Dans le cadre d'une opération initiée par le Conseil Régional de Bourgogne, soutenue par la DRIRE Bourgogne, la CRCI Bourgogne et Novelect, Arist Bourgogne réalise une veille unique en France sur le thème des technologies propres et sobres.

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Santé et technologies du vivant

• Anticorps monoclonaux
  Produits par clonage d'une cellule spécialisée, les anticorps monoclonaux reconnaissent un antigène bien déterminé. Ils ont trouvé de nombreuses applications (tests de dépistage, imagerie in vitro, immuno-purification, typage des groupes sanguins). Leur développement en thérapeutique, encore limité, prendra un nouvel essor si leur activité thérapeutique peut être mieux ciblée et si leur fabrication peut être industrialisée dans de bonnes conditions économiques. 
  
  
  
• Biomatériaux pour appareillage médical
  L'utilisation de matériaux en contact avec des tissus vivants se traduit par des exigences particulières, tout particulièrement la biocompatibilité. Les biomatériaux permettent de réaliser des prothèses orthopédiques, des organes artificiels ainsi que divers appareillages et des produits utilisés en ophtalmologie, odontologie urologie, etc. Le développement des marchés correspondants est fortement lié d'une part au vieillissement de la population, d'autre part aux accidents (transports, pratique sportive).
  
  
  

• Cartographie des génomes
  La cartographie des génomes a pour but de définir l'inventaire complet des gènes d'un génome. Les recherches portent sur le génome humain mais aussi d'autres organismes: animaux (vache, porc, souris, insectes...), plantes (colza, tournesol, maïs, soja, riz...), micro organismes. Dans le domaine de la santé humaine, la cartographie des génomes des parasites et l'identification des gènes humains impliqués dans une pathologie permettent le développement d'approches et d'outils nouveaux. La cartographie du génome est également un point de passage obligé pour les filières de sélection animales, végétales et microbiologiques (par exemple levures de boulangerie et de brasserie).
  
  
  
• Conservation des aliments
  Ces technologies ont pour objectif l'allongement de la durée de conservation des aliments tout en préservant de bonnes qualités organoleptiques. Il s'agit notamment de l'utilisation: - de hautes pressions (4 000 à 8 000 bars) - de l'ionisation, - des ultra-sons, - de la température (stérilisation).
  
  
  
• Extraction, séparation, purification
  A mesure que la gamme des molécules issues des biotechnologies s'étend, les techniques d'extraction, de purification et de séparation, qui constituent l'aval du procédé de fabrication, prennent de l'importance en raison de la complexité chimique des systèmes cellulaires qui synthétisent ces molécules. Ces techniques conditionnent les performances industrielles et déterminent la qualité du produit final. Les principaux procédés étudiés peuvent être classés en plusieurs catégories: extractions, centrifugations, procédés électrocinétiques, procédés de séparation membranaire.
  
  
  
• Imagerie médicale
  Parmi les principales technologies d'imagerie médicale, souvent complémentaires mais parfois concurrentes, on trouve: - la radiologie numérisée, - la tomodensimétrie X, - les scanners, - l'imagerie par résonance magnétique, - les ultra-sons (échographie, techniques basées sur l'effet Doppler).
  
  
  
• Matières premières végétales à haut rendement pour les biocarburants
  Des travaux portent sur la mise au point de nouvelles espèces végétales à haut contenu énergétique. L'utilisation de matières premières agricoles présente a priori des avantages en matière de protection de l'environnement ou d'indépendance énergétique, mais les problèmes économiques à résoudre restent considérables.
  
  
  
• Médicaments recombinants
  L'identification des gènes impliqués dans le fonctionnement normal de l'organisme et dans les maladies humaines, le développement de systèmes permettant de les transférer et de les exprimer dans les cellules ont ouvert la voie à la production de médicaments recombinants (basés sur l'ADN recombinant, c'est-à-dire fourni par recombinaison de fragments d'ADN d'origines différentes). Les principaux objectifs de ces recherches sont les cancers, les maladies infectieuses et les maladies dégénératives (Parkinson, Alzheimer).
  
  
  
• Méthodes rapides de détection microbiologique
  Les progrès de la biologie moléculaire favorisent le développement de kits de détection microbiologique qui permettent des contrôles quantitatifs avec un temps de réponse plus court et une plus grande simplicité de mise en oeuvre. Détecter la présence de micro organismes, de produits chimiques, de métaux lourds et d'autres contaminants contribuera à améliorer la qualité sanitaire de la chaîne alimentaire.
  
  
  
• Microbiologie prédictive
  La microbiologie prédictive permet de prédire la croissance des populations microbiennes contenues dans un produit alimentaire en fonction, notamment, des traitements précédemment subis et des conditions logistiques de stockage et d'expédition.
  
