1ère Chaire industrielle du CEMEF

les bioplastiques en tête d’affiche

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A une époque où les plastiques sont présents dans chaque espace de nos vies, aborder leur mise en oeuvre autrement devient un sujet essentiel.

Tatiana Budtova, enseignant-chercheur du CEMEF, part à la recherche de mécènes industriels prêts à financer ce projet. Cinq répondent à l’appel. Et la chaire Bioplastiques démarre en 2008.

Voici son histoire…

un constat,

Les plastiques, surtout à base de polymères synthétiques, font partie de l’univers quotidien. Légers, résistants, isolants, faciles à mettre en œuvre, ils sont utilisés dans des secteurs aussi divers que le bâtiment, l’emballage, l’industrie électrique et électronique, l’électroménager, le jouet, l’automobile.

La raréfaction des ressources pétrolières et les considérations relatives à la qualité de l’environnement (réchauffement climatique, gestion des déchets) offrent une réelle opportunité aux bioplastiques.

Ils ont des vrais atouts :

  • ils utilisent des ressources naturelles renouvelables (la biomasse) comme l’amidon ou la cellulose, ou des ressources issus de la fermentation de végétaux ou encore par synthèse bactérienne ;
  • ils sont souvent biodégradables/compostables
  • ils minimisent les rejets de gaz carbonique dans l’atmosphère ;
  • ils offrent un nouveau débouché pour l’agriculture ;
  • ils bénéficient d’une image très positive dans l’opinion publique.

Très onéreux il y a 15 ans, les bioplastiques sont en passe de devenir très compétitifs par rapport aux polymères conventionnels. S’ils ne représentent, aujourd’hui, que quelques dixièmes de pour-cent de la production de polymères, ils devraient constituer 20 % de la production à l’horizon 2020-2030, témoignant d’un développement hors norme. Les bioplastiques pourront remplacer les plastiques actuels pour certaines applications et permettre l’émergence de nouvelles. Le CEMEF dispose d’une longue expérience de recherche dans le domaine des polymères biosourcés. Ces premiers travaux de recherche sur les polymères issus de la biomasse remontent à 1978. Ils portaient sur la dissolution de la cellulose et l’extrusion de l’amidon.

un projet, une réalisation

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C’est dans ce contexte que la Chaire Industrielle Bioplastiques débute fin 2008, financée à parts égales par MINES ParisTech et les entreprises partenaires, Arkema, L’Oréal, Nestlé, PSA, Schneider Electric, pour une durée de 7 ans. La Chaire s’intéresse aux bioplastiques durables. Elle étudie leurs propriétés d’emploi et leur mise en forme.

Chaire_bioplastique_inauguration_paris.jpg Inauguration par tous les partenaires de la Chaire Bioplastiques à MINES ParisTech

La chaire a pour objectif d’améliorer les connaissances sur les bioplastiques : propriétés physico-chimiques, rhéologiques, thermiques, mécaniques. Elle vise à faire émerger de nouveaux matériaux, procédés, applications.


Six projets de thèse, un post-doc et plusieurs stages sont lancés dans le cadre de cette Chaire. Les sujets varient entre le développement et le contrôle de propriétés des bioplastiques à base de mélanges de polymères thermoplastiques biosourcés et composites avec fibres végétales jusqu’à matériaux lignocellulosiques.

1. Mélanges bioplastiques.

Trois thèses concernent les mélanges de polymères « tous biosourcés » ou avec des polymères pétrochimiques.
Mélanger des polymères incompatibles est un moyen d’obtenir par effet de synergie des propriétés qui sont absentes dans les polymères pris individuellement.

  • Un sujet porte sur l’amélioration de propriétés mécaniques d’un des « anciens » polymères de la famille des esters de cellulose, l’acétatobutyrate de cellulose. Le but est de trouver de nouveaux débouchés pour ce type de plastiques cellulosiques, longtemps délaissés au profit des plastiques pétrochimiques. Avec un ajustement fin de la composition du mélange, du contrôle des paramètres de mise en forme et, du coup, de la morphologie finale du mélange, nous sommes passés de matériaux initialement fragiles à un matériau ductile résistant au choc.
  • Le deuxième sujet traite de l’élaboration et la caractérisation de matériaux multiphasiques à base de Polyhydroxyalkanoates (PHA) et de Polylactide (PLA). Ces nouveaux polyesters issus de la biomasse tiennent une place importante, notamment dans le cadre de la recherche de nouvelles applications ou du remplacement de polymères issus de la pétrochimie. Nous avons mis en évidence le vieillissement des propriétés mécaniques des PLA et le ralentissement de ce vieillissement grâce à la présence d’un deuxième composant dans le mélange.
  • La troisième thèse est sur des mélanges ternaires de polymères biosourcés. Différentes morphologies complexes peuvent ouvrir la voie à de nouveaux matériaux biosourcés soit pour substituer des polymères d’origine fossile soit pour avoir de nouvelles propriétés et permettre de nouvelles applications. Le but est de comprendre et contrôler leur structuration morphologique et donc leurs propriétés finales.


