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Présentation de l’IEM

par Philippe MIELE -

L’Institut Européen des Membranes (ENSCM, UM, CNRS UMR5635), fondé en 1994 est un laboratoire de référence au niveau international dans le domaine des matériaux et procédés membranaires. Ses objectifs de recherche s’articulent autour d’une approche pluridisciplinaire et multi-échelle de :

  • l’élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux membranaires ;
  • leur mise en oeuvre au sein de procédés membranaires ayant notamment pour application le traitement des effluents, la séparation de gaz, les biotechnologies en lien avec les sciences des aliments et de la santé.

Au plan local, l’IEM fait partie du Pôle Chimie Balard, avec l’ICGM (UMR 5253), l’IBMM (UMR 5247) et l’ICSM (UMR 5754). Pôle d’excellence soutenu par la région Occitanie et l’Etat, son objectif est de rapprocher la recherche, l’enseignement, et la valorisation. Ces 4 instituts sont également regroupés dans la Fédération de Recherche Chimie Balard (CNRS FR3105).

Le mot du directeur

Au cours des deux dernières décennies, les procédés membranaires ont connu des évolutions majeures liées aux progrès réalisés en science des matériaux (conception et élaboration) et dans l’optimisation et l’intensification de procédés, en s’appuyant sur l’étude physico-chimique des transferts de matière dans la membrane.

Par exemple, Les opérations membranaires occupent une place croissante en dessalement et traitement des eaux, en séparation gazeuse, en agro-alimentaire, en relation directe avec des grands besoins sociétaux. De plus, elles s’étendent désormais au traitement des gaz, à la production d’énergie, à la médecine (organes artificiels) et dans divers secteurs industriels (pâtes et papiers, pétrochimie, textile, chimie et biotechnologies). Un besoin en membranes de plus en plus performantes en terme de sélectivité, jusqu’à la reconnaissance moléculaire, se fait donc sentir.

L’efficacité d’un procédé membranaire repose sur une haute sélectivité et sur un flux de transfert significatif. Pour remplir ce double objectif, la première étape est la mise au point de matériaux à structure hiérarchique
de porosité contrôlée. Sur ce point la chimie des matériaux apporte une contribution de premier plan, avec des solutions adaptées en particulier en terme de maîtrise de la porosité, alors que la chimie combinatoire doit apporter une contribution innovante. La deuxième étape a pour objet de mieux connaître les interactions fluide-matériau ainsi que les caractéristiques des transferts de matière ou de chaleur. Ces deux premières étapes font largement appel aux techniques les plus modernes de caractérisation à l’équilibre ou sous contrainte c’est à dire, ex situ, in situ et operando.

Enfin, le couplage expérimentation-modélisation doit être largement mis en œuvre par une approche de type génie des procédés à tous les niveaux de la fabrication du système complet. La stratégie consiste donc à : (i) : concevoir et synthétiser un matériau de fonction capable de séparer des molécules de configurations voisines, (ii) : mettre au point des conditions opératoires physicochimiques et hydrodynamiques qui contrôlent au mieux les phénomènes de transport et de transfert, (iii) : développer des modules membranaires de haute efficacité, (iv) : opérer un changement d’échelle de l’objet de laboratoire au module pré- ou semi-industriel.

En ligne avec nos objectifs et notre stratégie, l’IEM est structuré en 3 départements scientifiques et notre projet est organisé autour de 4 thèmes transverses : (1) Membranes du futur, matériaux auto-organisés, systèmes multifonctionnels, membranes constitutionnelles dynamiques, systèmes bio-membranaires et nano-membranes ; (2) Membranes pour l’énergie : systèmes pour génération d’énergie, purification et séparation gazeuse, stockage d’énergie ; (3) Membranes pour le traitement de l’eau : matériaux multifonctionnels, intensification des procédés ; (4) Membranes pour la santé : matériaux bio-compatibles, relargage contrôlé, systèmes de diagnostic.

Ces 4 axes constituent l’affichage scientifique majeur de l’IEM, au sein desquels de nouvelles stratégies de recherche sont imaginées, et contribuent aussi à nous inscrire clairement dans une démarche intégrée de recherche dite « sociétale ». Les trois départements sont : (i) Design de matériaux membranaires et systèmes multifonctionnels (DM3) ; (ii) Interfaces, Physicochimie, Polymères (IP2) ; (iii) Génie des procédés membranaires (GPM).

L’IEM est aussi très impliqué dans la formation, notamment en master et doctorat, coordonne (A. Ayral) un master européen Erasmus Mundus en « Membrane Engineering » et participe au doctorat européen du même label. Nous participons également, à deux Marie Curie International Training Networks.

Prof. Philippe MIELE