Le 23 septembre 2025, l’amphithéâtre Philippe Séguin de l’ENSTIB, à Épinal, a accueilli la soutenance de thèse de Luis Fernando PAZ LOPEZ, intitulée « Charbons actifs végétaux pour la purification du biogaz ». Ce travail de doctorat, mené sous la direction d’Alain Celzard, professeur à l’Université de Lorraine (UL), et de Vanessa Fierro, directrice de recherches au CNRS, s’inscrit dans le champ de la valorisation des ressources renouvelables et de la transition énergétique. Il a été réalisé dans le cadre du laboratoire commun CarBioLab entre l’Institut Jean Lamour (IJL, Unité Mixte UL – CNRS) et le Groupe Bordet, spécialisé dans la production de charbons actifs à partir de bois français.
Un jury prestigieux
La soutenance s’est déroulée en présence d’un jury composé de personnalités scientifiques reconnues :
- Mme Conchi Ania, directrice de recherches au CNRS (CEMHTI – Université d’Orléans), rapportrice,
- Mme Cécile Vallières, professeure à l’Université de Strasbourg (ECPM – CNRS), rapportrice,
- Mme Camélia Ghimbeu, directrice de recherches au CNRS (IS2M – Mulhouse), examinatrice,
- M. Michael Badawi, professeur à l’Université de Lorraine (L2CM – CNRS), examinateur.
La soutenance a également réuni des personnalités invitées issues du monde industriel :
- Mme Solène Gentil, ingénieure développement électrolyse (H₂) chez Axane, Groupe Air Liquide,
- M. Cyril Flores, président du Groupe Bordet (Leuglay).
Des recherches au cœur de la transition énergétique
Le travail de recherche s’est attaché à évaluer et optimiser l’utilisation de charbons actifs pour l’épuration du biogaz, en ciblant deux enjeux majeurs : la séparation du couple CO₂/CH₄ et l’élimination du sulfure d’hydrogène (H₂S).
Après une revue approfondie de la littérature, l’étude a montré que si les zéolithes se distinguent par leurs performances pour la séparation CO₂/CH₄ grâce à leur sélectivité, ce sont les charbons actifs imprégnés qui offrent les meilleurs résultats pour la désulfuration du biogaz.
Les expérimentations menées à l’ENSTIB ont notamment porté sur l’activation, la densification et l’imprégnation chimique de charbons de bois. Les résultats ont mis en évidence l’efficacité d’un procédé combinant la densification avec l’imprégnation par des solutions à base de mélasse de canne ou de polyphénols d’origine végétale, associés à 10 % en masse de KOH.
Comparés à des charbons actifs commerciaux, les matériaux développés au laboratoire ont démontré des performances supérieures en capacité d’adsorption massique et des résultats volumiques particulièrement compétitifs.
Vers des applications concrètes
En complément de l’approche expérimentale, un modèle dynamique unidimensionnel validé a été conçu pour simuler le comportement de percée dans des conditions réalistes de biogaz. Ce modèle offre des perspectives solides pour prédire et optimiser la conception de procédés industriels de purification du biogaz.
Ce travail de thèse contribue ainsi à renforcer la place des ressources végétales et des procédés durables dans le développement de solutions innovantes pour l’énergie et l’environnement.
