Dans un contexte de transition énergétique marqué par l’urgence climatique et la polarisation des débats, le nucléaire continue de cristalliser interrogations, oppositions et attentes. Directrice de la centrale nucléaire du Bugey, Elvire Charre, alumna INSA Lyon diplômée en 1994 et formée au sein du département génie électrique, partage sa vision d’une filière en transformation permanente, sommée de conjuguer exigence technique, responsabilité sociale et transparence démocratique.

Pilier historique du mix électrique français, le nucléaire est aujourd’hui au cœur de multiples transitions : énergétique, industrielle, sociétale. À la tête de la centrale du Bugey, Elvire Charre, alumna INSA Lyon, incarne un nucléaire en mouvement, fondé sur la sûreté, la pédagogie et la conviction que la transition se construit dans la durée, sur le terrain. « Nous devons à nos concitoyens d’ouvrir nos portes et d’expliquer ce que nous faisons. La transparence doit s’exprimer en permanence, y compris lorsque nous ne sommes pas satisfaits de nous-mêmes », assure-t-elle.

##20 – Comment le courant pourrait-il mieux passer ?

L’électricité est une énergie indispensable dans notre société. Cependant, sa transmission d’un endroit éloigné à un autre est difficile, car elle engendre des pertes d’énergie sur les lignes électriques. Le 4 octobre 2025 à l’occasion de la Fête de la science, le centre de recherche et d’innovation SuperGrid Institute nous a ouvert ses portes. Situé à Villeurbanne, il se concentre sur les moyens électriques du futur et notamment le développement du courant continu. Au travers d’explications sur les deux types de courants électriques communs, nous verrons quel est l’état des lieux ainsi que les pistes à envisager pour le futur.

Les pertes d’électricité s’expliquent par le type de courant qui est généralement utilisé. L’électricité que nous recevons chez nous arrive sous la forme de courant alternatif. Dans ce type de courant, les électrons suivent un mouvement de va-et-vient sur l’ensemble du circuit, provoquant une forme dite « sinusoïdale ». Il s’agit du type de courant qui est produit dans les centrales électriques. L’avantage est que l’intensité électrique délivrée va être variable et peut donc s’adapter aux besoins de nos appareils. Malheureusement, le transport de cette électricité va se heurter à des problèmes de pertes d’énergie tout au long de son parcours, sous la forme de chaleur.

Dans le courant alternatif, les électrons font des va-et-vient provoquant une forme dite « sinusoïdale ». ©MikeRun Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0

Il existe donc une alternative : le courant continu. Ici, les électrons se déplacent d’un point à l’autre du circuit de manière linéaire et dans une seule direction. Ce type de courant est principalement utilisé pour le stockage d’énergie. On va retrouver le courant continu dans les piles et batteries. Il est produit par une réaction chimique dans un circuit fermé. Le transport est ici beaucoup moins sujet à des pertes.

Dans le courant électrique continu, les électrons se déplacent d’un point à l’autre du circuit. © MikeRun Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0

Pourquoi le courant continu n’est-il pas plus développé ?

Pour modifier des infrastructures de courant alternatif en courant continu, cela nécessiterait des transformateurs dont le coût serait très important. Une autre solution serait de créer des infrastructures permettant une utilisation complète du courant continu, mais cela serait également très onéreux. Les pertes d’énergie lors du transport de courant alternatif sont donc ignorées. L’utilisation du courant continu pour le transport d’énergie ne serait financièrement intéressante que dans le cas de très grandes distances (d’un pays à un autre, par exemple).

Maquette du disjoncteur à courant continu développé par le SuperGrid Institute (échelle 1/6). © Maxime Tanghe

De plus, pour pouvoir démocratiser le transport de courant continu à très longue distance, des équipements sont nécessaires. C’est cette thématique principale qui est au cœur du travail du SuperGrid Institute. Par exemple, s’il y a un problème sur une ligne électrique, il faut pouvoir couper le courant. Les disjoncteurs traditionnels ne fonctionnent pas avec le courant continu, mais uniquement avec le courant alternatif. Il existe, cependant, des disjoncteurs pour courant continu, mais qui ne peuvent couper que de faibles intensités. Un projet du SuperGrid Institute est de développer un disjoncteur pour courant continu qui puisse arrêter des courants allant jusqu’à 20 kA ! Le développement et la mise sur le marché de ce type de disjoncteur pourraient permettre un développement plus important du courant continu dans le futur.

