Energie et climat
La recherche énergétique de l’Institut Paul Scherrer se concentre sur la recherche de procédés susceptibles d’être utilisés dans des technologies durables et sûres pour un approvisionnement en énergie si possible exempt d’émissions CO2. Les énergies renouvelables constituent un point fort important. A la plateforme ESI (Energy System Integration), la recherche et l’industrie peuvent tester des solutions d’intégration d’énergies renouvelables. Un autre point fort de ce domaine est l’utilisation sûre de l’énergie nucléaire. Ces activités sont complétées par des analyses d’évaluation globale des systèmes énergétiques. Le PSI mène également de la recherche climatique et environnementale sur les processus chimiques qui se jouent dans l’atmosphère.
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Une image plus nette d’un catalyseur et des ses aspérités
Le catalyseur au ruthénium sur support de carbone est couramment utilisé dans l’industrie. Exemple éminent : la synthèse d’ammoniac, qui sert notamment à la fabrication d’engrais azotés. L’objectif de nombreux groupes de chercheurs dans le monde est d’optimiser ce type de catalyseur, dans l’idée d’améliorer l’efficacité d’un procédé industriel, qui figure parmi les plus importants d’un point de vue économique. Mais jusqu’ici, les connaissances sur la manière dont se constituent les centres catalytiquement actifs dans le catalyseur restent lacunaires. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont à présent réussi à mettre à jour des éléments importants.
Zukünftige Computerchips mit "elektronischem Blutkreislauf"
Im Rahmen des Sinergia-Programms fördert der Schweizerische Nationalfonds das dreijährige Forschungsvorhaben REPCOOL. Unter der Leitung von IBM Research à Zürich arbeiten in diesem Projekt Wissenschaftler der ETH Zürich, des Paul Scherrer Instituts in Villigen und der Università della Svizzera italiana in Lugano gemeinsam an der Erforschung eines elektronischen Blutkreislaufs für zukünftige 3D-Computerchips. Vom menschlichen Gehirn inspiriert, entwickeln die Forscher ein Mikrokanalsystem mit einer elektrochemischen Flussbatterie, die 3D-Chipstapel gleichzeitig kühlen und mit Energie versorgen. Ultimatives Ziel ist die Entwicklung eines Supercomputers in PC-Grösse.Cette actualité n'existe qu'en allemand.
Un aperçu de l’approvisionnement énergétique mondial à venir
En 2050, comment le monde s’approvisionnera-t-il en énergie, et quelles seront les conséquences sociales, économiques et écologiques de différents objectifs de développement et de différentes conditions-cadre politiques ? Ces questions, les chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) y répondent en collaboration avec le Conseil Mondial de l’Énergie CME, en analysant deux scénarios : un premier qui mise principalement sur l’économie de marché, et un second principalement sur la régulation. Ces analyses sont aujourd’hui terminées, et leurs résultats seront présentés du 13 au 17 octobre, au Congrès mondial de l’Energie du CME, qui se tiendra à Daegu, en Corée du Sud.
Formation de particules dans l'atmosphère: l'expérience CLOUD au CERN déchiffre un nouveau composant du processus
Les gouttelettes qui forment les nuages se constituent à partir de minuscules particules, qui planent dans l’atmosphère. On ignore encore beaucoup de choses sur la manière dont ces dernières se forment. Récemment, et pour la première fois, on a réussi à déchiffrer la formation de particules à partir d’amines et d’acide sulfurique. Une avancée majeure pour la recherche en sciences atmosphériques.
Simulations informatiques : un pilier essentiel de la sécurité des centrales nucléaires
Sans simulations informatiques, l’exploitation de centrales nucléaires serait pratiquement impossible. Qu’il s’agisse d’intégrer de nouveaux composants, ou de mener des tests et des essais visant à assurer la sécurité : presque tout doit être calculé et analysé par ordinateur au préalable. Au Laboratoire de physique des réacteurs et des comportements des systèmes, on développe à cet effet des modèles de calcul et des programmes informatiques. Les chercheurs du PSI officient dans ce cadre en tant que partenaires de recherche indépendants de l’IFSN (Inspection fédérale de sécurité nucléaire), et fournissent ainsi une contribution importante pour assurer la sécurité des centrales nucléaires suisses.
