Descriptif
Les éléments du tableau de Mendeleïev, les composés chimiques ou les molécules sont avant tout de la matière, née de l'énergie du Big Bang, du boson de Higgs qui l’a rassemblée, et des immenses compressions et augmentations de température successives. La vie s'est maintenue grâce aux molécules d'ADN, constituées des éléments chimiques H O C N. Malgré plusieurs extinctions importantes, la Vie est parvenue à stocker du dioxyde de carbone, à **s’**alimenter en oxygène, à venir sur la terre ferme et inventer les polymères bien avant nous. De nos jours, grâce à l'utilisation intensive des énergies fossiles et nucléaire**,** de l'hydroélectricité, des énergies photovoltaïques et des parcs éoliens, les processus industriels sont capables de nous fournir des médicaments, des fertilisants, des colorants, des polymères, des vecteurs énergétiques, mais aussi de l'eau potable, de la nourriture, des produits cosmétiques, du verre, du silicium, les métaux et terres rares des batteries et des panneaux photovoltaïques ... et des smartphones. Le génie des procédés. La synthèse d'un nouveau produit inorganique ou organique, le principe actif d’un médicament ou le constituant d’une batterie par exemple, se réalise d’abord à l'échelle du laboratoire. Une fois sa propriété d'utilisation finale et son marché déterminés, le génie chimique, plus généralement le génie des procédés, apparaît au stade de l'élaboration et de la gestion des usines qui vont le produire en quantité adaptée à partir de matières premières et d'énergie, avec un minimum de coût de production et une empreinte environnementale réduite. Pour les industries de procédés, la veille technologique et la R&I sont indispensables pour réagir le plus rapidement possible aux demandes sociétales et environnementales, comme aux modifications d’approvisionnements. Le management dans ce secteur industriel ne peut ignorer les démarches d’Analyse de Cycle de Vie (ACV) et de bilan carbone, d'économie circulaire, la maîtrise des risques industriels et le traitement, voire la valorisation de ses effluents, la Responsabilité Sociétale de l’Entreprise (RSE): on peut citer les procédés de capture des COV, de recyclage de polymères, de production et stockage d’énergie renouvelable (méthanisation de déchets organiques, conception et recyclage des métaux critiques de batteries et smartphones, hydrogène « vert »). Connaissances attendues : savoir faire l'inventaire des données nécessaires à la conception d'opérations unitaires communes aux industries de transformation de matière et d’énergie, savoir établir leur équation de performance et calculer leur rendement, dans un objectif d’optimisation technique ou technico-économique.Objectifs pédagogiques
L'objectif de ce cours est d'initier les étudiants aux méthodes de conception communes aux différents équipements de transformation de matière et d’énergie d’une usine. Ces dernières mettent en œuvre des phénomènes physiques de transfert de chaleur et de masse, et des réactions. Aussi les étudiants sont-ils formés à comprendre ces phénomènes et leur couplage, en proposer une modélisation, puis à traduire celle-ci en un petit nombre de relations - bilans de matière et d'énergie. Ces relations ou « équations de performance » déterminent le volume de ces équipements pour un rendement souhaité et un objectif d’optimisation technique ou technico-économique. Les étudiants sont entrainés à cette démarche tout au long de l’enseignement grâce aux exercices corrigés adressés sous forme numérique. Celui-ci se termine par une étude de cas concernant un domaine d'application du génie chimique (industrie pharmaceutique et alimentaire, élaboration du combustible nucléaire, capture du carbone, traitement de l'eau, etc…).
36 heures en présentiel
