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La recherche dans les laboratoires
grenoble-inp.fr
Grenoble INP - UGA
Institut d'ingénierie Membre du
et de management G ro u p e I N P
VIE ÉTUDIANTE / STUDENT LIFE
Sommaire
1) Énergie
•B
eFC lauréate du CES 2021 de Las Vegas 09/02/2021.................................................................6
• Altrans garde un œil sur les réseaux électriques 01/02/2021.....................................................7
• Les piles à combustible dans la lumière du nouveau synchrotron 09/09/2020..........................8
• Enerstone donne une nouvelle jeunesse aux batteries 16/10/2019.............................................9
• Piles à combustible : des catalyseurs innovants bientôt testés
en conditions réelles 15/07/2019.......................................................................................................10
• Le bel avenir des piles à combustible à oxyde électrolyte solide 19/06/2019..............................11
2) Environnement
•Q
uand la pollution booste l’épidémie de Covid 12 avril 2021.......................................................12
• Tuil’Up, la toiture écolo (bâtiment) 06 avril 2021...........................................................................13
• Prédire la fonte des glaces en Antarctique 20/02/2020...............................................................14
3) Matériaux
• Clara Aimar fait mousser les polymères 22/03/2021...................................................................15
• Vulkam, la pépite du SIMAP 09/02/2021........................................................................................16
• Le mariage de la cellulose et de la céramique… pour le meilleur ! 01/12/2020..........................17
• PaperTouch, bien plus que du papier ! 19/11/2019.........................................................................18
• Easyl mise sur le zinc 05/07/2019..................................................................................................19
4) Numérique
•D es films plastiques pour une meilleure réception du réseau
dans les bâtiments 27/04/2021.........................................................................................................20
• Réduire la consommation énergétique des circuits 25/03/2021..................................................21
• Mathieu Desbrun donne vie aux objets 23/02/2021......................................................................22
• Antaios révolutionne les mémoires 30/10/20................................................................................23
• Grenoble se prépare à la révolution quantique 20/02/2020.........................................................25
•D es émotions artificielles pour augmenter la résilience
des systèmes répartis 3/05/2019......................................................................................................26
5) Biologie / Santé
• Le mystère des gènes sauteurs enfin élucidé ? 15 mars 2021..................................................... 27
2 3
AVANT-PROPOS
Grenoble INP – UGA répond aux défis sociétaux que représentent les quatre
transitions énergétique, environnementale, numérique et industrielle, en associant
les expertises des sciences de gestion et technologiques portées par ses écoles et
les laboratoires dont l'institut d'ingénierie et de management est tutelle associée.
Ce recueil met un coup de projecteur sur des personnalités scientifiques ou sur
des projets, des technologies et des produits innovants issus de recherches menées
dans les laboratoires ces deux dernières années.
4 5
ÉNERGIE ÉNERGIE
BeFC 15
Sept.
Altrans 01
Fév.
révolutionne le monde de l’électronique 2020
garde un œil sur les réseaux électriques 2021
10 000 start-up pour changer le monde, Leyton sustainable start-up challenge, i-Lab... la start-
up grenobloise BeFC remporte tous les concours ! Il faut dire que son dispositif miniature,
durable et écologique de production d’énergie promet de révolutionner le monde de l’électro-
nique. Un marché colossal s’ouvre à elle.
Trois ans après avoir été distingué par le prix Grid’Up en 2017, Translocator, le système de loca-
Chaque année, plus de 97 % des batteries miniatures au lithium à usage quasi unique terminent leur vie dans les décharges du lisation des défauts naissants dans les réseaux électriques développé au GIPSA-Lab*, a donné
monde entier. L’industrie des objets connectés nécessite néanmoins des solutions soucieuses de l'environnement. Fondée par
une équipe de scientifiques à Grenoble, la start-up Bioenzymatic Fuel Cells (BeFC), propose de remplacer ces batteries de faible
naissance à Altrans, la start-up qui en poursuivra le développement jusqu’à la commercialisation
puissance par des piles à base de papier, d'enzymes et de… sucre ! Pour cela, elle exploite un procédé de conversion du glucose et et l’exploitation.
de l’oxygène par des enzymes (que l’on trouve dans le corps humain) pour produire de l’électricité. Ce procédé permet de produire
plusieurs milliwatts d’électricité par centimètre carré pendant plusieurs heures après activation par quelques gouttes d’un liquide La maintenance des réseaux électriques est un vrai casse-tête ! Elle se heurte à des contraintes liées à l’inaccessibilité des câbles
(eau, sang, sueur), sans rejeter autre chose qu’un dérivé du glucose que l’on trouve dans le vin ou le miel. (enterrés ou aériens), mais aussi à leur grande surface : plus de 100 000 km de lignes en haute et très haute tension et plus de 1,3
millions de kilomètres en haute et basse tension. Dans les faits, la maintenance curative est accompagnée d’une maintenance
Protégée par plusieurs brevets, la technologie trouve son origine au DCM et également à 3SR (CNRS, Grenoble INP, UGA), où planifiée selon un calendrier pré-établi, qui ne permettent pas d’éviter les pannes électriques assez fréquentes actuellement.