Des billes pour moins de déchets nucléaires
L’idée de produire du combustible nucléaire sous forme de sphères (et non de pastilles, comme c’est l’usage aujourd’hui) remonte aux années 1960. Les avantages suivants en étaient escomptés : une simplification de la fabrication du combustible ainsi qu’une nette réduction de la quantité de déchets radioactifs lors de sa fabrication et de son utilisation en centrale nucléaire. Ce type de combustible n'a toutefois jamais été utilisé parce que les types de réacteurs pour lesquels il avait été envisagé n’ont pas pu s'imposer. Dans le passé, l’Institut Paul Scherrer (PSI) a aussi contribué à la recherche en matière de combustible à particules sphériques. A nouveau, plusieurs projets, en partie financés par l’Union européenne, sont actuellement en cours au PSI. Leur objectif : continuer à améliorer la production des billes de combustible. Cette forme de combustible pourrait être utilisée soit dans des installations spéciales de réduction des quantités de déchets radioactifs, soit dans des réacteurs rapides de quatrième génération, qui, en cycle fermé, produisent eux aussi moins de déchets à vie longue.
Reconstitution de l’accident nucléaire de Fukushima
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) participent à un projet international, dont l’objectif est de reconstruire les différents évènements qui se sont produits à l’intérieur du réacteur de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi, lors de l’accident nucléaire de mars 2011. La reconstitution de l’état final des curs des réacteurs devrait aider l’exploitant de la centrale TEPCO (Tokyo Electricity Company) à préparer les travaux de décontamination dans l’enveloppe protectrice du réacteur. L’exercice pourrait par ailleurs servir à affiner les programmes informatiques de simulation des accidents nucléaires.
Cinq fois moins de platine : grâce à un nouveau catalyseur aérogel, les piles à combustible pourraient devenir économiquement attrayantes
Les piles à combustible produisent de l’électricité à partir d’hydrogène et n’émettent que de l’eau, elles sont une alternative écologique pour la mobilité individuelle du futur. Depuis plus de 10 années, l’Institut Paul Scherrer (PSI) étudie et développe des piles à combustibles basse température à membrane polymère. Les premiers tests pratiques ont montré que ces piles à combustible peuvent être utilisées avec succès pour des voitures et des bus. Mais d’autres recherches restent nécessaires pour améliorer la longévité de cette technologie et la rendre économiquement viable. Une équipe internationale de chercheurs, à laquelle participe le PSI, a fabriqué un nanomatériau potentiellement capable d’améliorer la performance et la durabilité de ces piles à combustible à tout en réduisant les coûts.
Diffusion des radionucléides: les enseignements pour un dépôt en couches géologiques profondes
Comment les substances radioactives évoluent-elles dans la roche d’accueil d’un dépôt en couches géologiques profondes pour déchets nucléaires ? A l’Institut Paul Scherrer (PSI), des chercheurs du groupe de recherche Processus de diffusion se penchent sur cette question au Laboratoire Sûreté des dépôts de déchets radioactifs. On connaît bien les propriétés de transport des radionucléides chargés négativement : ils sont repoussés par les surfaces des minéraux argileux, chargées négativement elles aussi, et n’adhèrent donc pour ainsi pas à la roche. Un projet de l’Union européenne est en train de mettre en évidence des éléments de connaissance concernant les radionucléides chargés positivement, qui eux, adhèrent fortement à la roche. Le PSI y participe.
