Air liquide optimise les ressources en numérisant les flux

Impossible de rester le numéro un mondial des gaz industriels et médicaux sans faire la part belle à l’innovation. Chez Air liquide (15,3 milliards d’euros de chiffre d’affaires en 2012), la recherche a historiquement fait appel à la simulation numérique. Il y a vingt-cinq ans, le groupe comptait déjà des spécialistes du calcul ou des logiciels capables de modéliser les flammes des fours de ses clients verriers. Aujourd’hui, "la simulation numérique et la modélisation font partie des neuf compétences clés que nous avons identifiées en R & D, constate Régis Réau, le directeur scientifique senior du groupe. Associées à d’autres compétences comme le génie des procédés, elles sont devenues un outil quasi indispensable dans le développement de nos projets".

Une production moins énergivore

Spécialistes de la dynamique des fluides ou de la modélisation moléculaire, pas moins de quarante chercheurs, en Europe et aux États-Unis, simulent à temps plein. Sans compter une vingtaine de collaborations avec de grands centres d’excellence à travers le monde, comme la chaire sur l’oxycombustion, créée en 2012, avec Centrale Paris et le CNRS. Si la simulation est aussi stratégique pour Air liquide, c’est qu’elle optimise toutes ses activités (santé, industriel marchand, grande industrie et électronique) et toutes les étapes de sa supply chain : de la production du gaz, en passant par le transport, jusqu’au stockage et à la livraison des clients. Indispensable face à la globalisation de l’industrie et aux contraintes en ressources, identifiées en décembre par le PDG du groupe, Benoît Potier, comme l’une des grandes tendances du marché de demain.

La simulation est précieuse pour rendre la production de gaz moins énergivore. Grâce à la mécanique des fluides numériques, les chercheurs ont modélisé les phases de séparation des gaz de l’air pour mieux contrôler les transferts de matières et turbulences causés par le passage de liquide en vapeur. Couplée à un processus d’automatisation, la modélisation a réduit de 4 % les dépenses d’énergie des usines concernées. La même démarche a été appliquée chez ses clients. "Nous apportons de la valeur à nos clients, insiste Régis Réau, en développant des solutions personnalisées à la pointe de la technologie." Chez les verriers, auxquels le groupe fournit de l’oxygène et des brûleurs pour le fonctionnement des fours, la simulation permet d’étudier la distribution des flux thermiques afin d’optimiser leur design. Dans la santé, secteur en forte croissance pour Air liquide, la simulation booste l’innovation. Il y a quelques années, ses chercheurs se sont penchés sur la manière dont les sprays pénètrent la structure bronchique, afin de favoriser la respiration de patients souffrant de problèmes respiratoires. "Nous avons reconstruit numériquement cette structure à partir de données réelles, et essayé de comprendre la trajectoire des particules de gaz pour simuler leur transport dans les voies aériennes, raconte Régis Réau. Nous avons découvert que l’utilisation d’un mélange d’oxygène et d’hélium, plus léger et visqueux que l’air, permettait de respirer plus facilement." Un saut technologique confirmé par des tests in vitro et in silico. Prochain défi ? Le big data. Après s’être doté d’un nouveau calculateur sur son centre de recherche francilien des Loges-en-Josas, il entend se rapprocher de voisins comme le CEA...

Gaëlle Fleitour