Nano-énergie

L’engouement pour les nanotechnologies et leur développement rapide ne laisse pas les domaines de l’énergie et de l’environnement à l’écart.

Introduction

En effet certains nano - matériaux se révèlent très prometteurs par exemple, pour la mise au point de systèmes photovoltaïques plus performants ou pour le traitement de la pollution (adsorbants, oxydants…).
Néanmoins suite à de nombreuses crises sanitaires, la société ne manifeste pas seulement de l’enthousiasme aux progrès promis par les nanotechnologies mais elle se pose aussi de nombreuses questions quant à l’innocuité environnementale et pour la santé humaine.
Les laboratoires associés à C’Nano PACA se sont positionnés très tôt dans ces deux domaines d’activité et font parti des équipes pionnières dans le domaine émergent appelé Nanotechnologies Environnementales.

Propriétés et Applications

En dessous d’une taille critique de nombreuses propriétés changent. Il peut s’agir de propriétés optiques, mécaniques, magnétiques, thermiques ou électroniques... Au niveau environnemental, la réactivité chimique accrue de certaines nanoparticules en font des candidates prometteuses pour fixer des polluants et développer des procédés de nouvelle génération. Grâce à la capacité de résister à des températures extrêmes comme celles atteintes dans les plasmas des réacteurs de fusion nucléaire, les nanomatériaux vont certainement permettre des avancées significatives dans le domaine de la fusion (projet ITER).

La modification des propriétés électroniques sous l’effet de rayonnements lumineux sont aujourd’hui mis à profit pour le développement de systèmes photovoltaïques. Bien évidemment ces quelques exemples ne peuvent pas apporter une vision exhaustive des possibilités offertes par les nanomatériaux. Néanmoins ces nouvelles propriétés laissent craindre de nouveaux effets indésirables. Existe-t-il une toxicité d’un nouveau type avec l’avènement des nanotechnologies ?

 

Nano-ENERGIE-ENVIRONNEMENT en Région PACA

Domaines explorés

- Energie et nanomatériaux
Température extrême : la fusion
Développement de cellules photovoltaïques

- L’utilisation des nanotechnologies dans l’environnement :
Développement de membranes
Nanoparticules comme adsorbants : utiliser la réactivité des nanoparticules pour traiter l’eau.
Nanoparticules dans les sols

- Les effets des nanotechnologies sur les écosystèmes et la santé humaine
Dispersion des nanoparticules dans l’environnement
Impact biologique des nanoparticules
Devenir des nanomatériaux commercialisés : altération, relargage de résidus et effet sur une chaîne trophique

Exemples de projets de recherche en Région PACA

Nanoparticules comme adsorbants : utiliser la réactivité des nanoparticules pour traiter l’eau.

Le traitement de l’eau se révèle de plus en plus difficile du fait de l’augmentation des teneurs en polluants. Ceux-ci peuvent être d’origine industrielle ou même d’origine naturelle. Un exemple frappant concerne l’arsenic. En effet dans de nombreux pays la teneur en arsenic des eaux dépassent la valeur de 10 µg/l (recommandée par l’OMS). L’intérêt majeur des nanoparticules pour traiter l’eau et éliminer les polluants réside dans leur forte réactivité. En prenant l’exemple de l’arsenic, si des particules de 300 à 20 nm peuvent fixer de 3 à 4 atomes d’arsenic par nm2, des objets de 6 nm de diamètres en fixeront jusqu’à 3 fois plus. De plus les nanoparticules utilisées dans cet exemple (nanomaghémites) sont magnétiques, ce qui en fait des objets facilement manipulable par des champs magnétiques. Cette grande capacité de fixation permet ainsi de diminuer très forte la quantité d’arsenic (ou autre polluant) qui reste dans l’eau.

Le projet NANOSURF vise à mieux comprendre cette forte réactivité.

Programmes de soutien : Programme NANOSURF (financement ANR Pnano), 2008-2011

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Dispersion des nanoparticules dans l’environnement

L’introduction de nanoparticules manufacturées dans l’environnement est désormais une certitude. Le nombre d’applications utilisant des nanoparticules ne cessent de croître. Néanmoins la connaissance du comportement des nanoparticules manufacturées reste limitée. De nombreux phénomènes peuvent entrer en jeu et influencer leur dynamique : quelle est la stabilité des nanoparticules, s’agrègent-elles ? interagissent-elles avec la matière particulaire et dissoute environnementales ? Enfin peuvent-elles migrer dans les milieux poreux et les sols ?

Les projets développés par les équipes de C’nano PACA visent à aborder la dispersion des nanoparticules de synthèse en caractérisant le plus finement possible leurs propriétés physico-chimiques (charge de surface, caractère hydrophile / hydrophobe, structure atomique de surface, …).

Programmes de soutien : Programme AQUANANO (financement ANR Pnano), 2008-2011.

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Enjeux économiques et opportunités régionales

Le domaine de l’énergie représente un enjeu majeur pour notre civilisation. A moyens termes les énergies utilisées aujourd’hui ne permettront plus de répondre aux besoins. Au niveau environnement, la qualité de nos ressources naturelles (eau, sol...) va se révéler cruciale.

Le consortium qui s’est mis en place sur les questions de nanotechnologie et d’environnement en région PACA a été pionnier. Dès 2001, il a co-organisé le congrès « Nanotechnology and Environment workshop », avec Rice University et l’ambassade de France à Houston (10-11 Décembre 2001). En 2003, le CEREGE a initié et porté, le premier programme pluridisciplinaire National (à notre connaissance) qui s’est intéressé à la relation entre les propriétés physico-chimiques des nanoparticules et leurs effets biologiques (financé par le programme ECosphère COntinentale (INSU-CNRS)).

Laboratoires de la région PACA

Nano-énergie : LASM ; ISM2 ; CINAM ; IM2NP ; LP3

Nano-Environnement : CEREGE, LBME, IMEP, LEMIRE, SBTN

Liens régionaux, nationaux, internationaux

OMERES : Observatoire Méditerranéen de l’Evolution des Risques pour l’Environnement et la Santé : dédié principalement aux risques liés aux métaux, aux radionucléides et aux nanomatériaux en s’appuyant sur un réseau de compétences déjà constitué d’organismes de recherche et d’universités du pourtour méditerranéen, Tunisie notamment, mais aussi d’Europe du Nord et des USA

iCEINT : ‘INTERNATIONAL CONSORTIUM FOR ENVIRONMENTAL IMPLICATION OF NANOTECHNOLOGY’ GDR international en relation avec le Center CEINT (DUKE UNIVERSITY USA) (contacts : Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. et Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. , CEREGE)

Référent pour Nano-ENERGIE-ENVIRONNEMENT :

Jérome ROSE ( Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir. )
Directeur de Recherche CNRS
CEREGE UMR 6635 CNRS – Université Paul Cézanne Aix-Marseille III
Europole de l’arbois – BP 80
13545 Aix-en-Provence cedex 4 | France
Tel : +33 (0) 442 97 15 29 |
site web

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Texte de : Teodor Silviu Balaban, Cyril Chappaz-Gillot, Jérôme Rose