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Notre objectif – Nous créons de la chimie pour un avenir durable

La chimie est une discipline transversale essentielle, parce que l’innovation en chimie répond aux préoccupations futures de l’humanité : Les matières premières, l’environnement et le climat, l’alimentation et la nutrition, ainsi que la qualité de vie. Les tendances de ces domaines orientent le processus d’innovation de BASF. Elles nous donnent l’impulsion initiale et déterminent les sujets sur lesquels nous entreprenons des recherches et pour lesquels nous développons des solutions.

Exemples de nos projets de recherche actuels

Steamcracker im BASF-Werk Ludwigshafen

Gestion du carbone : nouvelles technologies pour des réactions propres à haute température 


Parce que l'énergie est nécessaire pour effectuer des réactions chimiques, les combustibles fossiles constituent la plus grande source de CO2 de l'industrie de la chimie. Les vapocraqueurs BASF, par exemple, doivent atteindre une température de 850 ° C pour décomposer le naphta en oléfines et en aromatiques en vue de leur traitement ultérieur. Si cette énergie pouvait provenir d’électricité renouvelable au lieu du gaz naturel généralement utilisé à l’heure actuelle, les émissions de CO2 pourraient être réduites de manière spectaculaire jusqu’à 90%. Par conséquent, BASF ambitionne de développer le premier concept de chauffage électrique au monde pour les vapocraqueurs au cours des cinq prochaines années. Dans le même temps, des essais de matériaux seront nécessaires pour déterminer quels matériaux métalliques peuvent résister aux courants électriques élevés et conviennent à une utilisation dans ce type de réacteur à haute température.


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Kohlenstoffmanagement: Neuer Prozess für sauberen Wasserstoff

Gestion du carbone : nouveau procédé pour l'hydrogène propre  

La production d'hydrogène libère également d'importants volumes de CO2. L'industrie chimique utilise de grandes quantités d'hydrogène comme réactif. Chez BASF, par exemple, il est utilisé dans la synthèse de l'ammoniac. L'hydrogène sera également essentiel pour de nombreuses applications de stockage d'énergie et de stockage d'énergie durables à l'avenir. En collaboration avec des partenaires de coopération, BASF développe donc une nouvelle technologie de traitement permettant de produire de l'hydrogène à partir de gaz naturel. Cette technologie sépare le gaz naturel directement en ses composants hydrogène et carbone. Le carbone solide résultant peut potentiellement être utilisé dans la production d'acier ou d'aluminium, par exemple. Ce procédé de pyrolyse du méthane nécessite relativement peu d’énergie. Si cette énergie provient de sources renouvelables, l'hydrogène peut être produit à l'échelle industrielle sans émission de CO2.


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Kohlenstoffmanagement: Neue Katalysatoren für saubere Olefine

Gestion du carbone : nouveaux catalyseurs pour des oléfines propres

En tant qu'intermédiaires volumineux centraux, les oléfines représentent un domaine particulièrement important pour lequel BASF cherche à mettre au point de nouveaux procédés permettant de réduire les émissions. Les émissions considérables de CO2 résultant des méthodes de production actuelles dans le vapocraqueur pourraient également être réduites de manière significative par le «reformage à sec» du méthane. Ce processus crée un gaz de synthèse qui est ensuite transformé en oléfines via une étape intermédiaire d'éther diméthylique. Les chercheurs de BASF ont été en mesure de trouver un moyen de le faire pour la première fois grâce à de nouveaux systèmes de catalyseurs hautes performances. Ces catalyseurs de nouvelle génération sont commercialisés en coopération avec Linde. En fonction de la disponibilité des matières premières et de l'électricité renouvelable, ce procédé innovant pourrait alors être un complément ou une alternative au potentiel de chauffage électrique des vapocraqueurs.