Jean-Francis Bloch, actuel directeur général de BeFC, travaillait en tant que chercheur jusqu’à ce qu’on vienne le chercher pour ses
compétences dans le domaine du matériau papier afin de développer un dispositif miniaturisé à base de papier comme support à Développé par Cornel Ioana, maitre de conférences à Grenoble INP - Ense3 et chercheur au GIPSA-Lab, TransLocator est un
la réaction enzymatique. Ainsi, avec ses trente ans d’expertise dans le domaine, le scientifique a contribué au développement d’un système de supervision modulaire conçu pour la surveillance globale des réseaux électriques. En proposant une surveillance
dispositif mince, flexible, léger, sans métal ni plastique et ne contenant aucun matériau toxique. "Notre technologie brevetée de on-line et continue, il détecte les défaillances avant la panne, ce qui permet une maintenance prédictive moins coûteuse à terme
stockage de carburant dans du papier nous permet de produire de l'énergie, quelque soit le fluide utilisé pour l'activation de notre et permet de gagner en termes de maintenance globale du réseau.
cellule bioenzymatique. À noter, que nous avons également un brevet dédié à une autre méthode d'activation: un petit réservoir
(blister), qu'il suffit de presser pour activer la cellule, explique Jean-Francis Bloch. Le dispositif est parfait pour alimenter en énergie Cette innovation brevetée a valu au scientifique de gagner le concours Grip’Up, porté par ENEDIS, en mai 2017. Suite à ce prix,
les dispositifs portables nécessitant des puissances de l'ordre de grandeur du milliwatt, comme, par exemple, les capteurs intégrés Cornel Ioana a poursuivi la maturation technologique de son outil dans le cadre d’une incubation à la SATT Linksium, finalisée
sur des patchs à usage unique ou des produits comme les tests de grossesse, les éthylotests ou encore les kits de surveillance de en 2018, et a avancé dans la compréhension du besoin global du marché de la surveillance des réseaux afin de développer une
la glycémie destinés aux diabétiques. » Plusieurs entreprises souhaitant réduire leur impact environnemental et réduire les coûts première version du produit. « Le système se fonde sur une technologie permettant de déceler les défauts transitoires du réseau
de recyclage ou de mise en décharge de leurs produits se sont déjà montrées fortement intéressées. électrique (tels que les décharges ou les arcs électriques) de manière automatique, non-supervisée et autonome », explique le
chercheur. Non intrusifs et auto-alimentés par un système de récupération de l’énergie circulant dans les câbles, les capteurs qui
3 millions d’euros pour lancer l’industrialisation le composent transmettent à distance les informations sur les défaillances détectées vers un élément central qui les modélise
afin d’en localiser l’origine. « L’innovation apportée par le laboratoire concerne essentiellement le traitement du signal et repose
Créée en mai 2020 et soutenue par la SATT Linksium, BeFC a été distinguée en juillet 2020 par i-Lab, le concours d’innovation sur un outil mathématique qui agit comme une sorte de loupe. Des algorithmes et logiciels ont été mis au point pour analyser les
organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, en partenariat avec Bpifrance, en aout phénomènes électromagnétiques transitoires, et déterminer s’ils sont normaux ou signes d’une défaillance. »
2020 le concours i-Nov sous l'égide de l'ADEME et vient de se voir attribuer, entre autres distinctions, le prix « 10 000 start-ups
pour changer le monde », organisé par le magazine La Tribune. Officiellement créée en novembre 2020, Altrans poursuit son partenariat avec ENEDIS : la start-up s’est lancée dans l’installa-
tion de capteurs sur quelques segments du réseau, tandis que les données sont traitées à Grenoble afin d’y être interprétées.
Par ailleurs, elle a levé 3 millions d’euros dans un tour de table bouclé au mois de juillet auprès de Demeter, BNP Paribas déve- En partenariat avec EDF, elle travaille sur la qualification opérationnelle de ses produits. « Avec eux, nous disposons de l’unique
loppement et Supernova Invest. L’entreprise compte utiliser cette manne financière pour se lancer dans l'industrialisation de maquette de réseau à l’échelle réelle, sur laquelle nous matérialisons tous les défauts possibles afin de vérifier que nos outils sont
ses cellules, avec pour objectif de produire 80 000 unités par jour en 2022.Parmi les premières applications visées figurent la en mesure de les détecter et de les localiser. » Promise à un bel avenir, Altrans ambitionne dès à présent de conquérir l’Asie du
logistique avec le suivi de colis, les dispositifs médicaux et tous types d’objets connectés à Internet (IoT).Les marchés ciblés Sud-Est et l’Amérique du Nord en s’attaquant aux marchés chinois et canadiens. Bon vent !
sont colossaux, et BeFC a un très bel avenir !
* Grenoble INP, le CNRS et l’UGA
6 7
ÉNERGIE ÉNERGIE
Les piles à combustible 09
Sept.
Enerstone 16
Oct.
dans la lumière du nouveau synchrotron 2020
donne une nouvelle jeunesse aux batteries 2019
Après vingt mois de travaux, le synchrotron européen (European Synchrotron Radiation Facility
ou ESRF) a repris du service le mardi 25 août. Multipliant par 100 les performances de l’ancienne
machine, il devient la source de rayons X la plus puissante du monde. Mais à quoi va-t-il servir ?
Un exemple dans le domaine de la recherche sur les piles à combustible, filière qui bénéficie par
ailleurs du soutien du plan Hydrogène présenté par le gouvernement mardi 8 septembre.
Imaginez une source de rayons X très énergétiques, 10 000 milliards de fois plus intenses que les rayons X utilisés à l'hôpital.
C’est ce que propose le tout nouveau synchrotron grenoblois, récemment inauguré après deux ans de réfection, ouvrant une
nouvelle ère dans l’exploration de la complexité des matériaux et de la matière vivante.
Grâce à son faisceau d’électrons de 2 micromètres de haut et 20 micromètres de large (trente fois plus fins qu’avant) circulant à
une vitesse proche de celle de la lumière, l’ESRF-EBS (Extremely Brilliant Source) produit des rayons X, eux-mêmes plus brillants,
permettant de disséquer la matière aux plus petites échelles avec une précision exceptionnelle jusqu’au niveau nanométrique. Et
pour les chercheurs, cela change tout. Raphaël Chattot, qui effectue son post-doctorat entre le LEPMI (CNRS, Grenoble INP, UGA, Allonger la durée de vie des batteries lithium-ions d’au moins 30% en optimisant la charge de
Université Savoie Mont-Blanc) et l’ESRF, utilise le rayonnement X de la ligne de lumière ID31 pour mettre au point des électrodes chacune de leurs cellules, telle est la promesse d’Enerstone. Créée en 2012, la start-up essaimée
de piles à combustible (PAC) plus performantes. du G2Elab lance la commercialisation de sa solution.
