M2 Procédés, Energie, Environnement

Benoît Fiorina.

Objectifs du cours :

La combustion est une science pluridisciplinaire qui regroupe notamment la mécanique des fluides, la cinétique chimique, la thermodynamique, les transferts thermiques et éventuellement les écoulements diphasiques. Bien que la maîtrise du feu par l’homme soit très ancienne, le début de la compréhension des phénomènes fondamentaux de la combustion date du 18ème siècle. Représentant 80% des modes de conversion de l’énergie primaire, la combustion est présente dans de nombreuses applications industrielles dans le secteur de l’énergie (centrale thermiques), des transports (moteurs, turboréacteurs, etc…) et des procédés (métallurgie, verrerie, …). La compréhension de la combustion et sa maîtrise sont donc particulièrement importante pour les ingénieurs travaillant dans les domaines de l’énergie ou des transports.

Mécanique des fluides et transferts thermiques.

K. Kuo, Principles of Combustion, 2nd Edition N. Darabiha, E. Esposito, F. Lacas and D. Veynante. Combustion, Polycopié de CentraleSupélec.

Octobre;Novembre;Décembre;Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

Dominique Pin, Conseil en management, Ancien DG délégué SUEZ Environnement Jérémie Priarollo, Chargé de mission, SOLAGRO Mathieu Hestin, Senior Manager, BIO by Deloitte Xavier Vitart, Directeur de l'inspection générale et nucléaire CEA, Saclay Charles-Ryo Duclos, Ingénieur CEA, Saclay.

Connaître l’ensemble de la chaîne de gestion des déchets (ménagers et nucléaires) d’un point de vue réglementaire, technique et économique. Savoir évaluer la faisabilité technique, la rentabilité et les impacts environnementaux d’une installation de valorisation ou de traitement des déchets.

Politiques françaises et européennes de prévention et de gestion des déchets (CM)
Grenelle de l'Environnement.
Responsabilité Elargie du Producteur.
Ecologie industrielle, Economie circulaire...
Gestion des déchets ménagers (CM / TD)
Collectes sélectives et techniques de tri, conditionnement,...
Valorisation "matière" : méthanisation, compostage, valorisation agronomique.
Valorisation énergétique et incinération.
Gestion des déchets nucléaires (CM / TD)
Vitrification, stockage, incinération, ANDRA...
Démantèlement, assainissement et déclassement d'INB.
Visites de sites
Usine de retraitement nucléaire AREVA.
Usine de tri des ordures ménagères SITA SUEZ.
Usine d'incinération des déchets ménagers.

Notions de physique nucléaire et de cycle du combustible. Notions de droit de l’environnement.

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

ORSAY

Stéphanie Passot et Claire Fargues.

Cours et travaux dirigés (dimensionnement sommaire d’une station d’épuration ou étude bibliographique). Visite d’une station d’épuration.

Compétences à acquérir: Savoir adapter le type d’eau à l’usage. Etre sensibilisé à la gestion de l’eau et des effluents Normes de rejets, qui décide, où s'informer ? ICPE ? Connaître les principales étapes du traitement de l'eau de process Connaître les principales étapes du traitement des effluents.

1- Besoins, usages et ressources
Grand et petit cycle de l’eau. Caractérisation et état des ressources en eau.
Eléments de chimie de l'eau (TA, TH, équilibre calco-carbonique, etc.)
Usages de l’eau dans l’industrie et qualité nécessaire. Exemple des bio-industries. Comment adapter les besoins aux usages ?
Les éléments d’une bonne (économe) gestion de l’eau. Le recyclage. La réutilisation.

2- Les opérations unitaires du traitement de l’eau

3- Le traitement des effluents
Caractérisation des effluents. Réglementation sur les rejets.
Les étapes de la dépollution. Exemple du traitement des eaux résiduaires urbaines en STEP. Le cas des effluents de l’industrie.

Octobre;Novembre;Décembre;Janvier.

Bourdin Vincent.

1. Introduction à l'exergétique / application : récupération de chaleur 2. Application : pompes à chaleur 3. Application : cogénération 4. Ressource Solaire /mesure 5. Dimensionnement et applications aux procédés.

