L'amendement n°1252 adopté par l'Assemblée nationale a entrainé une diminution des crédits hors titre 2 du programme 190 pour un montant de 2 950 170 € en AE et de 2 950 170 € en CP, afin de gager par des économies complémentaires les dépenses nouvelles adoptées lors du débat parlementaire.

Le programme a connu les mouvement réglementaires et législatifs suivants :

- un premier arrêté de report des crédits fonds de concours du 28 janvier 2021 pour 8 724 € en AE ;

- un arrêté de report des crédits du budget général du 19 mars 2021 pour 81 277 € en AE et de 1 179 363 € en CP ;

- une série de trois décrets de transfert entrants depuis la mission Relance au bénéfice de la recherche aéronautique, pour un total de 744 000 000 € en AE et de 232 960 000 € en CP ;

- la loi de finances rectificatives n° 2021-953 du 19 juillet 2021 a accordé 37 343 314 € en AE et en CP au programme au bénéfice de la recherche aéronautique ;

- par ailleurs, le programme a connu un dégel de sa réserve de précaution à hauteur de 8 656 686 €en AE et en CP au bénéfice de la recherche aéronautique.

Institut national de l’environnement industriel et des risques (6,3 M€)

En 2021 l’INERIS a reçu une subvention de 6,3 M€ au titre du programme 190.

 La recherche est une composante essentielle pour le développement de l’expertise que l’Institut met à disposition des pouvoirs publics et des entreprises dans le domaine de la prévention et de la maîtrise des risques industriels et environnementaux. L’institut vise l’excellence dans sa recherche et a défini ses priorités dans son contrat d’objectifs et de performance (COP). La recherche représente environ 20 % de l’activité.

L’année 2021 fut marquée par un taux élevé de succès sur les appels à propositions de recherche (APR) des agences nationales. Ainsi 4 projets sur les 6 proposés par l’INERIS ont été retenus par l’ANR au titre de l’APR SIOMRI1. L’INERIS est traditionnellement mobilisé sur les APR publiés par l’ADEME (AQACIA sur la qualité de l’air, IMPACT sur l’effet des polluants et GESIPOL sur les sols pollués) et l’Anses (Environnement & Santé). En 2021, 13 projets sur la vingtaine de propositions soumises (65%) par ou avec l’INERIS ont été acceptés. Côté Europe, l’INERIS a été associé au dépôt d’une dizaine de projets Horizon2020 Green Deal dont deux ont été retenus. Au total, 5 projets impliquant l’INERIS ont été sélectionnés sur guichets européens.

L’INERIS est intégré au réseau européen PARC2 qui sera piloté par l’ANSES dans le cadre d’Horizon Europe. Il a également confirmé sa contribution au développement des services Copernicus Atmosphère, avec deux nouveaux contrats avec le centre météorologique européen (ECMWF). Enfin, l’Institut a activement participé au montage de programmes exploratoires proposés comme programmes et équipements prioritaires de recherche (PEPR) financés par le 4e Programme d'investissements d'avenir (PIA4), notamment sur les risques naturels et technologiques et les risques liés au sous-sol.

La deuxième évaluation de l’INERIS par un comité d’évaluation HCERES a été menée en 2020. 2021 fut consacrée à l’élaboration d’un plan d’actions en réponse aux 14 recommandations émises par le comité. Certaines concernent des aspects structurels et ont été prises en compte à travers la nouvelle organisation de l’Institut. On notera également des actions à réaliser sur l'élaboration d’une stratégie partenariale, une réflexion sur les modalités de fonctionnement des instances de gouvernance externe et la définition d’un schéma directeur du numérique.

95 articles ont été publiés par l’INERIS dans des revues référencées dans la base ISI Web of Science, pour un objectif annuel de 90, dont 47,4 % de co-publications internationales. Cette cible fut également dépassée en 2021 avec un taux de 47,4 %. Toutes les publications dont l’INERIS est premier auteur sont désormais accessibles via les archives ouvertes HAL-Ineris3. Fin 2021, 32 doctorats étaient en cours. Durant l’année, 15 thèses de doctorats et deux habilitations à diriger des recherches ont été soutenues.

Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire

La subvention pour charges de service public attribuée à l’IRSN au titre du programme 190 s’élève à 167,2 M€ pour l’exercice 2021.

L’IRSN dispose également du produit de la contribution, acquittée par les exploitants d’INB en vertu de l’article 70 de la loi n°2016-1918 du 29/12/2016, et dont le montant perçu en 2021 est de 61,3 M€. Ces moyens contribuent, à hauteur de 41,8 M€, au financement des activités d’appui technique que l’IRSN apporte à l’ASN, en complément du financement relevant de l’axe « Appui à l’Autorité de sûreté nucléaire (ASN) », et, à hauteur de 19,5 M€, au financement des actions d’études et recherche en soutien à l’expertise, en complément des moyens portés par l’axe « Recherche et missions de service public ».

1) Recherche et missions de service public (103,4 M€)

Les programmes de recherche mis en œuvre par l’IRSN visent principalement la réduction de la sensibilité des installations et activités utilisant des rayonnements ionisants aux différents risques pouvant les affecter, la compréhension des phénomènes qui peuvent être à l’origine d’accidents majeurs, l’amélioration de l’efficacité des parades envisageables, le développement des connaissances qui sous-tendent le cadre des actions de protection, et la mise au point des techniques et outils opérationnels dont l’Institut a besoin pour remplir ses missions (métrologie des rayonnements ionisants, bases de données, outils de calcul et de modélisation…).