Optimiser les piles à combustible Sept ans après sa création, Enerstone s’apprête à passer une étape clé de son existence : la commercialisation de son produit
phare, la Metacard. Cette carte électronique promet d’augmenter la durée de vie des batteries d’au moins 30% en optimisant
Le développement des technologies de l’hydrogène et des PAC s’inscrivent dans l’objectif de décarbonatation de l’énergie. Utilisé leur charge.
comme vecteur énergétique, l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau réagit dans la PAC pour produire l’électricité permettant
d’alimenter un moteur électrique, avec de l’eau pour seule émission. Le principe des vases communicants
Dans les piles, l’hydrogène réagit avec l’oxygène. Les réactions d’oxydation et réduction de ces deux éléments sont catalysées par
du platine, un matériau très coûteux qui, en outre, se dégrade dans le temps. Les batteries sont constituées d’un assemblage de cellules montées en série. Or, celles-ci ne vieillissent pas toutes de la même
façon, et il suffit que l’une d’elles voie sa capacité diminuer pour entraver le fonctionnement de la batterie toute entière. « Quand
Les travaux de Raphaël Chattot et de ses collègues du LEPMI et de l’ESRF visent justement à utiliser le platine sous une forme à la la capacité d’une cellule diminue, elle se charge trop rapidement et bloque la charge du reste des cellules, explique Alexandre Chu-
fois plus performante et durable dans le temps. « Pour diminuer la quantité de platine nécessaire dans l’électrode, on l’utilise sous reau, président et co-fondateur d’Enerstone. L’idée est donc de ralentir la charge de la cellule défectueuse de façon à ce que toutes
forme de nanoparticules, explique le chercheur. Or, le platine sous cette forme ne conserve pas ses propriétés de surface initiales arrivent à charge complète en même temps ; et pareil à la décharge. »
tout au long de la vie de la pile. Des défauts cristallins apparaissent, qui ont un impact non trivial sur les performances du système.
De façon contre-intuitive, la baisse d’activité globale du catalyseur au court du temps s’accompagne d’une augmentation de l’acti- Pour cela, il a conçu une carte électronique couplée à un logiciel dédié permettant de rééquilibrer intelligemment la charge des
vité à une échelle très locale, autours de certains défauts. » batteries en utilisant l’énergie contenue dans une cellule pour alimenter la suivante. Brevetée, cette solution d’équilibrage actif
est le fruit de plus de 10 ans de recherches menées au sein du G2Elab* et du LEPMI**, avec qui la start-up entretient toujours
Pour réaliser des matériaux qui soient à la fois performants et durables dans le temps, il faut trouver le compromis idéal en intro- une collaboration étroite.
duisant les « bons » défauts structuraux dès la conception des nanoparticules. Et pour cela, les chercheurs ont besoin d’associer
l’apparition d’un type de défaut donné à une performance. C’est là qu’intervient l’ESRF-EBS. Les nanoparticules y sont bombardées Des marchés prometteurs
de rayons X dont les schémas de diffraction permettent de remonter à leurs structures cristallines. En produisant des rayons X bien
plus intenses, le nouveau synchrotron permettra d’observer la matière directement dans l’électrode en fonctionnement, et de faire Les marchés visés vont des batteries pour véhicules électriques (vélo, voitures…) au stockage stationnaire (onduleur, batterie de stoc-
le lien entre structure et performances en temps réel. « La nouvelle source produisant entre autres un nombre de photons par unité kage) en passant par la robotique. Le marché de la seconde vie des batteries est également un important débouché possible pour cette
de temps beaucoup plus important qu’avant, il augmente d’autant la vitesse d’acquisition des images, explique Raphaël Chattot. technologie. « Plus la batterie est grosse et donc les cellules nombreuses, plus le risque de mort prématurée est élevé. » Enerstone
Il est en outre plus fin que précédemment, ce qui permet de sonder avec une meilleure précision les couches électrocatalytiques prévoit d’atteindre un chiffre d’affaires de 500 k€ d’ici 2020. En attendant, la Metacard vient de recevoir le label de la Fondation Solar
séparées que de seulement quelques micromètres dans le cœur de la PAC. Ce type d’étude operando est essentielle au développe- Impulse, qui distingue des solutions respectueuses de l’environnement.
ment de cette technologie au-delà de l’échelle laboratoire. » Au final, le nouveau faisceau permet d’étudier beaucoup plus finement
les phénomènes rapides dans les systèmes en fonctionnement. Il fournira de précieuses informations dans bien des domaines. *CNRS, UGA, Grenoble INP **CNRS, UGA, Grenoble INP, Université Savoie Mont-Blanc
8 9
ÉNERGIE ÉNERGIE
Piles à combustible : 15
Juil.
Le bel avenir des piles à combustible 19
Juin
des catalyseurs innovants bientôt testés en conditions réelles 2019
à oxyde électrolyte solide 2019
Les travaux menés au LEPMI* sur les piles à combustible à oxyde électrolyte solide ont bénéficié
de l’apport de la nouvelle chambre à haute température pour l’analyse structurale in-situ des
matériaux par diffraction des rayons X du CMTC**.