  
  
• Modification génétique des plantes
  Le patrimoine génétique des plantes peut être modifié par addition d'ADN d'autres sources en utilisant les techniques du génie génétique. Ces modifications peuvent conférer diverses propriétés aux plantes (par exemple résistance aux rongeurs et parasites), améliorer la qualité des récoltes ou leur rendement. La technologie peut également trouver des applications pour la production de produits pharmaceutiques ou d'enzymes.
  
  
  
• Pharmacologie basée sur l'échange cellulaire
  Grâce aux progrès que le génie génétique a permis de réaliser dans la connaissance des mécanismes d'action thérapeutique, il devient envisageable de contrôler l'activité des facteurs circulants (hormones, notamment) qui délivrent aux récepteurs de la membrane de la cellule des messages à effet biologique que les récepteurs reconnaissent par un mécanisme de transduction. Une nouvelle pharmacologie devrait se développer sur ces bases, permettant de contrôler l'activité de bon nombre de cellules normales ou tumorales La recherche est particulièrement intense en ce qui concerne les maladies neuro-dégénératives et les cancers.
  
  
  
• Séquençage de l'ADN
  Chaque espèce (virus, bactéries, plantes, animaux) est caractérisée par son ADN, structure linéaire constituée d'un enchaînement de 4 monomères élémentaires (bases). La structure de l'ADN conditionne les protéines susceptibles d'être synthétisées par l'organisme considéré ainsi que les mécanismes de régulation de son expression, et donc la physiologie de cet organisme. Le séquençage de l'ADN vise à déterminer cette structure. Son automatisation devrait raccourcir significativement cette opération actuellement très longue.
  
  
  
• Sondes moléculaires
  Une sonde moléculaire reconnait une séquence donnée d'ADN. Les sondes moléculaires sont aujourd'hui utilisées comme outils de diagnostic, principalement de maladies infectieuses (en particulier de maladies sexuellement transmissibles). Elles pourraient élargir leurs possibilités dans ce domaine mais aussi, à l'avenir, trouver des applications thérapeutiques.
  
  
  
• Substituts du sang
  Les substituts du sang sont des produits artificiels susceptibles de remplacer le sang lors d'interventions chirurgicales ou de transfusions. Leur développement pourrait éliminer les risques de contamination virale et permettre de s'affranchir des problèmes de compatibilité de groupes sanguins.
  
  
  
• Suppléance cardiaque
  Les systèmes de suppléance cardiaque régulent le rythme de pulsation. Ils apportent une assistance temporaire ou permanente à une défaillance liée à une opération ou résultant de crises aigües. Les principaux développements concernent les stimulateurs cardiaques implantables pour le traitement d'une part de la tachycardie d'autre part de la tachycardie et de la fibrillation.
  
  
  
• Système de production des protéines recombinantes
  Pour produire une protéine recombinante (que l'organisme exploité ne synthétise pas naturellement), il faut mettre au point un système de production et, si possible, l'optimiser (rendements, coûts de production). Ces technologies sont donc indispensables à l'industrialisation des produits issus du génie génétique (vaccins, tests de diagnostic, protéines à visée thérapeutique, kits d'identification en microbiologie, enzymes). Parmi les principaux systèmes à l'étude, on trouve des bactéries des levures et champignons filamenteux, des cellules d'insectes, des animaux transgéniques, des plantes recombinantes, etc.
  
  
  
• Technologies liées à l'hospitalisation à domicile
  Les technologies liées à l'hospitalisation à domicile sont celles qui apportent des aides à la vie quotidienne des patients ou des personnes dépendantes. Elles concernent des appareils de surveillance et d'enregistrement des paramètres de santé, ainsi que des systèmes thérapeutiques (par exemple hémodialyse à domicile). Le développement de ces technologies est lié au souci de maîtrise des dépenses de santé, qui tend a privilégier les soins à domicile des lors que le séjour à l'hôpital n'est pas considéré comme obligatoire.
  
  
  
• Technologies peu invasives d'intervention médicale
  Les technologies peu invasives d'intervention médicale visent plusieurs objectifs: améliorer la sécurité et la précision dans la réalisation des actes médicaux, obtenir une meilleure "productivité" des actes par le développement de techniques qui permettent à la fois de repérer les lésions et de les traiter, offrir une meilleure qualité de vie aux patients. Le domaine technologique comprend notamment la "chirurgie par agent physique" (utilisation d'un agent physique tel que le laser en substitution de l'intervention classique avec bistouri) et la "chirurgie minimale" (qui limite à l'extrême la voie percutanée). 
  
  
  
• Thérapie génique
  La thérapie génique désigne l'ensemble des procédés qui visent à introduire in vivo ou in vitro un gène normal dans des cellules où le même gène, anormal, provoque un déficit fonctionnel à l'origine d'une maladie, ou à introduire un gène codant une protéine ayant une action antitumorale dans les cellules cancéreuses ou antivirale dans les cellules infectées par un virus pathogène.
  