Par Maxime Tanghe, étudiant en Master 1 Information et Médiation Scientifique et Technique, Université Claude Bernard Lyon 1, avec Pop’Sciences.

Vieillissement du parc éolien, coûts de maintenance élevés, objectifs climatiques ambitieux : la fiabilité des éoliennes est devenue un enjeu stratégique. À l’INSA Lyon, des chercheurs apprennent à lire les signaux vibratoires des machines pour anticiper les pannes et prolonger leur durée de vie.

Mieux vaut prévenir que guérir. La filière éolienne doit aujourd’hui faire face à un tournant majeur. Le parc existant en Europe est vieillissant : 50 % des éoliennes au Danemark ont plus de 15 ans, 40 % en Allemagne et, à ce stade seulement, 5% en France. D’ici à 2050, de nombreuses éoliennes devront encore être installées pour faire augmenter la part des énergies renouvelables et contribuer ainsi à l’atteinte de l’objectif de neutralité carbone d’ici à 2050.

Dans ce contexte, la fiabilité des machines et leur maintenance sont des enjeux cruciaux. Anticiper les défauts de fonctionnement des éoliennes c’est intervenir au meilleur moment avant l’éventuelle panne pour éviter des dégâts majeurs et des coûts très importants, jusqu’à 450 000 euros rien que pour une boîte de vitesse d’une éolienne.

Au sein du Laboratoire de Vibrations Acoustique (LVA) de l’INSA Lyon, des chercheurs, pilotés par Jérôme Antoni, enseignant-chercheur au LVA et co-responsable (avec Didier Rémond du LAMCOS), du projet européen MOIRA (Monitoring Large-Scale Complex Systems), travaillent sur des méthodes mathématiques pour mieux percevoir les signaux vibratoires des machines et ainsi mieux anticiper les anomalies. Décryptage.

« Nous traitons ce que l’on appelle le signal vibratoire via des modèles mathématiques. Et chacun de ces signaux constitue une preuve de l’état de santé de ces machines tournantes », explique Jérôme Antoni, enseignant-chercheur au LVA.

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Prisés pour leur stabilité chimique et leur haute résistance, les matériaux silicones sont omniprésents dans notre quotidien. Toutefois, une fois usagés, peu de chance pour que ceux-ci soient recyclés car l’incinération et l’enfouissement sont privilégiés. Pour François Ganachaud, chercheur au laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP) (2), le véritable enjeu de leur recyclage réside autant dans le procédé que dans la chaîne logistique en amont de celui-ci.
Avec une société spécialisée dans les silicones pour manchons orthopédiques, COP Chimie, l’IMP tente de donner une autre vie aux silicones issus des déchets de fabrication, à travers une filière de recyclage des rebuts.

Le recyclage du silicone : énergivore ?
Polymère connu pour ses propriétés de stabilité et de résistance, le silicone est un matériau très indiqué en intégration dans des orthèses ou des prothèses « En orthopédie, l’intérêt du silicone est multiple, en particulier pour les membres résiduels des personnes amputées : c’est une matière qui adhère bien à la peau, sans la léser, qui est souple et permet donc une transition confortable entre la peau et la partie rigide de la prothèse » explique François Ganachaud. Leur recyclage chimique, tel qu’envisagé aujourd’hui par la plupart des acteurs, est onéreux et énergivore. Il consiste à chauffer la matière réduite en granules, à haute température et en présence de différents acides ou bases, pour casser ainsi les liaisons moléculaires et revenir à la molécule de départ. « Une fois ces cycles reformés et purifiés, il faut à nouveau refaire le polymère puis le matériau. C’est à la fois long et coûteux. « Face à l’enjeu énergétique qu’implique la dépolymérisation des silicones, nous proposons une autre alternative. Et si, au lieu de dégrader la matière pour revenir au monomère, on préférait simplement dissoudre le matériau afin de réutiliser ce nouveau mélange plus rapidement ? » (…)

