[Belle Histoire] COMPPIT : mieux valoriser les déchets et les biomasses grâce à l’IA

« Un laboratoire commun est un partenariat idéal pour consolider une collaboration existante », estime Khaled Loubar, enseignant-chercheur au Département systèmes énergétiques et environnement (DSEE) d’IMT Atlantique. « Il permet en effet d’inscrire les travaux de recherche communs dans le long terme, en suivant une feuille de route partagée, et d’encadrer la coopération par une structure et une gouvernance dédiées. » Des avantages qui ont poussé la société S3d Ingénierie et le laboratoire Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA – UMR CNRS 6144), sous cotutelle d’IMT Atlantique, à opter pour ce mariage au long cours.

Une relation nouée avant même la création de l’entreprise

S3d Ingénierie (Groupe Keran) est un bureau d’études spécialisé dans la valorisation énergétique des déchets et la production de carburants alternatifs. L’entreprise accompagne ses clients – en particulier des collectivités et des acteurs de l’industrie et de l’agriculture – de la définition du besoin à la conception et à la mise en place de solutions. « Nous ne proposons pas de produit sur étagère, car toutes les demandes sont très différentes les unes des autres », expose Anthony Kerihuel, directeur général de S3d Ingénierie. « Nous privilégions ainsi une approche sur mesure reposant sur notre expertise, qui s’enrichit à chaque nouvelle expérience. » Par exemple, l’entreprise a accompagné Cooperl Arc Atlantique, grande coopérative porcine de Bretagne, dans la construction d’une usine de production de biodiesel à partir de graisses animales.

Pour répondre aux problématiques de ses clients quant à la valorisation de déchets et de biomasses, S3d Ingénierie s’intéresse à de multiples procédés thermochimiques et biologiques. Certains sont plutôt matures, à l’instar de la combustion ou de la méthanisation, tandis que d’autres nécessitent encore davantage de retours d’expérience, comme la pyrolyse, la pyrogazéification, la liquéfaction hydrothermale ou la gazéification hydrothermale. C’est pourquoi le bureau d’études s’appuie sur l’expertise du GEPEA, et ce, depuis sa création. En effet, l’entreprise a été cofondée en 2007, à l’issue de la thèse d’Anthony Kerihuel, réalisée à IMT Atlantique en même temps que celle… de Khaled Loubar. Depuis, ce lien immédiat entre les deux entités n’a jamais été rompu.

Des solutions innovantes de valorisation des déchets et des biomasses

« Dans notre secteur d’activité, l’innovation occupe une place fondamentale, étant donné la complexité et la singularité des projets que nous menons », affirme Anthony Kerihuel. « Notre collaboration avec le GEPEA nous aide à rester à la pointe des nouvelles technologies de valorisation des déchets, grâce à l’expertise des équipes de recherche et aux équipements résolument modernes du laboratoire. » Par exemple, le GEPEA dispose de la plateforme PREVER (Plateforme de Recherche et d’Étude sur la Valorisation Énergétique des Résidus), dotée d’une grande variété d’outils aidant à déterminer le meilleur procédé de transformation en fonction des déchets considérés.

« Du point de vue du laboratoire, cette collaboration historique nous apporte, bien sûr, un soutien essentiel pour nos travaux de recherche et le financement de nos équipements, mais pas seulement », met en exergue Khaled Loubar. « Travailler avec un acteur de référence comme S3d Ingénierie nous aide à rester au fait des besoins concrets des industriels et des collectivités et à ancrer notre recherche dans la réalité du terrain. » Le GEPEA se sert ainsi des retours de l’entreprise pour orienter ses travaux en fonction des tendances, des difficultés rencontrées lors de la valorisation de certains déchets ou des évolutions du contexte réglementaire.

Par exemple, dans le cadre d’une thèse CIFRE, les deux partenaires développent un procédé spécifique à la sargasse – une algue particulièrement invasive, qui prolifère notamment sur les côtes de la mer des Caraïbes. Or, jusqu’à présent, il n’existait pas de solution optimale pour valoriser cette biomasse considérable. Les chercheurs travaillent ainsi sur un procédé de liquéfaction hydrothermale, en caractérisant les produits issus de cette opération.