  
  
• Vaccins issus du génie génétique
  Le génie génétique peut permettre la production de vaccins en utilisant les techniques de l'ADN recombinant (c'est-à-dire formé par recombinaison de fragments d'ADN d'origines différentes). Ces vaccins devraient être plus efficaces (parce que plus ciblés) et plus sûrs que les vaccins préparés par les techniques classiques.

• Décontamination et réhabilitation des sols pollués

  Les procédés de décontamination des sols peuvent être regroupés selon deux familles distinctes : d'une part, celles qui font intervenir un traitement "ex situ" pour certains polluants et, d'autre part, celles qui autorisent une décontamination "in situ" des sols pollués. Ces deux familles ne constituent pas des groupes de solutions alternatives: chacune correspond à des contraintes spécifiques résultant à la fois de la nature des polluants, des objectifs de dépollution et du contexte environnemental. Parmi les principaux traitements, on trouve l'excavation, l'extraction hydraulique, l'extraction assistée par des souches bactériennes, la vaporisation assistée.

• Epuration biologique des eaux et traitement des boues

  Les stations d'épuration des eaux usées utilisent généralement des techniques d'épuration biologique avec, en complément, des traitements d'élimination des matières azotées et phosphatées. Il faut également traiter les boues.

• Inertage et stockage des déchets nucléaires

  Les déchets nucléaires ultimes sont conditionnés sous forme solide non dispersable. Cet "inertage" est réalisé par solidification dans des matrices minérales (ciments, béton) ou organiques (bitumes, résines), par compactage, par fusion (déchets métalliques) ou par vitrification pour les déchets à haute activité contenant des radionucléides à vie longue. Ces colis de déchets sont soit stockés dans un centre de stockage (déchets ne contenant pas de radionucléides à vie longue, soit en volume 90 % des déchets), soit entreposés en attente de l'ouverture d'un site de stockage profond définitif. L'optimisation de la gestion des déchets à vie longue, y compris les études relatives à une destruction partielle et à des réductions de volume avant conditionnement et stockage, constitue un facteur important d'acceptabilité de l'industrie électronucléaire.

• Inertage et stockage des déchets ultimes

  Les technologies d'inertage et de stockage des déchets ultimes s'appliquent aux résidus des filières de valorisation ou de destruction, à l'exclusion des déchets nucléaires. Ces déchets contiennent souvent des éléments toxiques ou dangereux dont l'élimination doit faire l'objet d'un contrôle spécifique. Lorsque l'incinération n'est pas possible, il faut recourir à des traitements physico-chimiques (neutralisation, décyanuration, déchromation, échange d'ions, déshydration et/ou solidification des boues, etc.) pour inerter les déchets avant leur stockage dans un centre d'enfouissement technique.

• Métrologie appliquée à l'environnement

  L'instrumentation pour l'environnement s'intéresse à l'état des pollutions dans les différents milieux (eau, air, sols et déchets solides). Elle doit être capable d'effectuer la mesure sélective de polluants spécifiques, souvent à de très faibles concentrations. Le bruit nécessite également une métrologie adaptée. La demande porte particulièrement sur des capteurs et analyseurs plus adaptés au fonctionnement en milieu industriel et sur le terrain, c'est-à-dire plus automatisés, plus fiables en exploitation, nécessitant moins de maintenance, intégrables au sein de systèmes complets ou avec les automates existants en contrôle de procédés.

• Modélisation et impact des polluants

  Il existe un besoin très fort d'une part de caractériser les procédés et produits industriels du point de vue des émissions directes ou indirectes de polluants, d'autre part de prévoir et d'évaluer l'impact de ces émissions sur l'environnement tant au niveau local qu'à un niveau plus global. Parmi ces techniques, on trouve en particulier le bilan écologique. Un bilan écologique analyse l'impact d'un produit sur l'environnement sur l'ensemble de son cycle de vie, depuis les matières premières nécessaires à sa fabrication jusqu'à sa destrudion. Il dresse un inventaire quantitatif des flux de matières et d'énergie d'un système.

• Nettoyage sans effluents

  Les techniques de nettoyage sans effluents sont d'autant plus importantes que des législations ou des accords internationaux prévoient le remplacement des solvants chlorés et des CFC. Il existe des techniques en phase aqueuse qui impliquent le traitement et le recyclage des eaux usées. D'autres voies sont le CO2 supercritique, les plasmas à haute pression, le nettoyage au laser, etc.

• Recyclage des polymères

  Des qualités des polymères (et particulièrement des matières plastiques), qui sont appréciées lors de leur utilisation (imputrescibilité, résistance aux agents chimiques...), deviennent souvent des inconvénients lorsqu'il s'agit de gérer les déchets qu'ils constituent. Les caractéristiques de ces déchets sont très variables selon qu'ils proviennent de l'industrie de transformation ou qu'ils sont issus de la masse des déchets de toute nature collectés par différents systèmes. Dans le second cas, les problèmes posés sont particulièrement complexes (identification et tri, compatibilité, etc.). Le recyclage n'est souvent possible que pour des usages dégradés. Son intéret économique reste problématique.