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La biomasse désigne l’ensemble des matières organiques, d’origine animale ou végétale, susceptibles d’être converties en énergie. En tant que source renouvelable, elle représente une alternative prometteuse aux énergies fossiles, permettant de réduire les émissions de carbone tout en valorisant les déchets naturels. À l’aide d’exemples concrets, découvrez comment les scientifiques étudient l’utilisation de la biomasse pour remplacer les combustibles fossiles et contribuer ainsi à la transition vers une économie plus durable et respectueuse de l’environnement.

Les 15, 16 et 17 novembre 2024, Les Échappées inattendues du CNRS ont investi le Collège Truffaut, lieu de vie créatif dédié à la bande dessinée en plein cœur des Pentes de la Croix-Rousse à Lyon. À ceux qui affirment ne pas raffoler de science, le CNRS a relevé le défi avec ce festival scientifique teinté de BD en proposant l’exploration, la découverte, l’émerveillement, la rencontre et le partage ! Cette micro-conférence a été enregistrée le 17 novembre 2024.

> Intervenants :

• 00:00 « Microalgues : un biocarburant à l’ère post-fossile » par Christophe Geantet, chercheur CNRS en chimie à l’Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IRCELYON, CNRS | Université Claude Bernard Lyon 1)
• 14:54 « L’hydrogène bas carbone à partir de biomasse, c’est possible ? » par Philippe Vernoux, chercheur CNRS en chimie à l’Institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IRCELYON, CNRS | Université Claude Bernard Lyon 1)

Pour réussir sa transition vers une mobilité décarbonée, la France dépend encore de l’importation de matériaux critiques, comme le lithium et le cobalt. Face à cette dépendance qui sous-tend de nombreux enjeux socio-économiques et écologiques, la recherche d’alternatives pour sécuriser ces ressources se fait urgente.

Parmi l’une des solutions viables : le recyclage des objets riches en métaux grâce à un procédé de biolixiviation. À partir de bactéries, cette technique consiste à faire « digérer » des gisements secondaires, des déchets riches en métaux, par des organismes vivants, pour séparer les composés. Si la création d’une filière dédiée pourrait mettre plusieurs décennies à voir le jour, des initiatives sont en cours de développement dans les laboratoires. C’est le cas au laboratoire DEEP(1) de l’INSA Lyon, où Bruno Sialve, enseignant-chercheur et Gabrielle Deslandes, doctorante, explorent la voie biologique pour récolter les métaux des batteries en fin de vie de véhicules électriques.

De la nécessité d’une solution durable pour le recyclage des batteries
L’électrification est l’un des leviers qui participent à la transition d’une mobilité décarbonée. Seulement, pour faire rouler des véhicules à faible émission, il faut produire des batteries. Et pour produire des batteries, il faut des éléments particuliers tels que le lithium, le cobalt ou le nickel. Derrière ces éléments se cachent des impacts environnementaux et des enjeux sociaux très lourds : pollution des sols et des eaux, violations des droits de l’homme dans certains pays contrôlant la majeure partie de ces matières et risques géopolitiques majeurs. Dans ce contexte, recycler ces métaux devient donc une priorité pour limiter cette dépendance, et réduire les coûts écologiques de leur extraction. « Par ailleurs, une directive européenne va inciter d’une part à récupérer le lithium dans les batteries usagées (50 % d’ici à la fin de 2027 et 80 % d’ici à la fin de 2031) et d’autre part à inciter les fabricants à utiliser au moins 6% de lithium recyclé dans les nouvelles batteries. Dès 2031, ce règlement s’appliquera aussi à d’autres métaux stratégiques, avec des taux requis de 16 % pour le cobalt, 85 % pour le plomb et 6 % pour le nickel(2), une raison de plus pour accélérer notre capacité à recycler ces objets », met en contexte Bruno Sialve.