Pressenties pour alimenter les automobiles du futur, les piles à combustible (PAC) convertissent directement un combustible et
un comburant en énergie, fournissant ainsi de l’électricité, de l’eau et de la chaleur. La pile à combustible la plus courante est la
pile à hydrogène, qui utilise ce dernier comme combustible et l’oxygène comme comburant. Fonctionnant à haute température,
les piles à oxyde électrolyte solide (SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) présentent plusieurs avantages par rapport à d’autres types de
piles comme les piles à membrane échangeuse de protons (Proton Exchange Membrane Fuel Cells - PEMFC) qui fonctionnent à
L’EIT Raw Materials vient d’accorder un crédit au projet ALPE*, qui vise à mettre en œuvre des température ambiante. Notamment, celui de produire de l’électricité « propre » avec un bien meilleur rendement.
catalyseurs innovants dans des piles à combustible à membrane échangeuse de protons afin d’en
Mais pour être déployés à grande échelle, ces systèmes doivent pouvoir maintenir des performances stables pendant plusieurs
vérifier les performances en conditions réelles. dizaines de milliers d’heures. « Un des objectifs majeurs des recherches effectuées dans le domaine des SOFC, est de parvenir
à diminuer leur température de fonctionnement, c’est-à-dire de passer de 1000 °C à 700 °C. Cet abaissement de température
Une pile à combustible produit de l’électricité grâce à l’oxydation d'un combustible réducteur (le dihydrogène) sur une électrode, permettrait d’augmenter la durée de vie des SOFC par la réduction des réactions de dégradation aux interfaces et d’abaisser leur
couplée à la réduction d'un oxydant tel que le dioxygène de l'air sur l'autre électrode. Les deux réactions (oxydation du dihydro- coût de fabrication et de fonctionnement, » explique Elisabeth Djurado, professeur à Grenoble INP et chercheuse au LEPMI*.
gène et réduction du dioxygène) sont accélérées par des catalyseurs, généralement composés de platine ou d’alliages de platine. Néanmoins, la réduction de la température s’accompagne d’une baisse des performances de la pile à cause, notamment, d’une
Or, ces matériaux présentent un coût important, rédhibitoire compte tenu de la durée de vie relativement limitée de la pile. Aussi augmentation des surtensions aux électrodes et en particulier à la cathode ou électrode à oxygène. Afin de diminuer celles-ci,
les chercheurs du monde entier tentent-ils de développer des catalyseurs nanostructurés, afin de réduire la quantité de platine Elisabeth Djurado développe-t-elle depuis des années des matériaux d’électrode à oxygène à conduction mixte électronique et
utilisée, tout en améliorant leurs performances. Le projet ALPE, qui réunit plusieurs partenaires, se focalise sur des catalyseurs ionique à microstructures et architectures optimisées. « Nous avons mis au point une technique qui permet d’obtenir des micros-
mis au point et brevetés par l’université de Padoue. Très prometteurs sur le papier, ils n’ont pas pu jusqu’à présent être testés en tructures originales, poreuses et très fines des couches actives fonctionnelles permettant de faciliter la diffusion de l’oxygène tout
conditions réelles. en optimisant la surface spécifique pour des réactions électrocatalytiques », explique la chercheuse. La nouvelle chambre à haute
température du CMTC a été mise à profit pour étudier les propriétés structurales par diffraction des rayons X et le comportement
Faire sortir les catalyseurs du labo in-situ de ces matériaux à haute température.
Dans un premier temps, ces composés seront produits à grande échelle par l’industriel Breton, puis assemblés par Symbio dans
des cellules expérimentales dont l’architecture segmentée permettra aux chercheurs du LEMTA d’observer les variations locales
de performances. « C’est à ce moment que nous interviendrons, explique Marian Chatenet, chercheur au LEPMI. Nous prendrons
le relais pour caractériser les mécanismes de dégradation mis en œuvre aux endroits où les performances observées seront amoin-
dries. » Les chercheurs mettront pour cela à profit leur savoir-faire en électrochimie, ainsi que les moyens de caractérisation
disponibles au LEPMI et au CMTC : microscopie à balayage et en transmission, spectroscopie Raman, diffraction à rayons X,
XPS… et même rayonnement synchrotron à l’ESRF. « L’idée est d’utiliser toutes les techniques à notre disposition pour inspecter
la matière à différentes échelles, et identifier la nature chimique des matériaux localement. Ensuite, nous élaborerons des scénarii
pour expliquer les mécanismes de dégradation, puis tenterons de les reproduire sur des modèles en laboratoire pour vérifier nos Exemple d’une électrode de type-corail déposée par Schéma de principe d’un cœur de pile SOFC
hypothèses. » L’objectif à terme étant d’utiliser ces nouvelles connaissances pour améliorer les performances et la durée de vie atomisation électrostatique
des assemblages membrane électrodes (AME) dans les piles, et l’architecture des couches actives dans les électrodes et en y
déposant le catalyseur de façon optimale. *LEPMI : Laboratoire d'Electrochimie et de Physicochimie des Matériaux et des Interfaces
**CMTC : Consortium des Moyens Technologiques Communs
*Advanced Low-Platinum hierarchical Electrocatalysts for low-T fuel cells UGA, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, Grenoble INP, LEPMI
10 11
ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENT
Quand la pollution booste 12 Tuil’Up, 6
l’épidémie de Covid
avr. Avr.
2021
la toiture écolo 2021
Existe-t-il un lien entre pollution et circulation du coronavirus dans la population ? Il semblerait
que oui. C’est en tout cas ce que suggère une étude publiée récemment par des chercheurs A la mi-mars 2021, une tuile nouvelle génération a fait son apparition dans les rayons de certains
italiens, en collaboration avec Giorgio Licciardi, chercheur à GIPSA-Lab* et Jocelyn Chanussot, magasins de bricolage : Tuil’Up. Mise au point par la start-up Celloz avec le support scientifique
professeur à Grenoble INP - Ense³. du LGP2*, elle propose une alternative respectueuse de l’environnement aux produits plastiques,
métalliques ou bitumineux disponibles sur le marché.
