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Infographie enrichie autour des VS

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Caractériser les matériaux et fluides pour l'énergie aux différentes échellesIdentifier précisément et à différentes échelles les caractéristiques des matériaux (supports de catalyseurs, roches diverses, biomasse native, filtres, dépôts divers, polymères, aciers, etc.) et des fluides (produits hydrocarbonés gaz ou liquides, effluents issus de la conversion de la biomasse, fluides complexes, etc.) est indispensable au développement des nouveaux produits ou procédés qui sont au cœur de l’innovation d’IFPEN.La finesse et la pertinence d’une telle caractérisation, portant sur des propriétés chimiques, structurales ou texturales, passe également par la prise en compte des avancées technologiques, la mise en œuvre d’approches multi-techniques ou encore le développement de méthodologies adéquates.

Comprendre à l’échelle moléculaire, ou adaptée, les mécanismes réactionnels chimiques catalytiques ou enzymatiquesRationaliser, élucider ou mettre au jour des mécanismes chimiques pertinents et identifier le(s) site(s) actif(s) ou les configurations réactives mis en jeu, depuis l’échelle moléculaire jusqu’à celle des équipements, représente un enjeu crucial pour de nombreux procédés développés par IFPEN, en particulier pour optimiser les matériaux impliqués dans divers processus (catalyse, corrosion, séparation, batteries).Dans le périmètre de ce verrou, figurent également les mécanismes d’activation du CO2 et de l’interconversion entre énergies décarbonées et énergies chimiques, notamment au profit des procédés photocatalytiques ou électrochimiques.

Comprendre l'effet du confinement des fluides sur leur dynamique et réactivité en milieux poreuxLes fluides sont dit confinés quand leur présence dans un environnement donné influence leur structure et/ou au moins une de leurs propriétés par rapport au même système en phase homogène. Le confinement peut provenir d’une surface solide (milieu poreux), d’une interface solide/liquide (molécules adsorbées), d’une interface liquide/liquide (émulsions, mousses, ..) ou encore d’une phase solide (diffusion dans un solide).Comprendre et modéliser son impact sur la physico-chimie, la réactivité, la structure et la dynamique de ces fluides est un enjeu majeur pour de nombreux domaines : développement de nouveaux matériaux, catalyse et séparation, raffinage, exploration/production.

Traiter de manière optimale les flux massifs de données d'expérimentation ou de simulationL’expérimentation, la modélisation et la simulation de phénomènes physiques produisent des quantités de données de plus en plus massives et d’origines et de natures variées. Cet accroissement des flux de données amplifie fortement les problématiques qui sont habituellement associées à leur gestion : acquisition, formatage, stockage, sécurité, partage, traitement, fouille et visualisation.Ainsi, la collecte de grands ensembles de données hétérogènes, la capacité à les analyser pour les exploiter au mieux, ou encore la vitesse de réalisation de leur traitement représentent des enjeux importants pour les métiers d’IFPEN.

Identifier des descripteurs pour la conception des matériaux, procédés et simulateursLa conception de matériaux, procédés ou simulateurs nécessite de décrire les phénomènes (à l’œuvre dans les sous-sols, les milieux poreux, les mélanges complexes, etc.) qui sont impliqués aux différentes échelles. Cela passe par l’identification de descripteurs pertinents, c’est-à-dire des paramètres dimensionnants, mesurables ou calculables, nécessaires et suffisants pour transférer l’information juste, lors des opérations de changement d’échelle.Leur identification nécessite souvent le développement de méthodologies couplant simulation et expérimentation.

Modéliser des phénomènes fortement couplés dans une perspective de changement d'échelle en simulationLe développement des innovations IFPEN s’appuie fortement sur des outils de simulation numérique pour prévoir le comportement de systèmes ou de sous-systèmes. La fiabilité des résultats dépend de la capacité à appréhender des phénomènes de nature et d’échelles spatiales très différentes (du nanomètre à la centaine de kilomètres), tandis que les couplages complexes propres à ces systèmes - entre réactions chimiques, thermodynamique et mécanique des fluides et des solides - peuvent être générateurs de comportements fortement non-linéaires.Les difficultés scientifiques que cela engendre requièrent le développement de stratégies de recherches ciblées.

Comment commander et optimiser les systèmes complexesLa maitrise opérationnelle des systèmes complexes que développe IFPEN nécessite à la fois qu’ils soient conçus de façon optimale, c’est-à-dire que leurs différents sous-systèmes soient judicieusement combinés, mais également que leur mise en fonctionnement soit conforme aux performances requises, tout en respectant de multiples contraintes (technologiques, économiques, environnementales, réglementaires et de sécurité).L’atteinte optimisée du comportement global désiré s’appuie d’une part sur une meilleure connaissance de ces sous-systèmes, dans leurs aspects multi-physiques et multi-échelles, pour la simulation numérique et d’autre part sur des méthodologies qui permettent le calcul et la prise de décision "en temps réel", c'est-à-dire délivrée par un calculateur au rythme de vie du système.

Comment atteindre la meilleure performance numérique et informatique dans nos codes de calculs multi-physiques multi-échellesLa performance des codes de calcul peut être d’origine mathématique – via des modèles et méthodes d’approximation des équations qui autorisent des calculs précis - et informatique – via des codes rapides et fiables pouvant, si nécessaire, fonctionner sur des supercalculateurs en tirant un bénéfice maximal du calcul parallèle.Les axes de progrès concernent ainsi le développement de modèles, de maillages et de méthodes numériques efficaces, mais aussi une algorithmique capable d’exploiter les capacités des nouvelles architectures matérielles (multi-coeurs, GPU pour Graphics Processing Unit, etc.) ainsi que le développement d’outils (bibliothèques, briques logiciels, plateformes) permettant de s’adapter à l’évolution constante de ces dernières.

Comment évaluer les impacts économiques et environnementaux des innovations de la transition énergétiqueAfin d’ éclairer la stratégie et les orientations de ses programmes de recherche et d’innovation dans le domaine des Nouvelles Technologies de l’Energie (NTE), IFPEN doit prendre en charge et lever des incertitudes liées d’une part à la disponibilité future des technologies et des ressources associées et d’autre part à l’évolution des comportements et des modes de vie.Les travaux menés visent donc à établir des scénarios prospectifs, via des modèles renouvelés de systèmes énergétiques avec plusieurs niveaux d’analyses géographiques et/ou sectoriels, à déterminer les implications socio-économiques et environnementales de ces scénarios et à développer des méthodes d'évaluation environnementale (essentiellement basées sur l’Analyse de Cycle de Vie) pour les NTE.

Faits marquantsRS MicrofluidiqueLCR CARMENJIP Elether

Faits marquantsJIP FugacityPrix de la SCF Sophie BernadetITN CCIMCWorkshop CORROSION-LCE

Faits marquantsProjet ERBAGPrix Yves Chauvin - Céline Pagis

Faits marquantsITN TRADE-OPTLogiciel PLUG IM

Faits marquantsLe projet sol de l'Accord-Cadre INRAEWorkshop Scale4Mat

Faits marquantsITN EDEMPrix Benoit NoetingerProjets ANR:-Muscats- UPGEO-Momenta

Faits marquantsWorkshop e3CAVJournées Mascot-NumPrix Wecccomp

Faits marquantsPrix Université de StuttgartProjet H2020 EoCoE-II

Faits marquantsLe projet bioéconomie de l'Accord-Cadre INRAEProjet ADEME BIOC4MChaire CARMA