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Gestion du carbone : nouvelle chimie pour l'utilisation du CO2

BASF présente également une nouvelle approche d'utilisation du CO2 en tant que matière première chimique : la production d'acrylate de sodium à partir d'éthylène et de CO2. L'acrylate de sodium est un matériau de départ important pour les superabsorbants, largement utilisés dans les couches et autres produits d'hygiène. Il y a quelques années, des chercheurs du laboratoire de recherche sur la catalyse (CaRLa) de l'Université de Heidelberg soutenu par BASF ont été en mesure, pour la première fois, de fermer avec succès le cycle du catalyseur pour cette réaction. Entre-temps, les experts BASF ont réalisé d'importants progrès dans la transposition à plus grande échelle de ce processus à une échelle industrielle et ont démontré qu'il peut être mis en œuvre avec succès à l'échelle d'un laboratoire dans une mini-usine. Comparé à la méthode actuelle de production de superabsorbants à base de propylène, dans le nouveau procédé, le CO2 remplacerait environ 30% des combustibles fossiles, à condition qu'un processus à plus grande échelle se révèle également stable et énergétiquement favorable.


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Les expériences virtuelles et réelles se complètent

Les technologies digitales ont une influence en pleine expansion sur la recherche et le développement. La gestion de grandes quantités de données est devenue un facteur décisif pour le succès scientifique et économique futur. Avec l’approche digitale de BASF, la modélisation virtuelle et la simulation sur ordinateur vont de pair avec les expériences physiques en laboratoire - elles se complètent. Les simulations facilitent la conception des expériences et facilitent les prévisions, tandis que les expériences fournissent des résultats mesurables et évaluent les modèles informatiques. Cela se traduit par une meilleure compréhension des produits et des processus chimiques et permet ainsi d’accroître l’innovation dans un délai plus court. Un élément clé est le nouveau superordinateur qui a été mis en service en octobre 2017 à Ludwigshafen. Avec 1,75 pétaflops, il offre environ 10 fois la puissance de calcul actuellement dédiée au calcul scientifique par BASF. Dans le classement des 500 plus grands systèmes informatiques au monde, le supercalculateur BASF était le numéro 65 sur la liste de juin 2017.

Les technologies digitales sont indispensables aux opérations de R&D quotidiennes

La digitalisation offre aux chercheurs des possibilités supplémentaires de mettre en œuvre leurs idées créatives et de collaborer de manière intensive avec des personnes du monde entier. Pour les experts BASF, il est essentiel d'intégrer les technologies digitales directement dans le travail quotidien des unités de recherche et développement. Un accès direct aux systèmes basés sur la connaissance est nécessaire pour permettre une résolution efficace des problèmes et ouvre de nouveaux horizons. Une application basée sur cloud par exemple, facilitera considérablement le développement des réseaux de connaissances pour tous les chercheurs.

Au cours des derniers mois, des projets réussis menés par des chercheurs de BASF ont déjà démontré le potentiel énorme de la digitalisation dans la recherche. Par exemple, les chercheurs ont pu pour la première fois mener une enquête systématique sur les données relatives aux catalyseurs utilisés dans la production du produit intermédiaire, l'oxyde d'éthylène. L'enquête a révélé des corrélations entre les formulations et les propriétés d'application des catalyseurs, ce qui permettait de prédire leurs performances et leur durée de vie plus précisément et plus rapidement.

Un autre exemple est la simulation par ordinateur de la microencapsulation. Il est utilisé pour protéger les principes actifs, par exemple de l'humidité et de l'oxygène. Les simulations aident à mieux comprendre et à prévoir les interactions chimiques et physiques complexes au sein de la microcapsule, ce qui permet de planifier plus précisément les séries de tests en laboratoire.

Les modèles agronomiques soutiennent les agriculteurs

BASF joue un rôle important dans la transformation digitale de l'agriculture, qui repose sur une coopération interne et externe. L'application en ligne Maglis® aide les agriculteurs à utiliser plus efficacement les informations disponibles et à prendre de meilleures décisions concernant la culture de leurs champs. La société ZedX, acquise par BASF à la fin du mois de mai, est spécialisée dans le développement de modèles agronomiques pour le climat, la croissance des plantes et l’infestation par des maladies, des mauvaises herbes et des parasites. BASF et ZedX ont déjà développé conjointement un modèle qui, basé sur les conditions météorologiques et environnementales, identifie la bonne fenêtre d'application pour un herbicide BASF.