• Stockage souterrain des déchets

  Pour éliminer certains déchets très toxiques (notamment du fait d'une forte solubilité), mais solides et stables, la seule solution acceptable est actuellement le stockage souterrain dans des sites géologiquement sûrs. Les déchets éliminables par cette filière sont essentiellement les produits toxiques de laboratoires, certains déchets organométalliques, les sels de trempe cyanurés, les déchets arséniés non recyclables.

• Traitement des déchets urbains

  Le traitement concerne des quantités de déchets d'autant plus croissantes que les dispositions législatives et règlementaires prévoient l'arrêt de la mise en décharge. Les principales technologies concernées sont l'incinération avec ou sans récupération d'énergie, la pyrolyse, le compostage et le recyclage. Les exigences environnementales (par exemple traitement des fumées) se renforcent. La valorisation des déchets reste un problème difficile.

• Traitement et contrôle de la qualité de l'eau potable

  L'eau distribuée doit satisfaire en permanence plusieurs types de conditions : ne contenir aucun organisme parasite ou pathogène pouvant provoquer des maladies, respecter de sévères limites de concentration en substances toxiques ou indésirables, satisfaire les exigences des utilisateurs (goût, absence d'odeur). Les efforts portent en particulier sur la détection de polluants à l'état de traces, l'élimination des nitrates et des pesticides et la diminution de sous produits de la chloration. Les procédés mis en oeuvre, souvent de manière combinée, sont notamment l'oxydation, l'adsorption et divers types de filtration membranaire.

• Tri, stockage et compactage des déchets urbains

  Préalablement à leur traitement, les déchets urbains doivent être triés, stockés et compactés. Les technologies mises en oeuvre ne sont pas nécessairement très élaborées. La mécanisation des opérations se heurte à des problèmes techniques, mais aussi à des problèmes de rentabilité économique.

• Utilisation des filières transversales pour la destruction des déchets

  L'utilisation de filières transersales pour la destruction des déchets présente a priori un grand intérêt économique, à condition de ne pas perturber le bon fonctionnement des installations concernées (fours de cimenteries ou de sidérurgie, centrales thermiques, etc.).

Transports
 

• Amélioration de la recyclabilité des véhicules

  Le problème majeur de la recyclabilité des véhicules automobiles est celui du traitement des matières plastiques. On trouve dans un véhicule automobile une dizaine de matériaux plastiques différents et certaines pièces de carrosserie sont en matériaux composites. Les difficultés à résoudre sont le tri et le recyclage des matériaux obtenus après démontage. Les solutions passent par une meilleure conception des véhicules afin de réduire le nombre de matériaux plastiques et d'améliorer l'accessibilité des pièces pour faciliter le démontage.

• Batteries pour véhicule électrique

  Le marché de la voiture électrique est fortement dépendant des améliorations de la source d'énergie. En effet, dans un véhicule électrique, la puissance et l'autonomie sont essentiellement liées aux caractèristiques de la batterie. Seule la batterie au plomb est industrialisée à grande échelle. Equipé d'une telle batterie, le véhicule électrique a une autonomie d'environ 60 km (pour une masse de batterie d'environ 240 kg). Le développement de ce marché passe par la mise au point de batteries de plus grande énergie massique. De nouveaux couples électrochimiques sont à l'étude: cadmium-nickel, sodium-soufre, lithium-carbone. Les progrés attendus concernent à la fois la densité d'énergie, la densité de puissance et la durée de vie (nombre de cycles possibles).

• Climatisation des véhicules

  La climatisation des véhicules est une des réponses à l'attente de confort des utilisateurs. C'est un système qui permet de maintenir automatiquement une température et un degré d'humidité constants à l'intérieur du véhicule, quelle que soit la température extérieure. Les efforts de développement portent surtout sur une réduction de la consommation énergétique de ces systèmes.

• Composants électroniques de très forte puissance

  Les composants électroniques de très forte puissance (de 100 kW à plus de 1000 kW) sont utilisés pour le contrôle de l'énergie. Les principaux domaines d'application sont le matériel ferroviaire et le contrôle industriel pour la commande de gros moteurs.

• Conception de poste de contrôle et de pilotage de véhicules

  La conception de poste de contrôle et de pilotage de véhicules (que ce soit avion, train à grande vitesse, voiture ou camion) doit en faciliter l'utilisation, l'objectif majeur étant la sécurité. Seront utilisés divers savoir-faire ou technologies. L'ergonomie agit sur la définition des différents modes d'interface homme-machine, comme la présentation des informations et leur visualisation ou la forme et la place des différents organes de commande. Un système d'aide à la décision, très utile face à la multiplication des informations disponibles, aura recours à l'intelligence artificielle. Il faut également prendre en compte les conséquences d'éventuelles défaillances humaines, d'oú la nécessité, par exemple, de prévoir de nouveaux dispositifs analysant l'état de veille du conducteur.

