De nombreux produits, procédés et technologies essentielles dans le contexte de la transition énergétique sont constitués de systèmes multiphasiques. Ils impliquent la présence de différents états de la matière tels que des liquides comme l'eau et les huiles, des gaz tels que le méthane, le CO₂ et l'hydrogène, ainsi que des solides tels que les composants d'une éolienne, d'une batterie, d'un moteur, les parois d'un pipeline ou les roches d'un réservoir. Suivant les cas, ces différentes phases se trouvent plus ou moins mélangées et différentes molécules, venant des phases elles-mêmes ou d’additifs introduits, s’échangent d’une phase à l’autre ou se positionnent aux interfaces.
La compétence en "Physico-Chimie & Analyse" vise à améliorer la modélisation du comportement de ces systèmes multiphasiques afin de prédire leurs propriétés et d'optimiser leur efficacité, leur rentabilité et de réduire leur impact environnemental. Nos domaines d'expertise comprennent la physicochimie des interfaces, la rhéologie des systèmes complexes, le développement de méthodes analytiques spécifiques, ainsi que l'intégration de ces caractéristiques physicochimiques dans les modèles d'écoulement des simulateurs.
Ces compétences sont actuellement appliquées au sein de toutes les R&D lines de TotalEnergies.
Moyens expérimentaux
Micromodèles & microfluidique
Fabriqués en interne à partir de la technologie NOA (Norland Optical Adhesive) développée à l’ESPCI ParisTech, de frittage de billes de silice ou par gravage sur verre utilisant des technologies de la microélectronique, pour visualiser la dynamique des fluides à l’échelle micrométrique.
Diverses techniques de microscopie avancée peuvent être mises à profit pour la visualisation : caméra ultra-rapide, microscope confocal 3D, microscope Raman etc.
Le couplage entre mesures physiques et analyses d’images permet d’obtenir des modèles physiques représentatifs des phénomènes observés dans des gammes de températures allant de -40°C à 150°C et des pressions montant jusqu’à 300 bars dans des canaux dont la dimension peut descendre jusqu’à quelques microns.
Rhéologie & tensiométrie
Un grand parc de rhéomètre et tensiomètre dotés d’équipements originaux permet la mesure des énergies d’interactions aux interfaces, de la viscosité de systèmes complexes tant en volume qu’aux interfaces.
Pilotes
Suivi de la séparation liquide/liquide (jusqu’à un débit maximum de 9 000 l/h), préparation de polymères en solution, création d’eaux de production reconstituées pour alimenter des pilotes de traitement d’eau, etc.
Impression 3d
Du prototypage rapide aux montages expérimentaux complexes, la capacité d'impression 3D de notre laboratoire et le savoir-faire de nos équipes en conception numérique accélèrent l'exploration scientifique. L'équipement disponible comprend trois imprimantes 3D permettant l'utilisation de matériaux avancés, ainsi qu'une machine CNC et un scanner 3D, et continue de grandir.
Bancs de balayages en milieux poreux
Divers montages développés à façon permettent d’étudier le déplacement en milieu poreux (roches, batteries, membranes, etc) de fluides comme de l’eau, des huiles, du CO₂ à l’état gazeux ou liquide, des gaz. Les gammes de température et de pression atteignables permettent par exemple d’étudier la formation d’hydrates de CO₂ en milieu poreux lors de son stockage.
Une communauté scientifique de haut niveau et une dynamique locale
Le centre dispose de laboratoires extrêmement performants et établit des partenariats universitaires ciblés pour bénéficier des meilleures expertises et créer une communauté scientifique de haut niveau.
En 2015, un laboratoire commun a été établi en collaboration avec l'École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris (ESPCI) au sein de Chemstart'up, appelé "PIC" (Physico-Chimie des Interfaces Complexes), afin d'intégrer rapidement les avancées des sciences fondamentales et renforcer notre recherche appliquée.
Le PERL maintient également des liens étroits avec les laboratoires de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour, ce qui stimule l'innovation locale.