PRÉSENTATION DE LA RECHERCHE

AXE ENVIRONNEMENT

Créé en 2012, l’axe Environnement s’intéresse à des problématiques scientifiques du domaine de l'environnement (chimie durable et eau). Il met en jeu à la fois une recherche fondamentale, ainsi qu’une recherche plus appliquée offrant des collaborations avec des industriels.

Les études portent sur :

  • Les phénomènes d’entartrage et de dépôts minéraux (entartrage inclus), afin de comprendre les mécanismes mis en jeu ;
  • Les antitartres verts pour proposer des solutions durables aux problèmes d’encrassement-entartrage en milieu industriel ;
  • Les équilibres polybétaine-métaux, afin de comprendre et proposer des solutions performantes tant pour le suivi de la qualité des eaux (naturelles et procédés) que pour le traitement des pollutions métalliques.

Les enseignants-chercheurs de l’axe Environnement sont  accueillis au sein du laboratoire LISE (UMR  CNRS 8235) à l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC).

THEMES DE RECHERCHE

1/ Qualité de l'eau

  • Compréhension des phénomènes dépôts (entartrage, encrassement…) : compréhension  de germination/croissance du carbonate de calcium, en absence ou présence de molécules organiques. Utilisation de la technique de Précipitation Rapide Contrôlée (PCR), de la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et, en collaboration, de la diffusion dynamique de la lumière (DLS).

Soleil

  • Développement de capteurs in situ : utilisation de la microbalance à quartz (QCM)

Micro Balance à Quartz QCM

  • Additifs respectueux de l’environnement : antitartres verts. Extraction/purification de composés actifs, et mécanismes d’action : utilisation de la technique de Précipitation Rapide Contrôlée (PCR), de la microbalance à quartz (QCM), des caractérisations MEB et DRX.

Acide Citrique

2/ Gestion des ressources et recylcage

  • Séparation des métaux et décontamination : complexation sélective des ions métalliques par les polycarbobétaines (polyélectrolytes présentant un groupement anionique et un groupement cationique sur chaque unité de répétition). Utilisation de techniques électrochimiques (électrodes sélective, voltamétrie cyclique), spectroscopiques (UV-Visible).

Polycarbobétaines

  • Les polycarbobétaines sont des polyélectrolytes présentant un groupement anionique et un groupement cationique sur chaque unité de répétition, qui présentent des propriétés remarquables pour la complexation des métaux.
  • Séparation des métaux et décontamination : complexation sélective des ions métalliques : utilisation de techniques électrochimiques (électrodes sélective, voltamétrie cyclique), spectroscopiques (UV-Visible).
     

 

MEMBRES

Membres permanents

Hélène CheapHélène CHEAP-CHARPENTIER : Diplômée en chimie à l’Université Denis Diderot Paris 7 (2003), DEA d'électrochimie à l’université Denis Diderot Paris 7 (2004), Doctorat en Chimie à l'Université d'Orsay, Paris 11 - Laboratoire de Chimie-Physique (LCP) (2007), Etude des transferts de charges dans des protéines photosynthétiques par électrochimie et spectroscopie de changement d'absorption. ATER à l’Université d'Orsay (2008) et au CNAM (2009), conception de biocapteurs à empreinte moléculaire pour la détection de pesticides par électrochimie. Stage post-doctoral à  l’Université de Perpignan (2010) dans la conception de biocapteurs pour la détection de toxine alimentaire par électrochimie, microbalance à quartz et impédance.

Hélène CHEAP-CHARPENTIER effectue ses recherches au sein du laboratoire LISE (UMR CNRS 8235) à l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC).

Thématiques de recherche : Chimiedes solutions, entartrage (thématique récente).

Mots clés : dépôts calco-carbonique, antitatres verts, précipitation rapide contrôlée, cryo-TEM, microbalance à quartz (QCM), électrochimie.

Olivier HornerOlivier HORNER : Docteur en Chimie Inorganique à l'Université de Paris-Sud et au CEA/Saclay sur la photosynthèse artificielle (1998), Agrégé de Chimie de l'Ecole Normale Supérieure de Cachan (1993). Stage postdoctoral à l'Université de Stanford (1998-1999). Maître de conférence dans le domaine de la chimie bio-inorganique au CEA/Grenoble et à l'Université Joseph Fourier pendant cinq ans. Habilitation à Diriger des Recherches (2005). Ingénieur-Chercheur pendant huit ans chez EDF R&D comme chargé d’études dans le domaine de la corrosion, puis comme chef de projet dans les domaines de la chimie environnementale et de la microbiologie. Chargé de recherche au CNRS (CR1) dans la thématique des nanoparticules à visée anticancéreuse (2007).

Olivier Horner effectue ses recherches au sein du laboratoire LISE (UMR CNRS 8235) à l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC). 

Thématiques de recherche : Chimie bio-inorganique, nanoparticules fonctionnalisées, entartrage (thématique récente).

Mots clés : dépôts calco-magnésiens, antitatres verts, SAXS, précipitation rapide contrôlée, cryo-TEM, DLS.

