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Recherche développement

La plupart des déchets considérés dans le programme sont très peu valorisés. De ce fait, certains résultats pourraient présenter un caractère inédit. Nous privilégierons les approches écosystémiques du cycle de vie des déchets et une démarche de valorisation peu énergivore. En fonction de leurs intérêts de recherche, les étudiants choisiront leur superviseur académique et industriel à travers un projet de recherche qui s’intègrera dans la thématique de recherche couverte par le centre d’excellence VALOPRO , tout en complétant leur formation par les cours proposés. Dans la stratégie de recherche du centre, la dimension mise à l’échelle sera particulièrement considérée. Il ne s’agira pas simplement de réaliser des travaux à petite échelle mais d’aller jusqu’à la phase préindustrielle par la réalisation de prototypes. Les Partenaires s’évertueront à faire cohabiter recherche appliquée et recherche fondamentale. Le plan de recherche s’appui sur trois grandes composantes :

- Composante 1 - déchets liquides ou liquéfiables

- Composante 2 - déchets solides biodégradables

- Composante 3 - déchets solides non biodégradables

Composante 1 – Il s’agira de développer des procédés innovants utilisant des ressources naturelles pour le traitement des rejets liquides d’origine industriels : Il est prévu de mettre un accent particulier sur le développement des énergies renouvelables associées aux technologies environnementales proposées. Une approche intégrée et écosystémique de traitement et de valorisation sans ajouts de produits chimiques ou en utilisant le minimum de produits chimiques sera adoptée. Ainsi, la biomasse locale (ex. fibres végétales) et l’énergie solaire seront avantageusement utilisées comme source d’énergie et d’activation non polluantes à des fins de décontamination des rejets. Les contaminants valorisables seront récupérés et utilisés pour élaborer des produits. Par exemple on peut imaginer des solutions visant à récupérer les matières grasses issues des effluents liquides d’huilerie, grâce à des procédés biotechnologiques pour élaborer des bioproduits à haute valeur ajoutée tels que les biopesticides. Il est aussi possible à partir d’effluents issues d’industrie sucrière, de synthétiser des bioplastiques et biopesticides, biocarburants, biopolymères, etc. Il est possible d’envisager le captage par des moyens électrochimiques, des métaux précieux des effluents issus de raffineries pour les valoriser dans la préparation de catalyseurs pour l’industrie pétrolière et pétrochimique. Dans cette composante, toutes les solutions innovantes seront envisagées et avantageusement utilisées pour des réalisations concrètes.

Composantes 2 : La valorisation des déchets solides d’origine agricole passe souvent par des processus de biodégradation via la décomposition de matières organiques par des micro-organismes comme les bactéries, les champignons ou les algues. La biodégradabilité est la qualité d'une substance biodégradable qui s'apprécie en tenant compte à la fois du degré de décomposition et du temps nécessaire. Une substance est dite biodégradable si, sous l'action d'organismes vivants extérieurs à sa substance, elle peut se décomposer en éléments divers, dépourvus d'effet dommageable sur le milieu naturel. Il est donc possible de tirer avantage de ces processus pour produire des substances utiles et à haute valeur ajoutée. Certaines souches peuvent dégrader les sucres fermentescibles en bioéthanol, en acide acétique, bioplastiques, etc. La biodégradation est spontanée et parfois lente, ou peut être favorisée ou accélérée par des apports en nutriments ou de souches bactériennes d’où l’intérêt d’étudier ces paramètres en vue de leur optimisation. Les organismes qui dégradent les molécules complexes et stables sont plus rares et fonctionnent souvent mieux en association. L'association champignon/bactérie est très fréquente pour la dégradation de matières organiques. Ces acquis seront exploités dans nos recherches. Par ailleurs, la production de biocarburant à partir de matières grasses issues de déchets agricoles est démontrée dans la littérature. Les matières grasses d’origine végétale et animale ne peuvent pas être directement fonctionnelles dans les moteurs diesel du fait de leur viscosité élevée. Une stratégie consiste à réaliser des réactions chimiques de transestérification qui permettent de baisser la viscosité. Actuellement les recherches s’orientent vers des procédés verts, minimisant les coûts et les pollutions, basées sur l’utilisation de lipases végétales. Cette voie sera explorée dans le cadre de nos recherches en identifiant dans les déchets agricoles, des lipases disponibles pour conduire les réactions. Les matières concernées sont les rejets agricoles et agroalimentaires et les déchets domestiques biodégradables. Ces déchets sont des sources importantes de carbone dont on peut tirer avantage à partir de procédés biotechnologiques innovants pour obtenir des bioproduits à haute valeur ajoutée. Par exemple notre centre a développé un procédé innovant pour transformer les déchets de l’anacarde, notamment la pomme de cajou en bioplastique, bioéthanol etc. Un brevet a été soumis pour ce qui concerne les bioplastiques à l’OAPI. Il est envisagé de poursuivre ces recherches pour valoriser cette pommes et d’autres déchets agricoles en produits et additifs alimentaires.

