Biomasse et Chimie Verte ULB

À propos du cours

Ce MOOC s’adresse tant aux étudiants (niveau bachelier, master ou doctorat) qu’aux professionnels. Ce cours permet d’aborder de manière progressive la chimie verte et la conversion de la biomasse, avec un contenu vulgarisé et illustré. Il permet aussi à toute personne curieuse de découvrir certaines facettes de la chimie, en lien avec le développement durable, les technologies de pointe et notre vie de tous les jours. Arrivés au terme de ce MOOC, les participants seront capables de décrire les principales molécules contenues dans la biomasse et de relier certaines caractéristiques moléculaires à des perspectives de réactivité et de valorisation économique. Ils pourront également se familiariser avec des techniques spécifiques propres à cette chimie de la biomasse, applicables au stade laboratoire et/ou industriel.

Format du cours

Le cours est articulé autour de 7 modules. Le premier module propose une mise en contexte, et définit la notion et l’importance de la chimie verte dans une approche environnementale et économique. Ce module introduit également la notion de biomasse et illustre les différentes catégories de biomasse (végétale, algale, déchets, etc.). Le second module aborde la structure chimique, les propriétés physico-chimiques et la réactivité des principales famille de molécules contenues dans la biomasse. Le troisième module se focalise sur les voies de conditionnement et de prétraitement de la biomasse tandis que le module 4 propose de s’intéresser aux approches chimiques, biologiques, et/ou thermochimiques de conversion de la biomasse en nouveaux produits, intermédiaires, énergie et carburants alternatifs. Le module 5 expose divers cas économiques et commerciaux de valorisation de la biomasse et de chimie verte, comme la production de bioéthanol, ou le design de nouveaux bioplastiques. Le module 6 aborde des recherches innovantes, plus récentes, comme la production de nouveaux solvants, la génération d’hydrogène ou la valorisation du dioxyde de carbone. Enfin, le module 7 conclut sur une vision d’avenir de cette chimie verte associée aux ressources renouvelables.

Les activités proposées comprennent :

Des vidéos présentant de manière vivante et accessibles des concepts théoriques
Des séquences « pratiques » filmées et des interviews d’experts introduisant ou illustrant ces concepts
De nombreux exercices de difficulté et d’ampleur croissantes et des rétroactions (feed-back)
Un forum de discussion

Prérequis

Aucun prérequis en chimie n’est demandé même s’il est clair que suivre ce MOOC après avoir suivi un cours de chimie d’enseignement secondaire permettra de consolider et d’élargir les bases déjà acquises.

Équipe pédagogique

Aurore Richel

Aurore Richel est docteur en sciences et professeur à l’Université de Liège. Elle enseigne la chimie des ressources renouvelables aux étudiants poursuivant des études de bachelier ou de master, notamment en bio-ingénieur. Ses recherches concernent la compréhension, par le biais d’approches fondamentales, de la conversion chimique de la biomasse en nouveaux produits, vecteurs énergétiques ou carburants alternatifs pour le transport routier ou aérien. Elle est également active dans la vulgarisation et la promotion de la chimie (www.chem4us.be)

Maroua Kammoun

Maroua Kammoun est Ingénieur en Sciences Agronomiques (Tunisie) et spécialiste en technologies de la chimie verte et la valorisation des sous-produits et déchets. Elle réalise actuellement des recherches doctorales à l’Université de Liège sur l’optimisation de l’extraction de molécules actives (lignine, cellulose, phénols) à partir de matières végétales provenant de pays Méditerranéens, permettant une valorisation vers des secteurs à valeur ajoutée (dont les cosmétiques et les matériaux).

Lauris Bockstal

Lauris Bockstal est titulaire d’un master en sciences chimiques à finalité spécialisée avec une orientation vers la chimie organique et les polymères. Il est actuellement doctorant à l’Université de Liège au Laboratoire de Biomasse et Technologies Vertes dirigé par le professeur Aurore Richel. Sa thèse a pour but l’extraction et la caractérisation de la lignine issue de coproduits industriels et son incorporation dans des matrices polymères en vue de l’élaboration de matériaux avancés.

Thibaut Istasse

Thibaut Istasse est bio-ingénieur et doctorant à l’Université de Liège au laboratoire de Biomasse et Technologies Vertes à Gembloux Agro-Bio Tech. Ses recherches portent sur le développement de nouveaux procédés éco-efficient pour convertir des mono- et polysaccharides issus de végétaux en nouveaux bioplastiques.

Plan du cours

Module 1: La chimie verte, une voie d’évolution pour la chimie ?

La chimie au quotidien
La chimie verte: une révolution pour la chimie ?
La biomasse : une ressource renouvelable
Les déchets, une biomasse prometteuse ?
Les biomasses résiduelles dans les pays méditerranéens
Les micro-algues
Biomasse et chimie verte: des applications de notre quotidien

Module 2 : Les principaux composants de la biomasse

Comment peut-on décrire chimiquement la biomasse ?
Qu'est-ce que l'amidon ?
Que sont les lipides ?
Que sont les composés lignocellulosiques ?
La cellulose et les hémicelluloses : des molécules au mille facettes ?
La lignine, une molécule complexe ?
Que sont les métabolites secondaires ?

Module 3 : Comment transformer la biomasse en molécules d’intérêt ? Les étapes préliminaires

Comment caractériser la biomasse ?
Comment analyser chimiquement une biomasse lignocellulosique ?
Qu'est-ce qu'un prétraitement ?
Les prétraitements chimiques de la biomasse lignocellulosique
Les prétraitements de la lignocellulose par solvants organiques
Le vapocraquage
L'extraction sélective de métabolites secondaires de la biomasse

Module 4: Les approches technologiques de la conversion de la biomasse

Quelles molécules et quelles techniques au départ de la biomasse ?
La conversion chimique de la biomasse
La catalyse chimique
La conversion enzymatique de la biomasse
La fermentation: quand les micro-organismes s'en mêlent
Les voies thermochimiques

Module 5 : Les approches économiques de la conversion de la biomasse

La biomasse pour l'énergie
Comment faire un bilan des masses et quel est l'intérêt ?
Les indicateurs de chimie verte et leur rôle
La production de bioéthanol
Les bioplastiques et les tendances de la plasturgie

Module 6 : Innovation et recherche de pointe

Les molécules plateformes
Les nouvelles performances de la lignine
Le design de nouveaux solvants "verts"
La production d'hydrogène
Les techniques d'analyse au service de la biomasse
La valorisation du dioxyde de carbone

Module 7 : Quel avenir pour la chimie verte et la biomasse ?

Les forêts de région tropicale : une source de biomasse ?
Production en circuit court et sur sites marginaux
La biométhanisation : une voie de traitement de la biomasse
Les insectes: une biomasse aux multiples opportunités ?
Conclusions: la biomasse a-t-elle un avenir ?

Évaluation et certification

Ce MOOC contient différents types d'activités avec feedbacks qui permettent de tester vos connaissances. Une attestation de suivi avec succès pourra être délivrée en fin de MOOC aux apprenants ayant réussi les activités proposées avec au moins 50%.