Sur la Terre dont l'environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d'une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d'adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l'utilisation de l'énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l'analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion " lumière-chaleur " (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l'énergie dans les réseaux incluant des sources renouvelables, des consommateurs, des sources auxiliaires de secours et des moyens de stockage (smartgrid).
Il s'agit pour les étudiant-e-s d'acquérir les connaissances et les méthodes pour la conception et l'analyse des systèmes énergétiques modernes.

• connaissances mathématiques de base • connaissances de la physique macroscopique • énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences • transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction.

[1] " Atlas de l'anthropocène " François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019) [2] " L'âge des low tech " Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014) [3] " Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n'osent pas vous dire " Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011) Selon les besoins de l'étudiant-e et au choix : " Thermodynamique de l'ingénieur " Olivier Cleynen – Framabook " Éléments de thermodynamique technique " de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014) " Thermodynamique " de Bernard Diu, Claudine Guthmann.

Octobre;Novembre;Décembre.

ORSAY

Loïc Assaud, Université Paris-Sud, loic.assaud@u-psud.fr Pierre Millet, Université Paris-Sud, pierre.millet@u-psud.fr.

Objectifs:
•Connaître, comprendre et maitriser les matériaux pour le stockage de l’énergie.
•Comprendre le principe des technologies de l’hydrogène-énergie.

Contenu
Partie 1: Matériaux pour le stockage électrochimique de l'énergie
- Enjeux du stockage et de la conversion de l’énergie.
- Stockage électrochimique de l’énergie: batteries, micro-batteries. Technologie Li-ion.
- Matériaux pour les batteries.
- Les autres technologies : Li-S, Li-air, Na-ion.
- Etude de cas: application au véhicule électrique.

Partie 2: Filière hydrogène
•Transition énergétique et batterie hydrogène
•La charge : l’électrolyse de l’eau.
•La décharge : la pile à combustible.

Partie 3: MOOC : Matériaux et Molécules pour l’Energie de demain.

•Connaissance en thermodynamique et cinétique électrochimique. •Connaissances en génie électrochimique.

Janvier;Février.

ORSAY

Stéphanie Passot et Claire Fargues.

Objectifs
•Comprendre et maîtriser les réactions en milieu hétérogène.
•Savoir identifier les différentes contributions (chimie, diffusion externe et diffusion interne) dans le processus global de catalyse.
•Savoir dimensionner et optimiser un réacteur électrochimique

Contenu
•Rappels de thermodynamique et de cinétique électrochimiques
•Eléments de génie électrochimique
•Les réacteurs électrochimiques (principes, types, fonctionnement)
•Phénomènes de transfert et de transport (revue des corrélations)
•Exercices d’application (réacteurs industriels, batteries et accumulateurs).

•Bases de chimie et de mécanique des fluides ; •Cours d’électrochimie de M1 •catalyse hétérogène.

Octobre;Novembre;Décembre.

ORSAY

Alessandra Barba, Ingénieur Procédés, GDF - SUEZ CRIGEN Pierre Tardiveau, MCF CNU 30, Université Paris-Sud.

Connaître les principes de fonctionnement, les enjeux, les contraintes et les performances des différents procédés physiques et chimiques de traitement de gaz. Savoir dimensionner quelques systèmes de dépollution simples.

Principes physico-chimiques de traitement de gaz
Adsorption, Lavage, Oxydations.
Condensation, Techniques membranaires.
Catalyse, Plasma, Procédés mixtes.
Applications industrielles et dimensionnement de procédés
Désulfuration du gaz naturel.
Oxydation thermique ou catalytique de COV.
Traitement des gaz d'échappement.
Travaux pratiques
Modélisation d'une colonne d'adsorption sous Aspen HYSYS.

Notions de base de physique (thermodynamique, mécanique des fluides) et de chimie (réactions chimiques, cinétique).

Octobre;Novembre;Décembre.

ORSAY

Membres de l’équipe des anglicistes d’AgroParisTech.

Séances de travail en petits groupes (groupes de projet).

Objectif : Entretenir le niveau d’anglais des étudiants en compréhension de l’écrit, renforcement de la communication
orale (expression et compréhension) dans le cadre d’un exposé oral scientifique.
Contenu :
- Travail de la bibliographie associée au projet.
- Accompagnement dans la préparation du diaporama.
- Entraînement à la prise de parole en continu (exposé).
- Entrainement à la réponse aux questions dans le cadre d’une présentation scientifique.

Niveau anglais B2.