Composantes 3 : Il s’agit principalement de déchets électroniques et plastiques. C’est une problématique majeure tant les quantités en question sont énormes. Les océans et les mers sont remplis de ces sachets plastiques qui menacent la biodiversité de ces milieux. En Afrique ces déchets sont soit mis en décharge directement, soit brulés à l’air libre entrainant une production de dioxines dommageable pour les humains. Le centre d’Excellence ValoPro envisage de s’attaquer à ces problèmes en développant des procédés innovants pour les valoriser. Les voies de valorisation des thermoplastiques, par dissolution du polymère principal de manière sélective dans un solvant organique ou un fluide supercritique seront explorées. Si ces méthodes sont connues, les défis de recherche sont encore nombreux pour les améliorer. Il sera également envisagé, la valorisation en matériaux soit pour la construction, soit pour les routes, etc. Aujourd’hui, des solutions de cette nature existent pais très peu d’études ont été faites sur les impacts environnementaux. Le centre envisage de combler ces verrous scientifiques.

Relativement aux D3E (Déchets d'Équipements Électriques et Électroniques), la valorisation matière sera envisagée à travers des projets de fin d’étude de master. Les constituants de l'appareil seront partiellement ou totalement réutilisés. Les pièces seront reconditionnées ou remises en état. Les étudiants initieront le démantèlement des équipements, consistant à retirer les composants contenant des substances dangereuses afin d'obtenir des sous-ensembles de pièces aptes à être valorisées, par exemple les cartes électroniques, les tubes cathodiques, les boîtiers plastiques et différentes pièces métalliques.

La réalisation du plan de recherche tiendra dans un premier temps sur les quatre années que durera le projet. Dès le lancement du centre, une équipe de chercheurs du centre appuyée par des chercheurs des partenaires du centre ainsi que des personnes ressources issues des partenaires industriels du centre seront regroupés en marge de la cérémonie de lancement au cours d’un séminaire de 2 jours pour faire un état des travaux dans les domaines de recherche ciblés. Au cours de ce séminaire, les synergies possibles seront identifiées afin d’avoir une action concertée et cordonnée. Un appel à projet de recherche sera lancé chaque année au niveau du centre pour sélectionner des sujets porteurs en cohérence avec les trois composantes du programme. Trois projets seront sélectionnés par an (1 par composante) et seront financés par le centre soit 12 projets sur 4 ans. Il sera mis en place au niveau centre un comité de sélection et de qualité dont le rôle sera de sélectionner les meilleurs projets et de les évaluer sur une base annuelle.

En ce qui concerne la diffusion des résultats, outre les publications classiques (un encouragement financier sera accordé pour celles qui ont lieu dans des revues à impact factor d’au moins 5), le centre encouragera le dépôt de brevet. Il sera organisé sur une base annuelle, des journées scientifiques internationales (un total de 4 sur 4 ans) de 2 jours au cours desquelles, les résultats de recherche seront présentés. Des chercheurs de haut niveau seront invités afin de partager leurs connaissances aux jeunes masters et doctorants. En outre l’un des critères essentiels de sélection des projets de recherche sera leur potentiel à générer des startups. In fine, nous espérons que 5 startups seront créées. Nous espérons également un dépôt de 5 brevets sur les 4 ans.

Par ailleurs, des équipements de pointes seront acquis par le centre pour renforcer le laboratoire central obtenu dans le cadre du centre d’excellence mines et environnement minier dans une perspective de mutualisation.

Toute cette activité de recherche n’aura d’impact réel que si elle s’appuie sur un corps d’enseignant-chercheurs de haut niveau. Le centre de ce point de vue n’est pas mal loti. Il dispose d’un personnel enseignant-chercheur dont 90% de docteurs dans tous les grades universitaires (professeur titulaire, Maitre de conférences, maitre-assistant et assistant). Cependant, il n’est pas convenable de fonctionner en vase clos et l’appui des partenaires sera un atout important. Sur l’ensemble du projet, les équipes de recherche pourront bénéficier d’appui pour faire venir dans le centre des chercheurs invités de notoriété internationale pour des séjours de 15 à 30 jours. Ces chercheurs invités au nombre de 12 sur les 4 ans, durant leur séjour, animeront des conférences et séminaires et participeront à l’encadrement des doctorants et masters.

Par ailleurs une recherche de qualité passe nécessairement par l’accès à la bibliographie. Il importe donc que les principales bases de données bibliographiques (SCOPUS, ELSEVIER, SPRIGER) soient accessibles aux étudiants et aux enseignants-chercheurs.

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