Julia MoutonJulia MOUTON : Diplômé en Chimie fondamentale à l’université de Montpellier (2000), Master recherche en chimie des matériaux et interfaces de l’université de Montpellier (2002), Diplôme d’étude supérieure spécialisé en prévention des risques et des nuisances technologiques de l’université de Marseille (2003), Doctorat en sciences de l’eau à l’institut national de la recherche  scientifique - centre Eau, Terre et Environnement de Québec (Canada) - Laboratoire assainissement (2008) sur une thématique de dépollution des sols en contamination mixte (HAP-métaux), Ingénieur de recherche (post-doc) à l’INERIS (2008-2010) sur des thématiques d’évaluation quantitative de risques sanitaires vis à vis des sols pollués (spéciation et bio accessibilité de l’antimoine et l’arsenic), Qualification MCF (2010) en section 31 (chimie théorique, physique, analytique), 32 (chimie organique, minérale, industrielle), 35 (structure et évolution de la terre et des autres planètes), ATER à I’Université de Paris-Est Marne la Vallée – Laboratoire géomatériaux et environnement (2010-2011).

Julia MOUTON effectue ses recherches au sein du LISE (UMR CNRS 8235) à l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC).

Thématiques de recherche : gestion des sites et sols pollués (du diagnostic à la réhabilitation), traitement et valorisation des métaux (activité récente), caractérisation des environnements pollués, développement de méthodes analytiques et de procédés de traitement durables.

Mots clés : dépollution, traitement, procédé, pollution mixte, valorisation matière, analyse chimique quantitative, spéciation, évaluation quantitative de risques sanitaires.
 

Tony LOURTEAU : Diplômé Master Professionnel en Chimie Environnementale, Qualité et Ecotoxicologie à l’Université Bordeaux 1 (2011) – Laboratoire Pavillon de l’Eau ESITC Cachan (2012-2014) - LERES de l’EHESP (Ecole des Hautes Etudes en Santé Publique) à Rennes (2014) - Laboratoire Pavillon de l’Eau ESITC Cachan (2015-2016).
Tony LOURTEAU effectue ses recherches au sein du laboratoire LISE (UMR  CNRS 8235) à l’Université Pierre et Marie Curie (UPMC) ainsi qu’au Pavillon de l’Eau Campus ESTP.

Thématiques de recherche : Entartrage, méthode d’analyse environnementale, extraction d’échantillons.

Mots clés : Dépôts calco-carbonique, antitartres verts, précipitation rapide contrôlée, chromatographie (Liquide et Gaz) couplée à la spectrométrie de masse (simple ou tandem), spectroscopie UV-Visible, polarographie, Soxhlet et SPE.

Anciens membres

Yann CHEMINEAU : Stagiaire ESCOM (financement industriel).

Sujet : "Etude de l’encrassement des thermoplongeurs en absence ou présence d’inhibiteurs".

Encadrement : Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF), Olivier HORNER (EPF), Hubert PERROT (LISE), Jean LEDION (Arts et Métiers ParisTech)

William GHIASSI Stagiaire rceherche EPF
William GHIASSI : Stagiaire EPF 4ème année (financement industriel).

Sujet : "Effet d’une sélection d’antitartres sur les dépôts minéraux".

Encadrement : Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF), Olivier HORNER (EPF), Jean LEDION (Arts et Métiers ParisTech)

Alix VaudeAlix VAUDE : Stagiaire EPF 4ème année (financement industriel).

Sujet : "Dépôts minéraux et Antitartres verts".

Encadrement : Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF), Jean LEDION (Arts et Métiers ParisTech)

 

Marie ChaussemierMarie CHAUSSEMIER : Stagiaire Master 2 de l’Université de Pharmacie Paris Descartes (financement industriel).

Sujet : "Utilisation des antitartres verts".

Encadrement : Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF), Olivier HORNER (EPF), Jean LEDION (Arts et Métiers ParisTech).

Dimitri PeronnoDimitri PERONNO : Stagiaire EPF 4ème année (cofinancement EPF-LISE).

Sujet : "Utilisation de la méthode de précipitation rapide contrôlée et de la microbalance à quartz pour étudier le phénomène d’entartrage".

Encadrement : Hubert PERROT (CNRS), Olivier HORNER (EPF), Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF)

Ermane PourmohtashamErmane POURMOHTASHAM : Stagiaire EPF 4ème année (financement industriel).

Sujet : "Veille bibliographique sur les antitartres verts".

Encadrement : Hélène CHEAP-CHARPENTIER (EPF), Olivier HORNER (EPF), Jean LEDION (Arts et Métiers ParisTech).
 

Alexandre DavesnesAlexandre DAVESNES : Stagiaire EPF 4ème année (financement industriel).

Sujet : "Etude de dépôts calco-magnésiens".

Encadrement : Olivier HORNER (EPF), Hubert PERROT (CNRS).

 

COLLABORATIONS

L’axe Environnement diffuse son expertise et réalise des partenariats de recherche avec des traiteurs d’eau et des industriels du petit électroménager.