• Contrôle de la gestion dynamique des flux routiers

  Les problèmes de congestion urbaine, notamment, imposent le développement du contrôle et de la gestion dynamique des flux routiers. Il s'agit de concevoir des dispositifs électroniques informant l'automobiliste en temps réel de l'état des routes. Le système RDS (Radio Data System) est le précurseur de ces futurs systèmes. Des capteurs, des caméras, des radars et d'autres appareils enregistreront les mouvements du trafic routier et transmettront ces informations à des ordinateurs centraux. Les centres de contrôles adapteront la signalisation et les feux de circulation, mais aussi informeront les automobilistes afin d'optimiser les flux de circulation.

• Diminition de la consommation de carburant des moteurs

  La diminution de la consommation de carburant des moteurs, outre qu'elle permet une économie du coût d'exploitation du véhicule, s'inscrit dans le cadre de la lutte contre la pollution. L'utilisation de l'injection directe et le contrôle électronique du moteur sont les points essentiels.

• Matériaux absorbants pour tenue aux chocs

  En matière de transport, la sécurité est une exigence de plus en plus forte. Aussi, les technologies permettant une meilleure tenue aux chocs deviennent importantes. Il s'agit de développer des matériaux à haute résistance, mais surtout de concevoir des structures qui permettent d'absorber l'énergie due au choc.

• Moteur (à combustion) propre

  Les limites d'émission des voitures neuves ont, entre 1970 et 1994, été divisées par 10 ou 20 selon les polluants. Cette évolution va se poursuivre : les développements autour du thème du moteur propre (à essence ou diesel) devront donc continuer. A moyen terme, ces travaux consisteront surtout à optimiser les solutions existantes de dépollution. Les actions devraient principalement porter sur l'amélioration des chambres de combustion, du système de distribution, du système d'allumage et du traitement des gaz d'échappement. Les recherches reposent, en partie, sur une modélisation plus performante (donc une meilleure connaissance des phénomènes à traiter).

• Positionnement des véhicules

  Le positionnement des véhicules est l'élément essentiel de l'aide à la navigation. Grâce à des capteurs de localisation du véhicule, une carte numérisée embarquée et un calculateur d'itinéraire, les systèmes d'aides à la navigation doivent permettre aux conducteurs de véhicules de repérer leur position sur un écran et leur indiquer le meilleur chemin à suivre pour atteindre leur destination.

• Réduction de la masse des véhicules automobiles

  Une diminution de 10 % du poids d'un véhicule automobile se traduit par une réduction de la consommation de carburant d'environ 5 % en moyenne et de 10 % en ville. Toute la difficulté pour les constructeurs est d'alléger la voiture sans toucher à l'espace, au confort et à la sécurité. L'utilisation de nouveaux matériaux, tels que les tôles "sandwiches" ou les matériaux composites, de l'aluminium, du magnésium, des aciers de haute résistance devrait permettre des gains de poids significatifs. Il sera également nécessaire d'optimiser le dessin des caisses et des pièces mécaniques pour tirer le meilleur parti de ces avancées techniques.

• Réduction des bruits aérodynamiques (avions, trains à grande vitesse)

  Le problème du bruit aérodynamique est un problème majeur des systèmes de transport à grande vitesse (TGV, avions). A partir d'une certaine vitesse, le bruit aérodynamique augmente beaucoup plus vite que toutes les autres sources de bruit. En matière ferroviaire, le bruit tient à la coexistence de deux composantes : un bruit de roulement, émis à la fois par le matériel et l'infrastructure ; un bruit aérodynamique, dû aux écoulements d'air autour du train. Dans le domaine aéronautique, le bruit de roulement correspond aux bruits des moteurs. La connaissance et la modélisation du bruit aérodynamique sont moins avancées que pour les autres sources de bruit. L'objectif est donc d'améliorer cette connaissance, de la traduire en modèles et de les valider pour rechercher des solutions concrètes permettant une réduction significative du bruit aérodynamique.

• Réduction du bruit des véhicules automobiles

  La réduction du bruit des véhicules automobiles vise à la fois à améliorer le confort de l'utilisateur et à lutter contre une nuisance de plus en plus mal acceptée par les riverains. La réduction passive du bruit est prise en compte lors de la conception du véhicule. Elle se traduit par l'emploi de matériaux absorbants, mais aussi par un dessin approprié de certaines pièces ou sous-ensembles (les pneumatiques, par exemple). La réduction active du bruit est au stade pré-industriel et concerne essentiellement les bruits internes. Il s'agit d'introduire un bruit en opposition de phase qui annule le bruit produit par le véhicule.

