Analyse structurale et imagerie

Les procédés utilisant la catalyse hétérogène1 nécessitent la conception et le développement de matériaux innovants, aux propriétés mécaniques et texturales contrôlées, pour réaliser des supports de catalyseurs efficaces. En effet, la microstructure poreuse de ces supports est déterminante dans la performance du catalyseur supporté, puisqu’elle affecte fortement la résistance mécanique du support et les phénomènes de transferts impliqués...

Alors que les modèles macroscopiques couplés à l’analyse expérimentale de la porosité sont bien établis pour des pores de géométrie simple, les microstructures hiérarchisées et désordonnées défient les cadres existants et remettent en question les interprétations classiques. Nous avons proposé un cadre numérique pour contribuer à la résolution de ce défi, tenant compte à la fois de la morphologie, de la connectivité, et de la distribution en taille des pores...

Dans une structure géologique poreuse, l’écoulement d’un fluide géothermal entraîne des particules solides pour lesquelles les roches agissent comme un filtre. La capture de ces particules cause alors une réduction progressive de la perméabilité du milieu poreux, pouvant conduire à une réduction drastique de l’injectivité et à un éventuel échec de l’opération industrielle...

Dans le contexte de la transition énergétique, il est prévu que la production pétrolière aille en diminuant au rythme de la montée en puissance des énergies décarbonées et de l’évolution des besoins des populations en la matière...

Dans les procédés catalytiques, une phase active est nécessaire pour accélérer la transformation des molécules du fluide traité. Cet agent catalytique est la plupart du temps déposé sur un support poreux doté d’une surface interne importante, permettant d’accueillir un grand nombre de sites actifs dans un faible volume...

L’augmentation du niveau de CO2 dans l’atmosphère et le changement climatique qui en résulte constituent une préoccupation mondiale. Malgré cela, le recours aux combustibles fossiles continue de croître, en réponse à une forte demande énergétique. Associés aux solutions de stockage et de transformation du CO2, les procédés de combustion en boucle chimique (CLC) offrent une solution de moyen terme pour réduire l’impact de la production d’énergie à partir de combustibles fossiles, voire de biomasse...

Face aux enjeux climatiques, les carburants alternatifs suscitent un intérêt croissant pour la mobilité de demain. Parmi ceux-ci, des hydrocarbures peuvent être synthétisés via un procédé bien connu : le procédé Fischer-Tropsch (FT), à partir de gaz de synthèse (CO et H2) produit notamment par gazéification de la biomasse. (...) La désactivation des catalyseurs FT est cependant une problématique majeure qui impacte directement les coûts du procédé. (...) Pour identifier ces mécanismes, une méthodologie en plusieurs étapes a été mise en place dans le cadre d’une thèse de doctorat...

La précipitation de sel dans des roches perméables est un risque auquel sont exposés certains secteurs de l’énergie, en particulier pour le stockage de gaz dans des formations géologiques lors des phases opérationnelles (injection et soutirage), lorsqu’il y a contact avec des aquifères salins (...). Cette précipitation réduit l’espace permettant la circulation des fluides, ce qui entraîne l'altération de la perméabilité de la roche, voire son colmatage dans certaines conditions. Afin de comprendre les mécanismes sous-jacents à ce phénomène d’endommagement, des expériences d’écoulement de gaz dans un milieu poreux préalablement saturé en saumure ont été réalisées sur le banc d’écoulement CAL-X d’IFPEN...

La segmentation sémantique réalisée sur des images de microscopie est une opération de traitement effectuée en vue de quantifier la porosité d’un matériau et son hétérogénéité. Elle vise à affecter une classe d’appartenance (niveau d’hétérogénéité de la porosité) à chaque pixel de l’image. Cependant elle est très difficile sur certains matériaux (comme les alumines employées pour la catalyse), voire impossible par une approche classique de traitement d’image, car les différences de porosité sont caractérisées par des contrastes faibles et des variations de texture complexes. Un moyen de dépasser cette limitation est d’aborder par apprentissage profond la segmentation sémantique, en recourant à un réseau de neurones convolutifs.