Partant du constat que certaines régions ont présenté un taux de contagion supérieur à la moyenne, les scientifiques de l’équipe
de Roberto Dragone, chercheur au CNR-ISMN (Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati - Institut pour l’Etude des maté- Après avoir passé 20 ans dans l’industrie des éléments de toiture à base de produits pétrosourcés, François Ruffenach, diri-
riaux nanostructurés) ont voulu savoir quelle pourrait être la cause de ces inégalités. L’hypothèse avancée par divers experts est geant de Celloz, a voulu agir en faveur de l’environnement. Décidé à proposer une solution alternative à base de cellulose, il se
que la présence de polluants atmosphériques, ainsi que les conditions météorologiques telles que la température, l'humidité, la rapproche de chercheurs du LGP2 en 2016 lors d’un congrès, pour l’aider à mettre au point son projet. « L’idée de base était de
vitesse du vent, peuvent affecter la stabilité du virus. proposer des éléments de toiture en cellulose moulée, fabriqués à partir de fibres 100% recyclées, explique l’entrepreneur. Celles-ci
sont mises en suspension, puis mises en forme par thermopressage lors d’une étape qui élimine l’eau, un peu à l’image d’une boîte
Pour leur étude, les chercheurs se sont penchés sur le cas de la Lombardie, où se sont concentrées 40% des infections de tout le d’œufs. »
pays lors de la première vague de l'épidémie, et qui présente, en outre, un taux de croissance de l'infection supérieur au reste du
pays**. Pour cela, ils ont analysé les données épidémiologiques des 12 provinces de Lombardie fournies par l'Institut supérieur Problème : la cellulose ne résiste pas à l’eau. Il fallait donc au minimum rendre les éléments hydrophobes par divers traitements
de la santé et de la protection civile. Au cours de la période analysée, il est apparu que plus de 63% des personnes infectées pour en faire des tuiles efficaces. C’est là qu’est intervenue Céline Martin, maître de conférences à Grenoble INP – Pagora et
enregistrées dans toute la région étaient concentrées dans les provinces de Milan, Bergame et Brescia. Plus généralement, alors chercheuse au LGP2. « Nous avons développé un procédé consistant à imprégner la composition fibreuse de départ par des
qu'au niveau national le taux moyen d’infection de la population était d'environ 0,21%, il était du double en Lombardie. résines biosourcées et à recouvrir la surface du produit fini d’une fine couche de peinture, explique-t-elle. Au final, on obtient un
matériau constitué à 92% de matière renouvelable. » La suite est une histoire d’amélioration continue du produit, à la faveur de
Les chercheurs ont ensuite confronté ces observations aux données météorologiques relatives à la température, à l'humidité financements divers (ILab en 2018, levée de fonds en 2020, aides de la Région Aquitaine, de la BPI…) et d’une phase de matura-
et à la vitesse du vent, enregistrées quotidiennement par les stations météorologiques réparties dans toute la Lombardie, ainsi tion à la SATT Linksium.
qu’aux données satellitaires relatives aux concentrations quotidiennes de polluants atmosphériques (oxydes d'azote, monoxyde
de carbone et de soufre l'ozone et l'ammoniac). « Il apparaît sans équivoque qu’un taux de pollution élevé favorise la propagation Trois ans après sa création, la start-up vient de mettre les premières Tuil’Up en rayons dans certains magasins de bricolage. «
du virus, indique Jocelyn Chanussot. Cela peut vraisemblablement s’expliquer par le fait que le virus se propage en se fixant aux Pour le moment, nous nous adressons au marché des toitures secondaires, tels que les abris de jardin, explique François Ruffe-
particules de polluants aéroportées. » Cela confirme en tout cas que le virus se transmet bien par voie aérienne et non seulement nach. Cela représente tout de même 7 millions de mètres carrés de toiture installés par an rien qu’en France ! »
par contact comme on le pensait au début de l'épidémie. D'autres études ont depuis confirmé cette hypothèse.
En effet, les éléments de toitures de bâtiments annexes ne sont pas soumis aux mêmes exigences en termes de résistance au
*CNRS, Grenoble INP – UGA, UGA feu et autres certifications que les éléments de toiture destinés aux bâtiments d’habitation. En parallèle, la start-up poursuit
** Il est important de noter que pendant la période considérée, en Italie, il n'était pas obligatoire de porter une protection person- d’ailleurs son travail de R&D en partenariat avec le LGP2 pour augmenter la durée de vie de ses produits et leur résistance au
nelle à l'extérieur. feu en particulier. « Quand les objectifs de performances seront atteints, normalement d’ici mi-2022, nous pourrons espérer la
certification de notre seconde génération de produits et nous attaquer au marché de la toiture pour le résidentiel et le tertiaire. »
Ref : Dragone, R.; Licciardi, G.; Grasso, G.; Del Gaudio, C.; Chanussot, J. Analysis of the Chemical and Physical Environmental
Aspects that Promoted the Spread of SARS-CoV-2 in the Lombard Area. Int. J. Environ. Res. Public Health 2021, 18, 1226. *CNRS, Grenoble INP -UGA
12 13
ENVIRONNEMENT MATÉRIAUX
Prédire la fonte des glaces 16
Mars
Clara Aimar 22
Mars
en Antarctique 2020
fait mousser les polymères 2021
La plateforme Coriolis du LEGI* a été utilisée pour une étude de l’influence des courants océa-
niques sur la fonte des glaces en Antarctique. Les résultats ont été publiés dans Nature.
La perte de masse globale de la calotte glaciaire antarctique s’est fortement accélérée au cours de ces dernières décennies,
comme le révèlent plusieurs observations satellites concordantes. Contrairement à ce que l’on observe dans les glaciers des
Diplômée de Grenoble INP – Phelma, UGA et doctorante au 3SR*, Clara Aimar vient de remporter
Alpes et du Groenland, la fonte au contact de l’air reste négligeable et il est admis qu’elle se fait par-dessous au contact de la le premier prix du Jury « Ma Thèse en 180 secondes » (MT180) lors de la finale Alpes du concours.
mer. En effet, les glaciers alimentent en glace terrestre de vastes plaques flottant sur l’océan, dont la fonte au contact de la mer Elle travaille sur les mousses polymères pour les chaussures de sport avec Décathlon.
favorise en réponse l’écoulement glaciaire, un peu comme « un appel de glace ».