Différents processus de recyclage déjà à l’épreuve
Plusieurs méthodes de recyclage sont déjà connues et éprouvées. D’abord, la pyrométallurgie qui consiste à fondre les résidus de batteries pour séparer les métaux par fusion. (…)

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Ressource #5 du dossier Pop’Sciences – CNRS : « Physique : une recherche multimillénaire, sans cesse renouvelée »
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Un projet de recherche allie chimie et physique pour exploiter les propriétés de la lumière et du molybdène, métal abondant et peu coûteux, afin de catalyser des réactions chimiques clés dans le cadre de la transition énergétique. 

Poudre de clusters métalliques de molybdène sous irradiation UV-A pour des applications dans le domaine de l’énergie (éclairage, affichage) © Jean-Claude MOSCHETTI / ISCR / CNRS Images

La photocatalyse est un procédé qui permet d’accélérer une réaction chimique grâce à l’absorption de lumière. Une technique qui peut être appliquée de manière intéressante dans le contexte de la transition énergétique, notamment dans l’optique de piéger chimiquement du CO₂, un des gaz à effet de serre les plus notoires. Habituellement, le catalyseur utilisé est à base de dioxyde de titane (TiO₂), auquel de l’or ou du platine peuvent être ajoutés pour doper le procédé de manière significative. Mais la classification du TiO₂ comme « cancérogène possible » et le coût excessif ainsi que la rareté des deux autres métaux nobles incitent la communauté scientifique à chercher des alternatives.  

C’est le chemin que prend un consortium de chimistes et de physiciens de l’Institut lumière matière à Lyon¹ et de l’Institut des sciences chimiques de Rennes², avec leurs travaux sur des agrégats de molybdène, un métal blanc argenté peu onéreux, abondant et qui présente un potentiel de catalyse prometteur. 

Un matériau catalyseur joue le rôle d’intermédiaire dans une réaction entre deux réactifs, en facilitant la réaction sans besoin d’apporter trop d’énergie.

Dans le cas de la photocatalyse, l’apport d’énergie se fait par l’absorption de photons. 

L’originalité de ces recherches, auxquelles participe Luke MacAleese, chercheur à l’Institut lumière matière, réside dans une approche pluridisciplinaire du sujet à la frontière de la chimie et de la physique. Des scientifiques des deux disciplines se sont associés pour « explorer et comprendre les mécanismes réactionnels élémentaires associés à cette famille de catalyseurs ». Leur méthode fait intervenir différentes techniques de pointe : la spectrométrie de masse de type piège à ion – voir plus bas – en association avec des rayonnements laser induisant des photons dont les longueurs d’onde se situent dans les domaines de l’ultraviolet (100 nm – 400 nm), du visible (400 nm – 750 nm). 

La photocatalyse utile à la production d’énergie décarbonnée / © Émilie Josse

Tendre un piège à ion  

Le premier défi consiste à sélectionner et attirer les ions d’agrégats de molybdène dans un piège radiofréquence. Ce piège est rempli d’un gaz inerte (hélium) et d’une proportion parfaitement contrôlée d’un réactif à tester comme le dioxygène (O₂) ou le dioxyde de carbone (CO₂).  Cette approche permet à Luke MacAleese et ses collègues chimistes « d’observer les agrégats évoluer dans cet environnement très contrôlé, durant des temps de réaction longs, jusqu’à plusieurs dizaines de secondes ». Grâce à la spectrométrie de masse et aux lasers, les scientifiques peuvent sélectionner un ion à partir d’un mélange complexe, caractériser sa masse, puis « sonder sa réactivité spécifique ».  