Industriels partenaires Axe Environnement

L’axe Environnement collabore également avec des Universités dans le cadre d’appels à projets.

MOYENS D’ESSAIS

L’EPF dispose sur le campus de l’ESITC (Cachan) de moyens d’essais en propre dédiés aux activités présentées ci-dessus :

  •  Production d’eaux synthétiques,
  •  Précipitation contrôlée rapide (PCR),
  •  Voltamétrie cyclique, impédance,
  •  Spectroscopie UV-visible et infra-rouge dédiée à l’étude des dépôts minéraux et biofilms.

Moyens d'essais

En partenariat avec le laboratoire LISE, l’axe Environnement s’appuie sur les outils suivants :

  • Production d’eaux synthétiques,
  • Précipitation contrôlée rapide (PCR), microbalance à quartz,  voltamétrie cyclique, impédance,
  • Diffraction des rayons X, MEB, Raman.

PUBLICATIONS

1. Revues à comité de lecture et à diffusion internationale

  1. H. Cheap-Charpentier, D. Gelus, N. Pecoul, H. Perrot, J. Lédion, O. Horner, J. Sadoun, X. Cachet, M. Litaudon, F. Roussi, “Antiscalant properties of Spergularia rubra and Parietaria officinalis aqueous solutions ”, Journal of Crystal Growth 2016, 443, 43-49
  2. J. Mouton, M. Turmine, H. Van den Berghe, J. Coudane, « A new water-soluble polycarnobetaine showing high selectivity toward copper », Chemical Engineering Journal 2016, 283, 1168-1175.
  3. D. Peronno, H. Cheap-Charpentier, O. Horner, H. Perrot, “Study of the inhibition effect of two polymers on calcium carbonate formation by fast controlled precipitation method and quartz crystal microbalance”, Journal of Water Process Engineering 2015, 7, 11-20
  4. M. Chaussemier, E. Pourmohtasham, D. Gelus, N. Pécoul, H. Perrot, J. Lédion , H. Cheap-Charpentier, O. Horner, " State of art of natural inhibitors of calcium carbonate scaling. A review article", Desalination 2015, 47-55.
  5. J. Mouton, M. Turmine, H. Perrot, "Reusable polycarbobetaines for sustainable copper recovery”, Proceedings of the PPS Europe/Africa regional meeting, Tel Aviv, Israel, 19-23 October 2014.
  6. H. Cheap-Charpentier, C. Gabrielli, O. Horner, D. Peronno, H. Perrot, D. Rose, “Study and development of quartz crystal microbalance devices. Application to the following of scaling film formation”, Instrumentation, Mesure, Métrologie 2014, vol 14/1-2, 133-149.
  7. Y. Chao, O. Horner, P. Vallée, F. Meneau, O. Alos-Ramos, F. Hui, M. Turmine, H. Perrot, J. Lédion "In situ Probing Calcium Carbonate Formation by Combining Fast Controlled Precipitation Method and Small-Angle X-ray Scattering", Langmuir 2014, 30, 3303−3309
  8. Y. Chao, O. Horner, F. Hui, J. Lédion, H. Perrot, " Direct detection of Calcium Carbonate Scaling via a Pre-Calcified Sensitive Area of a Quartz Crystal Microbalance", Desalination 2014, 352, 103-108.
  9. G. Gauthier, Y. Chao, O. Horner, O. Alos-Ramos, F. Hui, J. Lédion, H. Perrot, “Application of the Fast Controlled Precipitation method to assess the scale-forming ability of raw river waters", Desalination 2012, 299, 89-95.

2. Brevets

  1. Brevet Seb Calor - H. Cheap-Chapentier, E. Pourmotasham, O. Horner, N. Pécoul, D. Gélus 217920FR00, 15 avril 2014
  2. G. Mercier, J.-F. Blais, J. Mouton, P. Drogui, M. Chartier, "Process, decontaminant and chemical kit for the decontaminating media polluted with metals and hydrophobic organic compounds”, US Patent US 2013/0012752 A2, January 2013.ROPHOBIC ORGANIC COMPOUNDS”, US Patent US 2013/0012752 A2, January 2013.

3. Colloques internationaux avec actes

  1. S. Ghizellaoui, R. Menzri, O. Horner, « Use of chemical technical RCP for the inhibition of scaling from hard water by a green inhibitor: quercitine”, 7th international conference on water resources and arid environnement (ICWRAE 7): 25-30, 4-6 December 2016, Riyadh, Saudi Arabia.
  2. J. Mouton, M. Turmine, H. Perrot, " Reusable polycarbobetaines for sustainable copper recovery”, Proceedings of the PPS Europe/Africa regional meeting, Tel Aviv, Israel, 19-23 October 2014
  3. H. Cheap-Charpentier, O. Horner, J. Lédion, H. Perrot, "Etude des propriétés antitartres de deux inhibiteurs d'entartrage par précipitation contrôlée rapide et microbalance à cristal de quartz”, Journées Informations Eaux (JIE), Poitiers,France, 4-6 November 2014.