Nous souhaitons vous partager l'expérience de Léopold Dobelle, ingénieur Icam intégré Lille 118, actuellement chercheur à Caltech. Notamment les deux projets principaux sur lesquels il a eu l’opportunité de travailler.

Ayant intégré en 2019, le département Environmental Science and Engineering de l'université de Caltech, il a pu travailler en partenariat avec la Gates foundation, sur le développement de nouvelles technologies a fort impact climatique. Plus spécifiquement sur trouver des solutions contre les grandes périodes de sécheresses et pénuries des eaux. Nous avons développer des systèmes autonomes de traitement des eaux usées. Mais également sur des sujets, lies au émissions de CO2 lors de process industriels et énergétiques, pour lesquels nous développons une solution innovante et a moindre coups dans le but de capturer ces émissions.

‘Reinvent the toilet’ (Projet de recyclage d’eaux usées domestiques, en partenariat avec la Gates Foundation)

Dans le monde du traitement des eaux on distingue plusieurs types d’eaux usées, les eaux noires (toilettes) et les eaux grises (salle de bains, laverie, douche etc). En 2012, Caltech gagne le challenge "Reinvent the toilet" avec une proposition de concept appelé ECR (Electro-Chemical Reactor). Aujourd’hui ce système est développé et commercialisé dans des zones en manque de solution sanitaires (Inde, Afrique du Sud, Chine, Amérique Latine). Mais également avec des sociétés partenaires dans des zones plus développées (Massachussetts USA, Région Ile-de-France). Depuis le labo de Prof. Michael R Hoffmann est supporté par la Gates foundation, et a fait naitre un multitude d’autres projets suivants la même thématique.

Est né, en 2018, ULTRON (Ultra-portable Three-stage Oxidative Nanofiltration). Un système portatif pour une désinfection rapide et efficace d’eaux usées domestiques.

Après des résultats concluants, nous sommes confiants que cette technologie peut répondre à un vrai besoin pour le recyclage d’eaux grises (salle de bains, laverie, douche etc). En effet, l’étude que nous avons publiée en 2021 montre qu’un niveau de désinfection acceptable peut être atteint après 90 minutes de traitement. De plus, ce système offre la possibilité de réutiliser l’eau traitée comme agent de désinfection pour le prochain lot d’eau usée. Cependant, ce système possède quelques limitations, il nécessite notamment une production d’ozone (énergie intensive + cout d’équipement). Malgré tout nous étudions actuellement son efficacité sur des types d’eaux plus contaminées (eaux noires, ou encore eaux usées industrielles).

Toujours dans le thème du traitement d’eaux grises, nous travaillons actuellement avec SAFRAN Cabins, pour développer un système autonome dans le but de recycler l’eau à bord d’un avion commercial (type Boeing 737).  Pour ce projet nous utilisons un technologies différente appelée REM (Reactive Electrochemical Membrane). Des résultats de cette étude, seront publiés prochainement. Nous arrivons à recycler et traiter les eaux grises issues du lavabo avec un niveau de contamination faible, afin d’être utilisé comme chasse d’eau des toilettes. Cela représentera un gain conséquent en poids pour la compagnie aérienne, via une meilleure utilisation de leur stock d’eau à bord.

Capture de CO2 par réaction chimique

Les émissions de gaz à effet de serres sont un vrai problème pour le monde de demain comme nous le savons. Les accords de Paris obligent les industries à décarboniser leur process (énergies, transport, production etc). D’un autre côté, les Etats-Unis produisent 60% de leur électricité à partir d’énergies fossiles dont 38% de gaz naturels (vs 20% de renouvelable).

Il y a donc un écart énorme entre ce que les politiques environnementales suggèrent, il faut que 50% ces émetteurs réduisent de 100% leur émissions en 2050 et de 45% en 2030 !! Un challenge de taille. Nous développons une technologie capable de « capturer » le dioxyde de carbone, c’est-à-dire encapsuler par réaction chimique, ce gaz et seulement ce gaz, en laissant passer n’importe quel autre. L’idée étant de faire un séparation CO2 VS autre types de gaz. Plus en détails, les échappements passent à travers un réacteur chauffé et sous-pression, dans lequel se trouve un agent absorbant. Cet agent réagit au contact du CO2, pour changer d’état, et donc de capturer le CO2 via sa nouvelle forme. Par changement de paramètres thermodynamiques (température, pression) il est possible de reconvertir ce nouvel état de l’agent absorbant à son état initial, et par conséquent libérer de CO2 préalablement encapsulé.

Nous pouvons grâce à ce système capturer efficacement le CO2 pour ensuite le concentrer et donc le contrôler avant son échappement dans l’atmosphère. Le but serait d’appliquer ce système en sortie de centrale de production d’électricité. Une seule centrale peut représenter jusqu’à 400,000 t/CO2 par an.

Aujourd’hui, nous avons co-fonder avec deux autres collaborateurs une structure indépendante de l’université pour développer ce produit, et avons reçus $780k de financement. L’objectif étant de lever $3.2M en 2023, pour continuer la R&D ainsi que fabriquer un prototype préindustriel (appelé pilote).