• Simulation et protection pour la compatibilité électromagnétique

  La banalisation des matériels électroniques et informatiques conduit, aujourd'hui, à une telle densité d'installation dans les véhicules que les phénomènes de parasitage risquent d'être de plus en plus nombreux, mais surtout dangereux. Le vocable de compatibilité électromagnétique (CEM) regroupe ces manifestations parasites. Il est essentiel de pouvoir simuler les conséquences électromagnétiques de l'intégration d'un matériel susceptible d'être à l'origine de perturbations. Ces matériels peuvent être de natures très diverses : émetteurs hertziens oscillateurs locaux, ordinateurs numériques, systèmes d'allumage des véhicules, composants électro mécaniques (relais, moteurs, etc.).

• Technologies roue-rail à très grande vitesse

  Pour le ferroviaire, la réduction des temps de parcours est un objectif majeur, en particulier vis-à-vis des modes de transports concurrents (automobile, mais surtout avion). Le TGV de nouvelle génération doit être capable d'une vitesse supérieure ou égale à 350 km/h. Cet impératif pose un certain nombre de problèmes techniques, dont les solutions sont rassemblées sous le vocable de technologies roue-rail. Il s'agit en fait des études relatives à la chaine de traction, au système de freinage, à la réduction du bruit de roulement, à la stabilité des boggies, à la suspension active.

• Alliages de polymères

  Les alliages de polymères sont des mélanges physiques ou des associations chimiques d'au moins deux polymères différents et de compatibilisants. On cherche à obtenir des propriétés plus élevées que celles des constituants (par exemple résistance mécanique, tenue en température) et/ou une mise en forme plus facile.

• Caractérisation et surveillance de l'endommagement

  Le suivi permanent de l'état des pièces pendant leur durée de vie améliore la disponibilité et la fiabilité des systèmes qui les incorporent (réacteurs, ailes d'avion, ouvrages d'art...) et réduit leur coût d'exploitation. La caractérisation et la surveillance de l'endommagement nécessitent la mise en place de méthodes et de moyens de contrôle (capteurs, notamment).

• Collage structural

  Le collage structural est l'assemblage par adhésif de pièces soumises à des contraintes sévères de nature mécanique ou liées à leur environnement de travail. Le choix de l'adhésif, la préparation des surfaces et le contrôle sont des points essentiels pour la maitrise du collage. Celui-ci permet souvent de simplifier les process industriels. Il trouve des applications dans tous les secteurs.

• Elaboration de composites à matrice organique

  Les matériaux composites à matrice organique sont constitués d'une matrice polymèrique (thermodurcissable ou thermoplastique) et d'un renfort fibreux (le plus souvent en fibre de verre, éventuellement en fibre de carbone ou en fibre aramide) qui améliore leurs propriétés mécaniques. Les travaux sur les divers procédés de mise en oeuvre ont principalement pour objectif la diminution des coûts (automatisation, réduction du temps de cycle) et l'amélioration des performances (on cherche notamment à réduire la dispersion des caractéristiques).

• Logiciels de modélisation complète des matériaux et de leurs procédés de mise en oeuvre

  Pour concevoir des pièces, définir les appareillages nécessaires à leur mise en oeuvre et déterminer les paramètres du procédé, on recourt à des logiciels de modélisation qui permettent de vérifier l'adéquation des moyens (matériau, procédé, machines de transformation, moules, etc.) au but poursuivi et d'évaluer les caractéristiques des pièces en fonctionnement. On peut ainsi éviter des essais dont la réalisation serait trop longue ou trop coûteuse).

• Matériaux adaptatifs

  Les matériaux adaptatifs, parfois aussi appelés intelligents, offrent à terme de considérables perspectives de développement en raison de leur réactivité et de la possibilité d'être commandés de l'extérieur. Ils sont capables de détecter les variations de leur environnement et de s'y adapter. Il peut s'agir, suivant les cas, de modifier les caractéristiques en fonction des sollicitations, de s'autoréparer ou encore de transmettre la charge de la fonction à un autre matériau plus apte à y répondre.

• Matériaux pour procédés pour hautes températures

  Certains procédés industriels, en particulier pour la production de métaux et superalliages, requièrent des températures de plus en plus élevées. Les matériaux utilisés sont généralement des céramiques, massives ou en revêtement.

• Nouvelles fibres textiles

  On cherche des fibres textiles susceptibles de conférer aux tissus des fonctionnalités et des caractéristiques nouvelles (par exemple pouvoir couvrant, anti transpiration, toucher agréable, entretien facile, résistance à la lacération, résistance au feu, résistance à la température pendant la mise en oeuvre, etc.) Il peut s'agir d'optimisation de fibres classiques mais aussi d'utilisations nouvelles, sous formes de fibres, de matériaux récemment développés ou encore de procédés nouveaux. Les débouchés se trouvent dans la mode, les vêtements de loisirs et de sports. Les nouvelles fibres peuvent cependant aussi être employées dans le secteur des transports (sièges automobiles ou ferroviaires) et trouver d'autres applications techniques.