Ein Pilz als lebende Fabrik / A Fungus as a living factory

Biotechnologies blanches : enzyme thermostable pour l'alimentation animale

Les chercheurs de BASF de la plateforme de recherche Bioscience Research ont développé une phytase améliorée (Natuphos®E) pour l’alimentation animale. La phytase est une enzyme qui aide les animaux à mieux digérer le phosphate contenu dans les plantes. De nombreuses enzymes sont toutefois sensibles à la chaleur et peuvent être détruites par les hautes températures du procédé de pelletisation utilisé dans la fabrication d’aliments pour animaux, ce qui les rendent inefficaces. Pour développer une phytase thermostable et efficace, les chercheurs de BASF ont examiné de nombreuses phytases différentes, présentes dans les bactéries, à partir desquelles ils ont mis au point le meilleur hybride possible, à l’aide de méthodes biotechnologiques. La phytase obtenue a été encore améliorée et une souche de production adaptée, basée sur l’aspergille noir, un champignon, a été développée pour la fermentation (production biotechnologique) de l’enzyme. La nouvelle phytase a déjà été lancée dans certains pays d’Asie et d’Amérique du Sud, ainsi qu’aux États-Unis. En Europe, l’approbation est prévue en 2016.

Spezial-Zeolithe für Abgaskatalysatoren / Specialty Zeolites for automotive emission catalysts

Catalyseurs : valeur ajoutée pour l'épuration des gaz d'échappement et les raffineries

La plateforme de recherche Process Research & Chemical Engineering travaille sur les zéolites de spécialités, comme la chabazite de cuivre de BASF, qui joue un rôle dans les catalyseurs de contrôle des émissions des moteurs diesel du fait de leur efficacité particulière en termes d'élimination des oxydes d'azote se trouvant dans les gaz d'échappement. La demande en systèmes modernes de catalyse pour voitures connaît une croissance stable car la réglementation en matière d'émissions est de plus en plus stricte. Pour répondre à cette demande, les chercheurs de BASF travaillent en permanence au développement d’une nouvelle génération de zéolites de spécialité. Grâce à des matières premières et procédés sophistiqués, ils peuvent ajuster la taille des pores, afin de créer des particules plus homogènes. BASF a également développé une technologie de catalyse au bore (BoroCatTM) qui permet aux raffineries d'augmenter leurs rendements en produits précieux tels que l’essence, le diesel et d'autres carburants issus du pétrole brut. Le nickel que contient le pétrole brut pose un défi particulier pour traitement ultérieur, car il augmente considérablement la génération de sous-produits indésirables comme le coke de pétrole et l’hydrogène. Avec la structure optimisée de ses pores, le nouveau catalyseur BoroCat Fluid Catalytic Cracking (FCC) intercepte le nickel libéré dans le traitement, évitant les réactions chimiques indésirables.

Plastique : minimisation réussie du bruit et des vibrations

L’attention de la plateforme de recherche Advanced Materials & Systems Research était axée sur le sujet «bruit, vibration et dureté». Les spécialistes de BASF examinent les possibilités de minimisation des bruits et vibrations inopportuns par des conceptions spécifiques aux matériaux et composants. Cela devient de plus en plus important étant donné que tant les niveaux des bruits de fonds que les vibrations continuent à augmenter du fait de l’automatisation croissante de nos maisons et environnements de travail. En même temps, ces bruits changent. Par exemple, en électromobilité, les moteurs font moins de bruit mais d'autres fréquences agaçantes deviennent plus évidentes et doivent être réduites. Un autre exemple concerne les appareils ménagers. Avec l’urbanisation galopante, de plus en plus de personnes habitent dans des espaces confinés. Non seulement les ménages s'équipent en appareils électriques, mais ceux-ci deviennent plus puissants. Le bruit et les vibrations qui en résultent doivent être minimisés. Une équipe pluridisciplinaire de BASF, composées de chimistes, physiciens et ingénieurs, améliore différentes solutions de polymères pouvant servir à optimiser les fréquences perceptibles, à savoir de 1 à 20 KHz. En fonction de la gamme de fréquences et des besoins, l'équipe peut modifier le design des composants et/ou la structure moléculaire ou de mousse des matériaux utilisés (mousses de polyamide, polyuréthane, résine mélamine) grâce à des simulations par ordinateur.