Sa présentation sur les mousses, qu’elles soient au chocolat ou de polymères, lui a porté chance. Clara Aimar, actuellement en
Ces plaques, épaisses de plus d’un kilomètre et se terminant par une falaise de glace au-dessus de l’eau, diminuent cependant deuxième année de thèse au 3SR, vient de remporter le premier prix du jury lors de la finale Alpes de MT180 le 9 mars dernier. La
de façon hétérogène autour de l’Antarctique. Pour expliquer ces constatations, des travaux ont été réalisés par une équipe de jeune chercheuse, qui a intégré Grenoble INP - Phelma après avoir passé deux ans à La Prépa des INP à Toulouse par amour pour
chercheurs suédois, norvégiens et britanniques. les matériaux, travaille aujourd’hui les mousses polymères qui constituent les semelles des chaussures de sport.
De l’importance des courants marins C’est un stage chez Décathlon, réalisé dans le cadre de son projet de fin d’études d’ingénieur, qui la décide à poursuivre ses
travaux par une thèse sur le même thème : faire en sorte que les mousses polymères soient plus résistantes aux efforts méca-
Bien que l’eau soit à quelques degrés seulement, les courants océaniques suffisent à faire fondre la glace en passant sous les niques répétés, de façon à ce que les chaussures proposées protègent mieux le sportif et plus longtemps. « Il en va de la santé
plaques. Cette fonte contribue aussi à fragiliser la plaque et favorise ainsi sa dislocation partielle en immenses icebergs. des coureurs, mais également de celle de notre planète, souligne Clara Aimar, soucieuse de réduire les déchets. A l’heure actuelle,
les meilleures chaussures sont bonnes à jeter après 1000 kilomètres de course. Idéalement, il faudrait multiplier ce chiffre par 2
Mieux connaître ces courants permettrait donc d’anticiper la fonte des calottes glaciaires, et la montée globale du niveau de l’océan puis par 10. » Pour cela, la chercheuse travaille sur l’optimisation des « recettes » de ces mousses qui n’ont rien de chocolaté : les
qui en résulterait. Celle-ci pourrait approcher 1 m à la fin du siècle. Mais les observer n’est pas chose aisée. Les chercheurs ont ingrédients, les procédés de mises en forme, la température de « cuisson », etc. Elle espère ainsi obtenir des nouvelles textures
donc fait appel aux compétences du LEGI pour simuler ces mouvements d’eau sur la plate-forme Coriolis. « Cette cuve tournante permettant d’améliorer propriétés mécaniques des mousses, qu’il faudra ensuite tester avant l’étape d’industrialisation.
de 13 mètres de diamètre permet de reproduire à échelle réduite une partie des phénomènes qui se produisent dans les océans,
explique Joël Sommeria, directeur du LEGI. Les canyons caractéristiques de cette région de l’antarctique sont mimés par des profils Des débuts chaotiques
placés au fond de la piscine, et de l’eau contenant un colorant fluorescent est injectée et visualisée par un laser. Les différences de
densité sont introduites en faisant varier la salinité du liquide, et la rotation de la plaque mime les effets de la rotation terrestre. » Pourtant, tout n’avait pas forcément bien commencé… Il y a un an tout juste, le laboratoire dans lequel elle travaille est dévasté
par un incendie, trois mois à peine après le début de sa thèse. « Toutes les machines sur lesquelles j’avais commencé à mettre en
Affiner les modèles de circulation place quelques manips sont parties en fumée, » explique-t-elle. Si le coup est rude, la jeune doctorante ne se démonte pas. Elle
profite de cet éloignement forcé du laboratoire pendant plusieurs semaines pour faire de la bibliographie et préparer les analyses
Les travaux récemment publiés dans Nature ont permis de mieux comprendre les mécanismes de convection et de transport de de résultats pour la suite.
chaleur, et démontrent que le flux de chaleur provenant du large passe sous la calotte dans certaines conditions. « Dans le cas où
la densité de l’eau est uniforme, le courant se trouve bloqué dans toute la profondeur par le bord de la glace et contourne la plaque. Aujourd’hui, la plupart des machines a pu être remplacée grâce au soutien financier du CNRS, de Grenoble INP et de l’Université,
En revanche, lorsque le liquide injecté est hétérogène en densité, l’eau dense n’est pas bloquée et passe sous la calotte. » Ainsi, tutelles du laboratoire, et Clara a pu reprendre ses expériences.
les expériences menées à Coriolis montrent que la proportion d’eau passant sous la glace dépend de plusieurs paramètres du
courant : la vitesse, la différence de densité avec le fluide ambiant, et la forme du fond et de la plaque de glace. Clara représentera, avec Maxime Leprince doctorant au CERMAV (CNRS) et au CEA-LETI, le regroupement « Universités Grenoble
Alpes Savoie Mont Blanc » lors de la demi-finale nationale du concours MT180 organisé en France par le CNRS et la CPU. En
Les résultats obtenus permettent déjà d’affiner les modèles de circulation océanique et de mieux cibler les campagnes de attendant les résultats, elle suivra de près les prestations de ses concurrents des autres régions. Bonne chance !
mesures. A terme, cela permettra de mieux prédire les risques d’emballement de la fonte des glaces due au réchauffement
climatique.
*Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels (CNRS, Grenoble INP, UGA) *CNRS, Grenoble INP – UGA, UGA
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MATÉRIAUX MATÉRIAUX
Vulkam, 09
Fév.