Les connaissances pour demain en provenance des « cellules chaudes »
Des mesures de sécurité strictes encadrent la manipulation et l’analyse d’objets irradiés, et donc radioactifs, provenant de centrales nucléaires ou de laboratoires de recherche. Ces tests ne peuvent être conduits que dans des enceintes baptisées « cellules chaudes », dont les parois de béton et de plomb de plusieurs mètres d’épaisseur. Dans les cellules chaudes du Laboratoire chaud du PSI, des barreaux de combustibles usés provenant des centrales nucléaires suisses sont régulièrement soumis à une analyse scientifique des matériaux. Les connaissances obtenues dans le cadre de ces analyses permettent aux exploitants d’optimiser l’efficacité et la sécurité de leurs centrales. A côté de ces prestations de service destinées aux centrales nucléaires, le Laboratoire chaud est également impliqué dans des projets de recherche internationaux.
Pas une gouttelette de trop
Dans de nombreux processus techniques, la mise à disposition d’un mélange gaz-vapeur joue un rôle décisif. On réduit par exemple les émissions d’oxydes d’azote, en saturant fortement en humidité le mélange gazeux issu de la combustion du diesel. L’invention d’un chercheur de l’Institut Paul Scherrer (PSI) va permettre, à l’avenir, de réaliser de manière industrielle cette mise à dispotion d’un mélange gaz-vapeur, grâce à une technique simple, flexible et robuste.
Des neutrons rapides pour plus de sécurité
Les neutrons sont un instrument remarquable pour reproduire visuellement l’intérieur des objets sans les détruire. Ils représentent un complément à la radiographie aux rayons X, à laquelle on recourt le plus souvent.Toutefois, la radiographie neutronique reste cantonnée, la plupart du temps, aux laboratoires ou à certains sites de recherche fixes, car la production de neutrons nécessite des machines complexes, coûteuses et intransportables.Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) cherchent à corriger la donne, avec une technique d’imagerie plus flexible basée sur des neutrons rapides.
ecoinvent – La base de données leader mondial des analyses de cycle de vie lance sa version 3.0
La base des données des inventaires environnementaux, ecoinvent, constitue le fondement des projets d’analyses de cycle de vie, décoconception ou des informations environnementales sur les produits. Depuis 2003, les entreprises, les politiques et les consommateurs ont, grâce à ecoinvent, la possibilité de fournir des produits davantage en harmonie avec l’environnement, de mettre en uvre de nouvelles politiques ou d’adopter une attitude de consommation plus écologique. La nouvelle version 3.0 représente un jalon supplémentaire de l’analyse du cycle de vie: de nouvelles données mises à jour, notamment dans les domaines de la production chimique, des denrées alimentaires et des légumes, ainsi que dans celui de l’électricité offrent plus de possibilités d’application aux utilisateurs decoinvent.
Incinération des déchets : la panacée, vraiment ?
Autrefois, les déchets ménagers finissaient tous, sans exception, dans des décharges, et ce sans avoir subi le moindre traitement en amont. Conséquence de cette pratique : le site de la décharge finissait souvent par devenir une « zone écologiquement morte ». L’incinération municipale des déchets a quelque peu désamorcé le problème : c’est en effet uniquement grâce à elle et au recyclage, que la surface occupée par les décharges a pu être contenue au cours des dernières décennies, en dépit de l’augmentation globale des quantités de déchets. Toutefois, l’incinération des déchets est loin d’être la panacée. Certains produits de l’incinération, soit ceux qui étaient déjà presents dans les produits incinérés ou ceux qui provient de l’incinéreation elle-même et qui sont dommageables pour la santé et l’environnement, finissent en effet dans des décharges, en dépit de leur passage par les usines d’incinération.
Qualité de l’air de Paris : la métropole vaut mieux que sa réputation
Dans l’opinion publique, les métropoles sont souvent perçues comme d’importantes sources de pollution atmosphérique à aussi de leur périphérie à. Pourtant, selon les dernières études, ces villes de plusieurs millions d’habitants s’en sortent plutôt bien, au niveau écologique. Sur la base de mesures des aérosols réalisées à Paris, une équipe internationale de chercheurs, incluant des membres de l’Institut Paul Scherrer (PSI), confirme que les métropoles postindustrielles influencent beaucoup moins la qualité de l’air de leur environnement proche qu’on ne l’imagine.