• Polymères piézo-électriques, ferroélectriques et magnétiques

  Les polymères piézo-électriques permettent de transformer une énergie mécanique en énergie électrique. L'état actuel de la technologie limite les applications à la faible puissance. Le coût de production est encore élevé. A plus long terme, on peut envisager que d'autres polymères (ferroélectriques, magnétiques) puissent également commander des actions.

• Revêtements de surface multifonctions

  Les revêtements de surface correspondant à un ensemble de technologies diverses qui ont pour objectif de conférer aux pièces des fonctions multiples : résistance à l'abrasion, à la corrosion, protection thermique, propriétés tribologiques, propriétés tactiles, etc.). Les principaux procédés de revêtement sont: - par voie humide: l'électrolyse, l'électrophorèse, le dépôt chimique; - par voie sèche: le placage, le dépôt par projection, le rechargement, le dépôt chimique en phase vapeur, le dépôt physique en phase vapeur (évaporation, dépôt ionique, pulvérisation cathodique).

• Synthèse de molécules complexes

  Pour les besoins de l'industrie chimique (notamment agro-chimie et colorants) et, plus encore, de l'industrie pharmaceutique, on cherche à synthétiser par voie chimique des molécules organiques de plus en plus complexes. Il faut donc, dans les meilleurs délais, concevoir un schéma de production comportant plusieurs étapes qui aboutisse à une molécule donnée et puisse être industrialisé dans les meilleures conditions de fiabilité, de sécurité et de rentabilité.

• Composants électroniques de moyenne puissance

  Les composants électroniques de moyenne puissance (entre 100 W et 100 kW) sont utilisés pour le contrôle de l'énergie à moyenne puissance. Ils trouvent des applications dans la commande de moteurs et dans les alimentations en énergie, principalement pour l'automobile et l'électroménager.

• Contrôle commande des grands systèmes

  La gestion des grands systèmes, comme les réseaux de communication, de transport et de distribution de l'énergie, ou encore les raffineries et les centrales nucléaires, fait appel à des technologies de contrôle commande extrêmement complexes. Par exemple, dans les cas de l'exploitation d'un réseau électrique, le système de contrôle commande doit fournir une certaine marge de sécurité en cas d'incident tout en conduisant le réseau de façon optimale du point de vue économique. L'utilisation de l'intelligence artificielle tend à se généraliser dans la conduite de ces grands systèmes: par exemple pour l'analyse des alarmes, la remise en service, l'évaluation des risques, le diagnostic de fonctionnement...

• Conversion de la biomasse

  La biomasse, constituée de l'ensemble de la matière végétale, est une véritable réserve d'énergie. Les ressources en biomasse sont de trois types : la biomasse forestière, la biomasse agricole et la biomasse aquatique. Il existe deux technologies pour récupérer l'énergie contenue dans la biomasse, selon la nature de la matière végétale. La première, thermochimique, est adaptée aux matériaux secs comme le bois et la paille. La seconde, biologique, convient mieux aux produits humides. La filière thermochimique recouvre trois types de techniques de conversion: la combustion, la carbonisation et la gazéification. La filière biologique met en jeu des processus microbiologiques qui ont pour effet de dégrader la matière végétale. On distingue la fermentation méthanique, la fermentation alcoolique et la fermentation acétonobutylique.

• Eclairage domestique à faible consommation

  L'éclairage représente une consommation énergètique importante. le marché grand public est le plus important et il représente le principal "gisement" d'économies d'énergie. Des technologies reposant sur la fluorescence permettent, par rapport aux ampoules à incandescence traditionnelles, de réduire significativement la consommation et d'allonger la durée de vie.

• Maintenance des grands systèmes

  La maintenance des grands systèmes doit être pensée en fonction d'au moins deux de leurs caractéristiques : leur complexité et les conséquences économiques de leur arrêt pour cause d'incident ou de panne. La maintenance de ces grands systèmes s'appuie sur des outils d'aide au diagnostic, mais aussi d'assistance aux opérations de maintenance. Mais au-delà de cette maintenance corrective, il y a l'aspect plus important de la maintenance préventive qui vise à diminuer les risques de panne. L'utilisation de systèmes experts est une solution qui semble se développer de plus en plus.

• Nucléaire propre et sûr

  Les technologies nucléaires visent deux objectifs complémentaires: la réduction des déchets et l'accroissement de la sécurité. Si le nucléaire n'émet ni gaz à effet de serre tel que le dioxyde de carbone (CO2), ni polluant acide du type dioxyde de soufre (SO2) OU oxyde d'azote (NO2), les centrales nucléaires rejettent dans l'environnement de trés faibles quantités de produits radioactifs qui se diluent dans l'air ou dans l'eau. Ces rejets doivent être contrôlés et réduits au maximum. La fin du cycle nucléaire appelle des solutions spécifiques pour préserver l'environnement à long terme. La gestion des combustibles usés impose une destination finale satisfaisante. La sûreté est, à l'évidence, l'un des points majeurs soulevés par l'exploitation de l'énergie nucléaire à des fins civiles. Si le principe d'une centrale nucléaire peut paraître simple, en revanche les technologies mises en oeuvre sont complexes. Les phénomènes en présence (la maîtrise de la réaction en chaîne, notamment), les puissances en jeu font que la sûreté nucléaire est une exigence qui doit s'exprimer à tous les stades : de la conception à la construction et à l'exploitation.