Le mariage de la cellulose et de la céramique… 01
Déc.
la pépite du SIMaP 2021
pour le meilleur ! 2020
La start-up issue du laboratoire Simap* connait une belle ascension. Avec ses métaux amorphes
aux propriétés inédites, elle répond aux enjeux des industriels et ouvre la voie à de nouvelles pos-
sibilités pour leurs petites pièces.
« En changeant l’organisation atomique d’un matériau, on change fondamentalement ses propriétés », explique Sébastien Gravier,
fondateur de la société Vulkam, la start-up Deeptech qu’il a créée pour commercialiser de nouveaux matériaux aux propriétés
originales. Après une thèse au laboratoire SIMaP sur les métaux amorphes et dix ans passés en tant qu’enseignant à Grenoble
INP – Phelma et chercheur au laboratoire, le normalien décide de se lancer dans un projet de valorisation, tant les possibilités
offertes par ces matériaux hors du commun sont intéressantes. Il se tourne alors vers la SATT Linksium, qui lui apporte le soutien
nécessaire à la réalisation de son projet qui est finalisé en juin 2017.
Tandis que son unique concurrent s’est spécialisé dans les grosses pièces, Vulkam se focalise sur la miniaturisation, « écono-
miquement plus rentable ». La start-up a développé une gamme de matériaux ciblés et adaptés aux besoins des industriels qui
n’ont pas tardé à se manifester : les Vulkalloys®. « L’une de nos applications phares sont les matériaux ultra-isolants thermiques
développés à la demande de LynRED (ex-Sofradir) pour ses détecteurs infra-rouges, explique le chef d’entreprise. Grâce aux modi- Combiner les avantages du papier et de la céramique pour garder le meilleur des deux univers,
fications atomiques, nous proposons des matériaux deux fois plus isolants que ceux existants. Cela permet de réduire l’encombre- c’est l’objectif du projet HANABi mené par les laboratoires SIMAP* et LGP2** pour trouver une
ment des dispositifs en réduisant la quantité d’isolant nécessaire, ou encore de diviser par deux leur consommation énergétique. » solution alternative aux emballages plastiques.
La réduction du poids des structures grâce à ces matériaux innovants peut également séduire les secteurs de l’aéronautique, du
spatial, de la défense… Chaque année, 7 millions de tonnes de plastique se retrouvent dans les océans… Une fois dans l’eau, emballages, bouteilles et
étiquettes ne se désagrègent pas, mais se décomposent en microparticules que l’on retrouve partout. Réduire ces déchets est
donc un enjeu environnemental majeur.
Pour remplacer le plastique dans les emballages alimentaires par exemple, des chercheurs de Grenoble INP ont réussi à coupler
deux technologies issues de deux mondes réputés incompatibles afin de ne garder que le meilleur de chacun d’eux. Le premier
de ces matériaux est la cellulose, étudiée au LGP2. « Si le papier présente des avantages de flexibilité et de biodégradabilité, il a
l’inconvénient de laisser passer l’eau et les gaz, explique Erwan Gicquel, post-doctorant au LGP2, qui travaille sur le projet avec
Frédéric Mercier, chercheur CNRS au SIMAP. A l’opposé se trouvent les céramiques, étudiées au SIMAP, qui peuvent être imper-
méables aux gaz et à l’eau, mais peu flexibles. »
La gamme de Vulkalloys® de la start-up lui permet de proposer également des matériaux flexibles à base de cuivre pour des Dans le cadre d’un projet financé dès 2018 par les Labex CEMAM et Tech 21, les deux scientifiques ont développé un matériau
applications horlogères, des alliages de zirconium biocompatibles et 1,5 fois plus résistants que ceux à base de titane pour réa- hybride, composé à 99% de cellulose. « En ajoutant juste ce qu’il faut de céramique aux bons endroits grâce à un procédé de cou-
liser des instruments chirurgicaux miniaturisés. « Nous produisons par exemple des pinces pour la chirurgie de la cataracte, qui plage tenu secret, on obtient un matériau hybride composé de cellulose à plus de 99%, explique Frédéric Mercier. Celui-ci présente
représente 850000 interventions annuelles rien qu’en France. » Le dernier Vulkalloy® en date développé par Vulkam, un alliage les avantages du plastique par sa résistance à l’eau et son imperméabilité aux gaz, tout en conservant les propriétés de flexibilité
à base de nickel, n’est rien moins que le plus résistant de tous les matériaux existants ! Inusable et résistant aux frottements, il et d’imprimabilité du papier. »
pourrait donner lieu à des applications dans le domaine de l’horlogerie ou des dispositifs médicaux.
Plusieurs brevets sont en cours de dépôt pour protéger la technique de couplage de la cellulose et de la céramique, et prévoir le
Vulkam, qui a non seulement développé sa gamme de matériaux mais également les équipements pour les fabriquer, produit passage à grande échelle et à bas coût. Un projet de start-up baptisé HANABi est en phase de maturation à la SATT Linksium,
actuellement des petites séries. « Nous pouvons proposer aux industriels des matériaux tout spécialement formulés pour répondre et devrait être finalisé à l’automne 2021. En attendant, quelques industriels de l’agro-alimentaire ont déjà manifesté leur intérêt
à leurs besoins applicatifs, et leur proposer des prototypes. » Les fonds levés fin 2019 sont utilisés pour, entre autres, développer pour ce produit, afin de remplacer les étiquettes de vin par exemple. Mais le « zéro plastique » HANABi cible également d’autres
les capacités de son outil de production. La start-up, qui emploie actuellement 20 personnes, entend être capable de lancer la marchés, tels que le packaging et le bâtiment, où il pourrait être mis en œuvre dans les isolants, où la cellulose apporterait sa
production en série d’ici 2022. flexibilité et sa légèreté.
*CNRS, Grenoble INP, UGA *CNRS, Grenoble INP - UGA, UGA **CNRS, Grenoble INP - UGA
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MATÉRIAUX MATÉRIAUX
PaperTouch, 19
Nov.
