éveloppement d’une stratégie expérience-simulation pour une meilleure compréhension de la capture d’armes chimiques par des matériaux filtrants dans différents conditions opérationnelles – SESAM

SESAM se propose de développer une approche couplant des méthodologies expérimentales et théoriques innovantes dans le but d’évaluer de façon systématique les performances des MOFs vis-à-vis de la capture des armes chimiques. Ces résultats seront confrontés aux résultats obtenus avec un charbon actif de référence.
Les charbons actifs sont actuellement utilisés dans les masques à gaz pour récupérer ces armes chimiques. Cependant leurs performances sous différentes conditions opératoires (variations de température, présence d’humidité ou de contaminants comme des hydrocarbures) restent relativement méconnues.
Cette préoccupation est un enjeu majeur dans le contexte national et international qui connaît une montée du terrorisme sans précédent se traduisant par des attaques de diverses natures et en particulier par l’utilisation d’armes chimiques comme ces derniers jours encore en Syrie.
Par ailleurs, les terrains opérationnels des militaires sont en perpétuelle évolution. Historiquement, il s’agissait plutôt d’une menace sur le continent européen. Aujourd’hui une majorité d’opérations s’oriente plutôt sur le continent africain ou au Moyen-Orient, des lieux du globe où les variations de température et d’humidité entre le jour et la nuit sont plus importantes.
C’est dans ce contexte que s’intègre le projet SESAM qui a pour but d’explorer les propriétés d’une large gamme de matériaux filtrants vis-à-vis du sarin, soman et VX, et de ses simulants pour mieux comprendre le comportement de capture de ces adsorbants et au-delà proposer des améliorations de ces matériaux pour envisager dans le futur une réponse efficace à des menaces chimiques dont le spectre est de plus en plus large.
D’un point de vue expérimental, pour éviter l’utilisation de ces agents hautement toxiques, des simulants présentant des propriétés physiques et chimiques similaires à celles des armes chimiques seront considérés. Il est bien connu que ces molécules sont caractérisées par de très faibles pressions de vapeur saturante et des effets nocifs à très faible concentration, il s’agira donc de mettre en œuvre des instruments de mesure haute résolution.
Un autre défi posé par ce projet ambitieux sera de mettre en œuvre des outils de simulation qui permettent d’évaluer précisément les performances d’une large gamme de matériaux filtrants vis-à-vis de ces molécules relativement complexes.
L’objectif de ce projet à caractère fondamental est donc d’explorer les performances des matériaux filtrants existants en utilisant des outils de criblage haut débit à la fois expérimentaux et numériques sous différentes conditions dans le but (i) de s’assurer que le charbon utilisé actuellement maintiennent le même niveau de performances en fonction de la température, de l’humidité ambiante et de la présence de contaminants (ii) de définir quels sont les simulants les plus adéquats pour mimer le plus précisément possible le comportement du sarin et au-delà proposer des fonctions de transfert simulants?sarin et (iii) d’établir des relations structure-propriétés afin d’identifier les caractéristiques idéales des matériaux filtrants pour capturer une molécule ciblée de type sarin.
SESAM regroupe deux groupes aux compétences complémentaires et reconnues internationalement dans le domaine de l’adsorption (CNRS-MADIREL Marseille) et de la simulation moléculaire (CNRS-ICGM Montpellier), le groupe MADIREL assurant la coordination. Ces équipes travaillent ensemble depuis de nombreuses années au sein d’un laboratoire sans mur et ont le savoir-faire requis pour contribuer à des avancées majeures qui répondent aux axes thématiques 6/7 et le volet NRBC de l’appel à Projet ANR/ASTRID.
Les retombées attendues pour la défense seront un tremplin pour établir de nouvelles collaborations avec des utilisateurs impliqués dans le développement de matériaux filtrants appliqués à la sécurité civile et militaire.