• Photovoltaïque

  La conversion photovoltaïque permet d'obtenir de l'énergie électrique à partir de l'énergie solaire. La cellule photovoltaïque la plus courante utilise le silicium. Le développement de ce type de convertisseur énergétique repose essentiellement sur le choix des matériaux semi-conducteurs qui le composent, car de ce choix découle le coût de la cellule. Le silicium nanocristallin, très pur, est d'un rendement satisfaisant (environ 20 %) mais d'un coût prohibitif. Le silicium multicristallin, moins pur, est d'un coût moins élevé et d'un rendement plus faible. Le silicum amorphe permet d'obtenir des cellules d'un prix de revient intéressant, mais son faible rendement en limite l'application à des appareils de petite puissance. Sont à l'étude le tellure de cadmium (CdTe) et le cuivre-indium sélénium (CIS), ainsi que des procédés qui permettront d'obtenir un meilleur rendement.

• Production pétrolière par grands fonds

  La recherche de nouveaux gisements pétroliers ou gaziers se déplace vers des zones maritimes de plus en plus profondes. On considère qu'un tiers des réserves mondiales sont à grande profondeur d'eau (supérieure à 200 m). L'exploitation de ces gisements devrait doubler, pour représenter à la fin de cette décennie environ 50 % de la production off-shore. La majeure partie de la production off-shore provient, actuellement, de puits situés sur le plateau continental. Il existe deux types de technologies : - avec plate-forme ancrée (c'est la technologie utilisée aujourd'hui) ; - sans plate-forme (les installations sont posées sur le fond de la mer et les têtes de puits sont télécommandées depuis la surface. Des canalisations amènent le produit extrait vers une plate-forme classique située en eau moins profonde).

• Récupération optimisée du pétrole

  Afin d'améliorer le rendement des champs pétrolifères, il est indispensable de développer des techniques de récupération optimisée du pétrole. En effet, ce n'est qu'environ 20 % du volume de brut (selon la qualité de l'huile et du gisement) qui est récupéré par pompage (récupération primaire). La récupération assistée ou secondaire consiste à injecter de l'eau ou du gaz dans le gisement qui " pousse " le pétrole restant vers les systèmes d'extraction. Ces techniques permettent de récupérer, en moyenne, un tiers des réserves disponibles. La récupération tertiaire met en oeuvre es techniques dont certaines sont encore au stade expérimentale: injection de vapeur, d'hydrocarbures miscibles ou d'eau additionnée de divers produits chimiques. Ce type de récupération porte le taux d'extraction à 40, voire 50 %. D'importants progrès peuvent encore être accomplis.

• Stockage et transport du gaz naturel liquéfié

  Une fois extrait du sous-sol et épuré, le gaz naturel doit parvenir aux lieux de consommation: on utilise des gazoducs ou des navires méthaniers. Dans les gazoducs, le gaz circule sous pression et est recomprimé à des intervalles de 80 km environ. Le problème essentiel est celui de la détection des fuites éventuelles. Le transport du m_ éthane par voie maritime exige la liquéfaction du gaz à la pression atmosphérique et à une température de -160 C. Cette opération réduit de 600 fois le volume du méthane par rapport à son état gazeux. Ces navires utilisent des aciers et des alliages spéciaux. La consommation de gaz subissant des variations saisonnières importantes, le stockage doit amortir les à-coups de la demande. En France, deux techniques sont utilisées: le stockage en nappe aquifère profonde, entre 200 et 400 m, est la technique la plus répandue; le stockage en cavité saline, entre 900 et 1400 m, est un procédé plus récent.

• Traitement des fumées résultant de la combustion du charbon et des déchets

  En France, la part du charbon dans le marché énergétique résidentiel est très modeste: environ 2 %. Dans l'industrie, L'intérêt économique du charbon est remis en cause par l'évolution générale des prix de l'énergie. Le débouché essentiel actuel est celui des centrales électriques. Le charbon contribue pour 7,4 % à la production totale brute d'électricité, et il joue un rôle essentiel dans le " bouclage " du système énergétique lors des aléas climatiques et de la demande. La combustion (mais aussi la pyrolyse et la méthanisation) des différents types de déchets, urbains et industriels, permet de récupérer une partie de l'énergie qu'ils contiennent. Cette combustion se traduit par des émissions de composants plus ou moins polluants. Les techniques de traitement des fumées doivent limiter au maximum ces effets.