Easyl 05
Juil.
bien plus que du papier ! 2019
mise sur le zinc 2019
Un papier qui s’illumine quand on souffle dessus ou quand on l’effleure, ou encore capable de
stocker des informations dans un tag NFC, c’est le produit innovant qui sera commercialisé par la
future startup PaperTouch, actuellement incubée à la SATT Linksium.
Tout a commencé au LGP2*, où Fanny Tricot, diplômée de Grenoble INP – Pagora, a effectué un post-doctorat de deux ans dans
le cadre de la Chaire MINT, consacrée à la plastronique, puis un post-doctorat d’un an sur PaperTouch. Mis au point par Davide
Beneventi, Didier Chaussy et Denis Curtil, trois chercheurs du laboratoire, le concept de papier interactif séduit la jeune femme,
au point qu’elle décide de se lancer dans un projet de création d’entreprise pour l’industrialiser et le commercialiser.
Diplômé de Grenoble INP – Phelma, Julien Thiel est aujourd’hui à la tête de deux entreprises, Ea-
Il faut dire que les possibilités offertes sont immenses. Les chercheurs du LGP2 ont par exemple développé des emballages mul-
tifonctionnels, lumineux et communicants destinés au secteur du luxe et de la cosmétique. Ils ont aussi créé un clavier en papier, syl et Deasyl, deux start-up dédiées au stockage des énergies renouvelables et à la chimie verte.
qui réagit au souffle, que pourraient utiliser les personnes tétraplégiques. Outre dans le secteur du packaging, PaperTouch ouvre
des perspectives dans la domotique et l'édition. « Ce papier peut ainsi devenir sensible au contact et fonctionner comme un inter- L’aventure commence lorsqu’en dernière année à Grenoble INP – Phelma, Julien Thiel effectue son projet de fin d’études au LEPMI
rupteur, explique Fanny Tricot. Avec cette technologie, il devient possible de créer un papier peint doté d'interrupteurs et de capteurs (laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces) pour la société Easyl, spécialisée dans la fourni-
invisibles, reliés à un système de maison intelligente. Dans les livres pour enfants, il suffira par exemple de toucher la zone d'une ture de technologies destinées au stockage d’énergie électrique. L’étude des propriétés électrochimiques des nitrures de titane en
page ou de souffler dessus pour la voir s'illuminer ou faire apparaître un message. » vue de les utiliser dans les batteries nickel/zinc lui est confiée. Le jeune ingénieur, une fois son diplôme en poche, est embauché.
Les batteries au zinc, qu’elles soient des systèmes Zn/Ni ou Zn/air, sont une réelle alternative aux batteries au lithium, qui s’inscrit dans
Un procédé breveté
une démarche de développement durable. Par rapport aux batteries lithium, elles présentent l’avantage de pouvoir être fabriquées à
partir de matières premières abondantes, l’élément zinc étant le 4ème métal (en quantité) produit après le fer, l’aluminium et le cuivre.
Pour cela, une encre conductrice est déposée sur une feuille de papier humide en cours de formation pour y dessiner les circuits
électroniques. Une seconde feuille, également humide, est ensuite déposée sur l’ensemble, qui est pressé et séché. Ce procédé
Cependant, les perspectives économiques sont restées obstruées un temps par l’omniprésence des batteries au lithium. Mais après
développé au LGP2 et breveté permet de lier les
10 ans d’errance et de doutes sur l’avenir de la technologie, les anodes de zinc reviennent sur le devant de la scène. Easyl, qui avait
deux feuilles avec une excellente cohésion interne,
breveté un procédé industrialisable de production de poudre de nitrure de titane voit dans ce regain d’intérêt une nouvelle ouverture.
sans aucun adhésif, pour obtenir un unique feuil-
Car le nitrure de titane, indispensable à la constitution de l’anode de zinc dont il représente 10 %, est le point faible de la technologie.
let contenant un véritable circuit électronique avec
des composants ultraplats, comme des puces NFC
(Near Field Communication) ou des LED, ou impri- Un regain d’intérêt pour les batteries au zinc
més, comme des condensateurs.
Avec son procédé de fabrication bien moins énergivore et utilisant des produits moins coûteux que les procédés classiques, elle
Très facilement fonctionnalisable et personnali- a une très belle carte à jouer sur ce nouveau marché. D’autant qu’elle dispose également d’un brevet protégeant un procédé de
sable, le PaperTouch est en outre compatible avec fabrication d’un autre composant de l’anode de zinc : le zincate de calcium, et d’un savoir-faire innovant pour architecturer cette
le procédé de recyclage classique du papier et du anode. Tant et si bien qu’une filiale est créée en 2017 pour se consacrer à ce nouveau marché : Deasyl. Julien Thiel, fort d’un MBA
carton. En fin de vie, les fibres de cellulose qui le effectué entre-temps, en prend la tête. « Nous travaillons avec la société zinium ZnR Batteries pour réaliser la preuve de concept
constituent dans sa grande majorité sont séparées d’une anode de zinc », explique le jeune dirigeant. Intéressé, EDF les suit de près.
de la partie électronique et dispersées par simple
trempage du papier dans l’eau. Parallèlement, le zincate de calcium pouvant être utilisé pour produire du biodiesel à partir de n’importe quelle huile, Deasyl se
Un démonstrateur de papier interactif a été présenté penche sur la valorisation d’huiles usagées par la production décentralisée de biocarburant. La collaboration historique avec
avec succès au dernier salon Cosmetic 360 à Paris. l’Université de Malaga se poursuit dans cette perspective.
*Laboratoire Génie des Procédés papetiers (Agefpi, CNRS, Grenoble INP) Le LEPMI est un laboratoire CNRS, Grenoble INP, UGA, Université Savoie Mont-Blanc
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