et de mise en forme, le vieillissement et la durabilité. Catalyse durable et énergies nouvelles sont enseignées dans les départements Génie Chimique et Génie des Procédés, l’écologie industrielle dans le département Génie Industriel. Le département Chimie délivre une expertise en synthèse de molécules complexes pour produire des matériaux biosourcés notamment. 

Tous les élèves-ingénieurs intègrent les notions d’éco-conception et d’Analyse de Cycle de Vie dans leurs travaux. En dernière année, des parcours spécialisés approfondissent ces thématiques : par exemple, Fonctionnalité (photovoltaïque), Durabilité (fragilisation par l’hydrogène), et Chimie Verte et Bioprocédés (catalyseurs pour piles à combustible). 

Au sein du pôle Matériaux Innovants, les enseignements sont construits sur des études de cas réels confrontant les étudiants aux problématiques industrielles (nucléaire, hydrogène, batteries et supercondensateurs).

Comment imaginez-vous l’évolution des formations de l’ENSIACET face à ces transformations ?

Notre objectif est de décloisonner les disciplines tout en préservant les spécialités, en multipliant les points de rencontre entre domaines pour refléter la complexité des problèmes réels.

L’accent devrait être mis sur la formulation de problèmes à solutions multiples via des études de cas lors des projets. Un module "Arbitrage et Décision" permettrait aux étudiants d’analyser différentes démarches de résolution d’une problématique, puis de choisir l’une d’elles en argumentant. Enfin, des challenges type "Pro-act" renforceraient leur créativité face aux enjeux énergétiques.

Interview réalisée par Emmanuelle Durand-Rodriguez - Telmi Studio