Cette technique d’analyse repose sur la détection et la séparation d’ions en fonction de leur rapport masse/charge, comme un trieur de pièces de monnaie qui séparerait les pièces en fonction de leur poids. La spectrométrie de masse fournit des informations sur la composition élémentaire des différents ions présents dans l’échantillon et leur abondance relative. Ce faisant, elle révèle des informations cruciales sur les mécanismes réactionnels et le cycle catalytique de nouvelles espèces métalliques, telles que les agrégats de molybdène. 

La spectrométrie de masse pour caractériser les catalyseurs / © Émilie Josse

Comprendre et optimiser les processus catalytiques 

Pour Luke MacAleese, il est « beaucoup plus rationnel d’améliorer les propriétés d’un catalyseur en comprenant les étapes qui sous-tendent le procédé ». Les physiciens et les chimistes s’attachent donc à étudier comment un réactif se lie au catalyseur, ce qu’il provoque, comment il réagit, et quels sont les intermédiaires potentiels au processus chimique de catalyse. « Nous cherchons également à connaitre le spectre d’absorption des agrégats de molybdène », poursuit-il. Cette étape de la recherche est essentielle puisqu’elle permet d’évaluer leur capacité à absorber la lumière et à « atteindre des états excités ». C‘est seulement dans ces états que peuvent se déclencher des réactions chimiques avec d’autres réactifs présents dans leur environnement, comme le CO₂ ou l’eau.  

Connaitre précisément ce spectre d’absorption permet d’étudier l’efficacité des agrégats de molybdène et d’optimiser leur activité catalytique. Par exemple, en ajustant la longueur d’onde de la lumière utilisée pour irradier les clusters, les scientifiques peuvent cibler spécifiquement les transitions électroniques qui mènent aux états excités les plus réactifs et améliorer ainsi les performances photocatalytiques. 

La transition énergétique en ligne de mire 

Ces travaux ouvrent la voie à des applications potentielles dans le domaine de l’énergie renouvelable et de la réduction des gaz à effet de serre. En effet, les résultats obtenus jusqu’à présent montrent que les clusters de molybdène pourraient être de bons candidats « photo-catalyseurs » pour deux réactions chimiques utiles à la production d’énergie décarbonée. Il s’agit de la production d’hydrogène par photolyse de l’eau et de la conversion (réduction) du CO₂ en produit chimique de base comme le méthanol (CH₃OH). Les scientifiques ont notamment observé une potentielle rupture de liaison carbone-oxygène pendant le processus d’irradiation d’agrégats réduits (riches en électrons) et très réactifs avec l’oxygène. Ces résultats prometteurs laissent espérer qu’il sera également possible de réduire le CO₂ par liaison avec ces clusters photo-excités.  

« D’autres expériences doivent être menées pour confirmer et approfondir ces résultats », tempère immédiatement le physicien lyonnais. À l’heure actuelle, ces agrégats de molybdène sont en effet faiblement catalytiques comparativement aux alternatives incorporant de l’or ou du platine. Cependant, les scientifiques sont déterminés à poursuivre leurs travaux fondamentaux afin de comprendre l’origine de la réactivité de ces clusters, d’optimiser leur composition et d’atteindre, à terme, des rendements exploitables.  

La transition énergétique repose sur trois piliers : la sobriété, l’efficacité énergétique et la décarbonation des procédés techniques polluants. Les travaux du consortium lyonno-rennais s’inscrivent pleinement dans cette dernière catégorie. Ils témoignent de l’importance de la recherche fondamentale et des collaborations interdisciplinaires pour relever les défis énergétiques et environnementaux auxquels notre société est confrontée. 

Article rédigé par Samuel Belaud, journaliste scientifique – juin 2024

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[1] Unité de recherche CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1.

[2] Unité de recherche CNRS, ENSC Rennes, Université Rennes.

Ces recherches ont été financées en tout ou partie, par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) au titre du projet ANR-Photocat-AAPG2020. Cette communication est réalisée et financée dans le cadre de l’appel à projet Sciences Avec et Pour la Société – Culture Scientifique Technique et Industrielle pour les projets JCJC et PRC des appels à projets génériques 2020 (SAPS-CSTI-JCJ et PRC AAPG 20).