De même, une autre thèse visait à étudier, à tester et à concevoir une unité d’épuration du biogaz à petite échelle. L’objectif : aider les agriculteurs à produire du biométhane carburant pouvant servir à alimenter leurs tracteurs avec du biogaz naturel renouvelable.

Un laboratoire commun pour développer un outil de prédiction plus précis

Forts de ces précédents travaux de recherche conjoints, S3d Ingénierie et le GEPEA ont souhaité donner un élan supplémentaire à leur collaboration avec le lancement du laboratoire commun COMPPIT (Conception de modèles prédictifs des productibles issus de procédés de conversion thermochimique). Lancé en avril 2025, après avoir été retenu par l’Agence nationale de la recherche (ANR), celui-ci a été conclu pour une durée de 54 mois. « Mais notre idée est de le pérenniser au-delà de l’échéance prévue avec l’ANR », projette Khaled Loubar.

L’objectif principal de COMPPIT est de développer un outil d’aide à la décision afin de choisir le procédé de conversion thermochimique le plus adapté en fonction du déchet ou de la biomasse à valoriser. Et pour chaque couple intrant-procédé, la solution indiquera les conditions opératoires optimales et livrera des prédictions quant aux productibles, à leurs caractéristiques, ainsi qu’au rendement. « Ces informations sont cruciales pour les organisations désirant valoriser leurs résidus », souligne Khaled Loubar. « En effet, comment décider d’investir dans un équipement sans connaître les produits attendus ou les traitements nécessaires à appliquer après le procédé ? »

À terme, cette solution viendra enrichir l’offre d’accompagnement de S3d Ingénierie. « À vrai dire, nous disposons déjà d’outils prédictifs », nuance Anthony Kerihuel. « Néanmoins, nos prédictions actuelles pourraient gagner en finesse. Le nouvel outil développé dans le cadre du laboratoire commun nous apportera ainsi plus de précision, mais également des informations supplémentaires précieuses, comme la présence de polluants au sein des productibles. Il s’agira donc d’un véritable facteur de différenciation. »

Des expérimentations qui aident à entraîner l’IA

Afin de pouvoir fournir de tels résultats, la solution s’appuiera sur l’intelligence artificielle, plus précisément sur des modèles de machine learning. À cet effet, COMPPIT bénéficiera de la contribution d’un enseignant-chercheur d’IMT Atlantique spécialisé en data science. Cependant, comme dans tout projet articulé autour de l’IA, se pose la question des données disponibles pour entraîner les modèles. « Certains procédés, tels que la pyrolyse ou la liquéfaction hydrothermale, ont fait l’objet de nombreuses thèses, donc nous avons suffisamment de données à notre disposition », note Khaled Loubar. « En revanche, pour d’autres, à l’image de la gazéification hydrothermale, les informations disponibles dans la littérature scientifique ne seront pas suffisantes et il nous faudra générer nos propres données. »

Si certaines pourront être fournies par S3d Ingénierie, le laboratoire commun s’appuiera également sur ses propres expérimentations afin d’alimenter ses modèles de machine learning. Et les travaux ont déjà démarré, puisqu’une thèse autour de la pyrogazéification a été lancée. Quant à la gazéification hydrothermale, elle fait l’objet d’une attention particulière dans le cadre de COMPPIT : les deux partenaires souhaitent approfondir leur maîtrise de ce procédé grâce à l’installation d’un équipement pilote dédié au sein du GEPEA. « Ce démonstrateur sera employé pour des essais sur différents déchets et biomasses », annonce Anthony Kerihuel. « Et les résultats qu’il livrera pourront servir à répondre aux problématiques de nos clients, mais aussi à alimenter notre outil d’aide à la décision. »

Si les premiers travaux de recherche ont déjà débuté, COMPPIT se situe encore dans sa phase de démarrage. Par conséquent, l’équipe du laboratoire commun en peaufine les derniers détails, détaillant sa gouvernance et sa feuille de route. Elle se tournera ensuite vers une étape déterminante : le recrutement d’un ingénieur de recherche, « la colonne vertébrale assurant le liant et la continuité entre les travaux menés », selon Khaled Loubar. Son rôle sera notamment de consolider les résultats obtenus dans les expérimentations, utilisés pour entraîner l’IA, une phase indispensable avant de confronter l’outil à de réelles problématiques de valorisation de déchets et de biomasses.