Novembre;Décembre;Janvier;Février.

Cristian Trelea, AgroParisTech.

Cours et TD dédiés à la réalisation d'un projet, étude de cas.

Objectifs: comprendre et maîtriser les outils et méthodes de l'automatique pour aborder les procédés continus et discontinus. En s'appuyant sur des cours, les étudiants travailleront sur un projet avec un accompagnement étroit par les enseignants.
Contenu :
- Introduction à l'automatique et typologie des problèmes
- Dynamique des systèmes (notion de fonction de transfert)
- Bases de la régulation industrielle (PID)
- Analyse, identification et régulation d'un procédé
- Automatique séquentielle (Grafcet)
- Etude de cas: régulation PID sur un procédé simple
Compétences visées :
- Etre capable de mettre en place et de dimensionner des boucles de régulation
- Etre capable de programmer des séquences d’opérations automatisées
- Etre capable de travailler en équipe en mode projet
- Etre capable de rédiger un rapport technique.

Bases de génie des procédés et mathématiques appliquées.

Régulation PID, D. Lequesne, Hermès, 2006 GRAFCET- concepts de base, J.J. Duméry, Techniques de l'ingénieur S7240 V1, 2007.

Septembre;Octobre;Novembre.

François PUEL Julien COLIN (CentraleSupélec) Loic ASSAUD (Université Paris Saclay) Yann LEROY (CentraleSupélec).

Objectifs :

Maîtriser le panorama des procédés utilisés pour la production d’énergie -Méthanisation -Biocarburants -Biocombustibles -Énergies renouvelables (photovoltaïque, etc.) Comprendre les enjeux de durabilité liés à l’émergence de ces nouvelles filières.

Transition vers un développement durable : enjeux et opportunités
-Introduction aux concepts du développement durable
-Les indicateurs
Analyse du Cycle de Vie
-Modélisation et simulation des performances environnementales des systèmes sur le cycle de vie
-Valorisation des résultats de simulations (communication environnementale, éco-conception, décision d’investissement)
Nouvelles énergies (hors bioénergies)
-Matériaux durables. Énergies renouvelables. Économie d’énergie
-Énergie solaire : thermique/photovoltaïque
-Valorisation du CO2
-Filière hydrogène
Introduction aux bioénergies et à la biomasse
-Photosynthèse
-Enjeux de la production et de la consommation de biomasse
Bioénergies pour la mobilité biocarburants
-Contexte et enjeux du développement des biocarburants
-Les différentes générations de biocarburants
-Diversité des voies de production : fractionnement de la biomasse et conversion et purification par procédés biologiques et/ou physicochimiques)
Valorisation thermochimique de la biomasse (hors biocarburants)
-Diversité des équipements
-Pouvoir calorifique et dimensionnement
Conversion des co-produits et biodéchets en méthane
-Principes de la méthanisation, visite d'une installation.

Octobre;Novembre;Décembre;Janvier.

GIF-SUR-YVETTE

BUCH Arnaud, CentraleSupélec FLICH Denis, AgroParisTech POZZOBON Victor, CentraleSupélec.

Cours, TD, études de cas.

Former des cadres sensibilisés à la modélisation des écoulements mono- et di-phasiques avec des savoir-faire
en mécanique des fluides numérique et en simulation.
Contenu :
Le cours est en 4 parties :
1. Modélisation des écoulements monophasiques (reacteurs) - modeles simples / modeles sophistiqués
Distribution des Temps de Séjour DTS (9h de cours/TD)
TP de DTS (3h)
2. Rappel d'hydraulique en charge (3h de cours/TD)
3. Modélisation numériques des écoulements en réacteur(12h de cours+TD sur machine)
Introduction eq Navier Stokes
Modele de turbulence
Methode de resolution numérique
Case study
CFD 2D
A.Reacteur piston monophasique / catalytique (euler)
A.1 - ecoulement 2D (monophasique) - laminaire puis turbulent
A.2 - ecoulement 2D avec reaction isotherme
A.3 - ecoulement 2D avec reaction polytherme
B-Reacteur polyphasique G/L air lift - 2D (tour d'ozonation ?)
4. Modélisation numérique des écoulements en convection naturelle et en milieu poreux (6h de cours/TD sur machine)
cours convection Naturelle / Milieu poreux
Etude de cas : convection naturelle (comsol)
Etude de cas : écoulement dans un milieu poreux (comsol).