2. Composites.

La majorité des matériaux plastiques composites sont fabriqués avec des fibres de verre pour les renforcer. Pourtant l’intérêt pour les fibres naturelles a grandi de manière considérable depuis quelques années. Ces fibres issues de matières renouvelables sont plus respectueuses de l’environnement et elles sont moins abrasives que les fibres de verre. Elles possèdent de nombreuses qualités : bonnes propriétés mécaniques, thermiques, électriques, acoustiques et d’isolation et une faible densité. Elles sont également facilement accessibles d’où leur prix attractif. Les fibres naturelles présentent également certains inconvénients qui réduisent leur potentiel : une grande variabilité et une tendance à former des agrégats. Le comportement des fibres pendant le compoundage et la mise en forme n’est pas bien maîtrisé ni contrôlé, contrairement aux fibres de verre.

  • Une thèse concerne la compréhension des mécanismes de la casse de fibres naturelles lors de la mise en forme. En utilisant l’outil unique développé au CEMEF, la rhéo-optique contra-rotative, nous avons montré que les fibres naturelles cassent par fatigue après une accumulation de contraintes, contrairement à ce qui est connu pour les fibres de verre.
  • La deuxième thèse porte sur l’analyse de distribution et l’orientation des fibres dans une pièce injectée. Cette étude a permis de corréler la rhéologie des composites, l’orientation des fibres et les propriétés mécaniques.
  • Le troisième sujet est sur l’utilisation des algues et leurs déchets (après l’extraction des polysaccharides) dans les composites. Jusqu’à 40% de matière plastique peut être remplacé par les déchets d’algues.


3. Matériaux lignocellulosiques.

La lignine, avec plus de 50 millions de tonnes extraites par an, est le second polymère biosourcé sur Terre après la cellulose. La lignine est le « ciment » des fibres végétales qui sont des composites naturels. Les applications de la lignine et de ses dérivés sont actuellement en augmentation principalement dans le domaine des additifs dans les panneaux de bois ou de liège. L’utilisation de la lignine dans les composites de fibres végétales est quant à elle au stade de la recherche. Cette thèse s’inscrit dans la dynamique de valorisation de la lignine dans l’élaboration de nouveaux matériaux durables, comportant une forte teneur en carbone bio-ressourcé.

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Quelques doctorants de la chaire : Anne, Thibaut, Edwige, François” > Ils parlent de leur projet sur le site du CEMEF

Un laboratoire spécifique comprenant des mini-machines a été installé. Les résultats de recherche ont été présentés à des congrès internationaux de haut niveau et sont publiés dans des revues scientifiques (13 articles). Cette recherche est passionnante et elle permet d’avancer sur la compréhension, le développement et l’application des polymères biosourcés.


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Poster présenté lors des journées d’avancement de la chaire Bioplastiques sur le site de Sophia Antipolis le 12 février 2010

> Aller sur le site de la chaire Bioplastiques


Deux autres Chaires industrielles ont vu le jour depuis portées par des enseignants-chercheurs du CEMEF :

  • La Chaire ANR SAFRAN OPALE porte sur l’optimisation des propriétés de superalliages à base nickel polycristallins, par le contrôle de la microstructure issue de la mise en forme. Démarrée en 2015, elle est pilotée par Nathalie Bozzolo.
  • La Chaire ANR DIGIMU s’intéresse au “Développement d’un cadre Innovant et Global pour la modélIsation des évolutions de MicrostrUctures intervenant lors des procédés de mise en forme des métaux”. Dirigée par Marc Bernacki, elle a commencé en 2016.


Portrait de Directeur : Yvan Chastel

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intelligence collective avant tout

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Yvan Chastel prendra la succession de Jean-Loup Chenot à la tête du CEMEF en 2008.

Arrivé au CEMEF en tant que post-doc après une thèse réalisée aux Etats-Unis, il se reconnaît dans la culture CEMEF, la prise prend. Il devient tour à tour chercheur puis responsable du groupe de recherche Métallurgie Structure Rhéologie, connu sous son acronyme MSR. Avant de postuler au poste de Directeur du Centre qu’il sera jusqu’en 2011.

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Le montage de projets de recherche collaboratifs, souvent, une montagne à gravir !

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it’s a long way to the top !

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Le réseau d’excellence européen sur les polysacharides “EPNOE” est une réussite, C’est aujourd’hui une évidence, comme ces choses si bien intégrées qu’elles semblent avoir poussé toutes seules un jour. Ce n’a pas été le cas d’EPNOE. Passer de l’idée à la mise en place d’un réseau fut une épopée.

Défi relevé par Patrick Navard, il raconte son aventure.

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Photo mystère n°12

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joyeux noël et bonne année

C’est par un feu d’artifice que nous terminons l’année 2016 et nos célébrations des 40 ans du CEMEF sur le site de Sophia Antipolis.