Stockage d’énergie : un dispositif de carbone ultramince
En 2010, deux physiciens d’origine russe se sont vu décerner le prix Nobel pour la découverte et la caractérisation du graphène : un matériau d’épaisseur monoatomique, composé d’une seule couche de carbone. Leur découverte a fait grand bruit, car à maints égards, le graphène est un matériau exceptionnel. Depuis qu’il a été isolé pour la première fois, les scientifiques du monde entier se sont donc jetés dessus, en quête d’applications. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) on a présent élaboré les fondements d’un supercondensateur à base de graphène. Ce dernier pourrait contribuer, par exemple, à allonger notablement la durée de vie des batteries des voitures hybrides.
Un effet mémoire découvert également dans les batteries Li-ion
Les batteries lithium-ion sont des batteries de puissance utilisées pour le stockage de l’énergie de nombreux appareils électroniques. Elles peuvent emmagasiner une quantité importante d’énergie pour un volume et un poids relativement faibles. Par ailleurs et ce jusqu'à présent, elles ont eu la réputation de ne pas être sensibles à l’effet mémoire. C’est ainsi que les spécialistes désignent une déviation du potentiel de la batterie, cette dernière est causée quand la batterie n’est pas complètement chargée ou déchargée. Le résultat en est que l’énergie stockée n’est que partiellement disponible et il n’est alors plus possible de procéder à une estimation fiable de l’état de charge de la batterie. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) et leurs collègues des Toyota Central R&D Labs, Inc, au Japon, ont à présent identifié un effet mémoire dans un type de batteries lithium-ion très répandu. Cette découverte revêt une importance toute particulière dans la perspective de l’arrivée imminente des batteries lithium-ion sur le marché du véhicule électrique. Leur travail paraît aujourd’hui dans la revue spécialisée Nature Materials.
La voie dorée pour étouffer les gaz nocifs dans un pot d’échappement
L’urée en solution aqueuse permet de nettoyer les gaz d’échappement, issus de la combustion du diesel, de leurs oxydes d’azote nocifs. L’urée se dégrade en ammoniaque et, à son tour, ce dernier réduit les oxydes d’azote en azote inoffensif. L’urée en solution peut toutefois former des résidus indésirables, mais aussi geler en cas de grand froid. Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont maintenant développé un catalyseur, qui permet d’utiliser des agents réducteurs plus efficaces que l’urée pour la réduction de l’oxyde d’azoteCette actualité n'existe qu'en allemand.
Du méthane au méthanol – ou comment éteindre les torches du gaspillage
Sur les photos prises de nuit depuis l’espace, le flot lumineux des éclairages permet d’identifier facilement les grandes métropoles de la planète. Mais il faut un il exercé pour apercevoir sur ces images satellite, à part New York ou Tokyo, les sites de certains puits de pétrole. La lumière qui les signale provient surtout de la combustion de méthane. Le gaspillage d’une ressource naturelle aussi précieuse a des consequences négatives d’un point de vue économique ansi que pour l’environnement. Des scientifiques de l’Institute Paul Scherrer PSI sont à la recherche d’une solution : la transformation du méthane en méthanol.
Scénarios pour la transformation du système électrique en Suisse
Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont analysé l’évolution du secteur suisse de l’électricité au travers de différents scénarios, en se servant de leur modèle STEM-E. Leur conclusion : toutes les alternatives à l’approvisionnement actuel en électricité devraient entraîner une augmentation des coûts des systèmes. Il se pourrait, par ailleurs, que des concessions doivent être faites au niveau de certains objectifs relevant du développement durable, comme la protection du climat et l’indépendance de la Suisse par rapport à l’étranger en matière d’approvisionnement en énergie. L’analyse indique que d’ici 2050, les coûts de production d’électricité augmenteront probablement d’au moins 50 pour cent.