Bases de Génie des Procédés.

Distribution des temps de séjour et efficacité des réacteurs chimiques, Techniques de l’ingénieur, J4014, Jean-Léon Houzelot.

Septembre;Octobre;Novembre.

GIF-SUR-YVETTE

David Blumenthal, AgroParisTech Dominique Vailhen, CEA.

Cours, TD d'application, TD en salle informatique.

Objectifs:
Maitriser les enjeux et les objectifs des principales méthodes de la Statistique inférentielle
Maitriser les enjeux et les objectifs de la planification expérimentales
Savoir utiliser les méthodes, interpréter les résultats, identifier les « pièges »
Savoir mettre en place un plan d'échantillonage
Contenu:
tests de comparaison de moyennes, régression linéaire simple et multiple, ANOVA
plan factoriel complet et fractionnaire, plan de surface de réponse, plan de mélange
plans d'échantillonnage.

Plans d'expériences : les mélanges. Jacques Goupy. Dunod. 2001 Méthodes statistiques en sciences humaines. David C Howell. 2008 Les plans d'expériences. Optimisation du choix des essais et de l'interprétation des résultats. Jacques Goupy - Collection Technique et ingénierie - Conception. Dunod. 2017.

Septembre;Octobre;Novembre;Décembre.

Stéphanie Passot (stephanie.passot@agroparistech.fr) Catherine Béal (catherine.beal@garoparistech.fr) François Puel (francois.puel@centralesupelec.fr).

?- Réflexion sur le projet professionnel - Méthodologie de recherche de stage et d’emploi - Formation à la rédaction de CV et lettre de motivation - Formation à la prospection de stage ou d’emploi - Formation à l’entretien d’embauche - Atelier de simulation d’entretien - Forums d’emploi et de stage - Conférences d'ouverture - Visites (d'usine, de centre de recherche...).

L'objectif de l'UE est de permettre aux étudiants de construire leur projet professionnel, de se former à la
recherche de stage et d’emploi, de s’ouvrir au monde professionnel grâce à des conférences dispensées par des professionnels et à des visites d’entreprises et de laboratoires. Plus particulièrement, les objectifs visés sont :
- Développer sa capacité à construire son projet professionnel
- Améliorer sa capacité à rédiger son CV et sa lettre de motivation
- Savoir prospecter un stage ou un emploi
- Savoir se présenter à l’oral
- Enrichir ses connaissances au travers de conférences d’ouverture et de visites.

Https://mooc-francophone.com/cours-plateforme/moocs-pour-lemploi/ https://mooc-francophone.com/cours/mooc-reussir-entretien-embauche/.

Septembre;Octobre;Novembre;Décembre;Janvier;Février.

Loïc Assaud (loic.assaud@u-psud.fr) Stéphanie Passot (stephanie.passot@agroparistech.fr) Catherine Béal (catherine.beal@agroparistech.fr) François Puel (francois.puel@centralesupelec.fr).

Le stage se déroule au 4ème semestre du master. Le sujet du stage est validé par l’équipe pédagogique, afin que celui-ci constitue, pour le futur diplômé, une réelle expérience de niveau ingénieur ou pré-doctorant, le préparant à une poursuite en doctorat ou à une insertion professionnelle, dans un domaine où les offres d'emploi ont du mal à être pourvues. Il est encadré par un maître de stage sur le lieu du stage et par un tuteur académique, choisi parmi l'équipe pédagogique en recherchant la meilleure adéquation avec le thème du stage. Le stage fait l'objet d'un rapport écrit et d'une soutenance. Il n'est pas compensable avec les autres UE proposées dans le master.

Le stage long permet aux étudiants de M2 de concrétiser les enseignements par une période d’immersion en milieu professionnel, pour réaliser des études, des recherches (à objectif fondamental ou appliqué), du développement ou de la production, dans l'industrie, les bureaux d'études, les cabinets d'ingénierie ou en laboratoire de recherche (public ou privé).
Selon son contenu, le stage permettra à l’étudiant d’acquérir les compétences suivantes :
- Savoir rassembler, utiliser et analyser des sources documentaires internes et externes.

Bases de génie des procédés UE PSIP Savoir mener une recherche bibliographique.

Février;Mars;Avril;Mai;Juin;Juillet.