Voici notre bouquet final / photo-mystère de décembre ! Alors qu’en est-il de nos illuminations de fête ?

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Cliquez sur lire la suite pour tout savoir sur nos procédés pyrotechniques.
Nous vous souhaitons à tous de très belles fêtes et une bonne année 2017.

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Portrait de Directeur : Jean-Loup Chenot

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croissance, développement, reconnaissance

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C’est au tour de Jean-Loup Chenot de parler de son expérience de Directeur du labo. Troisième directeur du CEMEF, il est nommé à ce poste en 1979 et pilotera le centre jusqu’en 2008.
Les deux premiers directeurs ont défini de façon originale les thèmes de recherche - la mise en forme des matériaux est un domaine peu représenté en France - et la structure du labo - associer recherche et relation étroite avec l’industrie est peu commun. Ils ont lancé et mis en oeuvre la gageure qu’était la délocalisation sur un site qui n’était pas encore le parc de haute technologie qu’est Sophia Antipolis aujourd’hui.

Jean-Loup Chenot hardiment reprend le flambeau. A 31 ans, il se lance dans l’aventure, conscient de l’héritage récent (le centre n’a que 5 ans) et de la mission qui lui revient : perpétuer et développer le modèle en faisant du centre, un laboratoire de référence. Notons parmi bien d’autres l’un des axes essentiels qu’il développera : la simulation numérique.

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Les biomatériaux ont de l'avenir !

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couronnes, inlays, onlays, ça vous parle ?

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Pour avoir un beau sourire, il faut souvent un bon chirurgien-dentiste qui utilise les meilleures techniques et les bons matériaux. Mais qui dit matériaux adaptés, compatibles et résistants dit recherche, études et essais.

Si les biomatériaux ont de l’avenir, ils ont aussi un passé. Ce billet retrace l’histoire d’une collaboration longue et fructueuse entre le CEMEF et la chirurgie dentaire.

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Photo mystère n°10

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chanterelles d’automne. c’est la saison pour aller aux champignons !

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C’est l’automne, la saison préférée des champignons. Bolets, pleurotes, cèpes ou girolles. En omelette, risotto ou marinés, un régal. Alors il est comment notre coin à champignons ?

La réponse de notre mycologue amateur, Charles-André Gandin :

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40 ans ça n'a pas de prix !

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enthousiasme, disponibilité, imagination

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Je vais citer Pierre Laffitte, ancien Directeur de l’Ecole des Mines de Paris, sénateur honoraire et fondateur de Sophia Antipolis : Il n’existe pas de recette mais je pense que l’on peut parler d’ingrédients tels qu’enthousiasme, disponibilité, imagination.

Ces ingrédients ne manquent pas dans les bureaux du CEMEF. Le CEMEF s’est bâti et développé grâce à tous ceux qui ont participé ou participent encore à son aventure. Son rayonnement scientifique est de leur unique fait.

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Photo mystère n°9

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chacun cherche son chat…

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Ici on n’attrape pas de pokémon. On cherche son chat. L’avez-vous repéré ?
Non ? Cherchez encore… Toujours pas ?
Vous donnez votre langue au… chat ?

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DEA et Doctorat, ça forme !

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Qu’un centre de recherche dont la vocation est la formation à la recherche et par la recherche accueille des doctorants pour qu’ils préparent une thèse, c’est normal ! Que l’école à laquelle il appartient puisse délivrer le diplôme de docteur semble logique ! L’histoire montre que les choses ne sont jamais aussi simples qu’il y paraît.

Voici le parcours sinueux de la formation doctorale au CEMEF. Ce qui ne l’a pas empêché de superviser des thèses. Depuis 40 ans, c’est près de 480 thèses qui ont été soutenues !

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Portrait de Directeur : Pierre Avenas

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création de l’activité polymère et installation à sophia antipolis

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Le CEMEF est créé en 1974 et Pierre Baqué nommé à sa tête. A son départ pour l’industrie, en mars 1975, c’est Pierre Avenas qui est choisi pour reprendre le flambeau et préparer le déménagement à Sophia Antipolis.

Si Pierre Baqué crée l’activité mise en forme des métaux, Pierre Avenas lancera l’activité polymère de manière tout aussi originale.


Voici les début du CEMEF vus par Pierre Avenas.

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Motos cinq étoiles

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allons faire un tour !

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Aujourd’hui, on sort à nouveau de nos sentiers habituels pour découvrir la passion et le talent d’un céméfien.
Francis Fournier s’intéresse aux motos, mais pas pour les lancer dans des figures de voltige ou les malmener sur les chemins de cross. Non, c’est bien plus spectaculaire !

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Photo mystère n°8

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voulez-vous des bonbons ?

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C’est un jeu : prenez un bocal, remplissez-le de bonbons colorés dragéifiés ou moelleux, compactez pour en mettre le plus possible… Et maintenant, dites-nous combien de dragibus et de marshmallows contient votre bocal ?
Ok, mais nous dans tout cela ?

réponse de l’artiste :

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