Dans le domaine de la recherche en sûreté nucléaire, l’IRSN a poursuivi en 2021 les programmes expérimentaux visant à mieux caractériser les conséquences d’accident de perte de refroidissement de combustible nucléaire qu’il s’agisse d’une situation de fonctionnement en réacteur (projet PERFROI), ou d’une une situation d’entreposage en piscine (projet DENOPI). Ces deux projets ont nécessité la réalisation d’investissements conséquents au cours des années précédentes notamment pour la mise en œuvre de dispositifs expérimentaux en lien avec les phénomènes physiques étudiés. Ils ont bénéficié à ce titre d’un financement partiel par le programme des investissements d’avenir (PIA) dans le cadre de l’action mise en place à la suite de l’accident de Fukushima (projet « RSNR », Recherche en sûreté nucléaire et radioprotection).

Concernant le projet PERFROI, l’année 2021 a été marquée par la réalisation des deux premières campagnes d’essais du programme COAL destiné à l’étude de la refroidissabilité de crayons de combustible déformés en situation de fonctionnement en réacteur consécutivement à un accident de perte d’eau dans le circuit primaire. Il s’agit en particulier de s’assurer que le refroidissement en configuration de crayons déformés (cœur du réacteur partiellement bouché) reste suffisant en regard du risque de fusion. La dernière campagne d’essai aura lieu au début de l’année 2022, ces différentes campagnes ont été réalisées en lien avec le STERN Lab au Canada.

Concernant le projet DENOPI l’année 2021 a été marquée par la fin de réalisation et la qualification de l’installation MIDI (maquette à l’échelle 1/6 d’une piscine d’entreposage réelle) destinée à l’étude, en situation accidentelle, des phénomènes de convection naturelle et de vaporisation générés par le combustible nucléaire entreposé dans une piscine. Les campagnes d’essais dans l’installation MIDI, établies en collaboration avec EDF, l’US NRC et BelV, ont démarré au second semestre 2021 et s’achèveront au premier semestre 2022. L’année 2021 a également été marquée par la réalisation et l’achèvement du programme d’essai dans l’installation ASPIC destinée à l’étude des possibilités de refroidissement par aspersion d’un combustible en piscine dénoyé consécutivement à une perte d’eau ; le programme d’essai a été établi en collaboration avec EDF et l’US NRC.

Dans le domaine de la recherche sur l’incendie, l’IRSN a réalisé en 2021 les dernières campagnes d’essais prévus dans le cadre du programme international PRISME3 qui a débuté en 2017 sous l’égide de l’OCDE et qui est consacré à l’étude des incendies dans les locaux d’une installation nucléaire confinés et ventilés mécaniquement. Les campagnes d’essais menés en 2021 ont été réalisées, comme l’ensemble du programme expérimental dans les installations de l’IRSN sur le site de Cadarache. Elles concernaient, entre autres, l’étude de la propagation des fumées, de la propagation du feu entre armoires électriques et sur des chemins de câbles électriques.

Concernant les actions en lien le vieillissement des installations, l’IRSN a poursuivi en 2021 la réalisation du programme expérimental ODOBA dans l’installation ODE sur le site de Cadarache destiné à l’étude du vieillissement des bétons, avec la mise en œuvre de procédées de vieillissement accéléré sur deux blocs de grandes dimensions pour l’étude spécifique des pathologies de type RSI (réaction sulfatique interne) et la réalisation d’éprouvettes avec une formulation spécifiquement définie pour l’étude de les pathologies de type RAG (réaction alcali-granulat). Des éprouvettes destinées spécifiquement à l’étude des bétons caractéristiques des ouvrages de stockage des déchets radioactifs ont également fait l’objet de procédure de vieillissement accéléré.

Il convient également noter pour l’année 2021 la fin de la construction de la plateforme expérimentale MACUMBA sur le site de Saclay, dédiée à l’étude du comportement des enceintes de confinement en béton des réacteurs, et plus spécifiquement au risque de fuite résultant d’une fissuration du béton en cas d’événement accidentel (montée en pression interne résultant d’un accident sur le réacteur, séisme, etc.).

Dans le domaine des déchets radioactifs, les recherches menées par l’IRSN sont largement structurées autour des enjeux d’expertise relatifs au projet CIGEO, dédié au stockage géologique de déchets radioactifs de haute activité et de moyenne activité à vie longue. En 2021, l’IRSN a notamment poursuivi la réalisation du programme (VSEAL – vertical sealing) dédié à l’évaluation de la performance et les éventuels endommagements dans le temps des matériaux – argile gonflante - prévus pour les dispositifs de scellement des puits d’accès à une installation de stockage géologique, avec des essais dans le laboratoire LUTECE de l’IRSN à Fontenay-aux-Roses et une expérimentation au sein de son laboratoire de recherche souterrain de Tournemire.

Dans le domaine de l’environnement et plus spécifiquement de la recherche sur les transferts des radionucléides vers les écosystèmes, l’IRSN a poursuivi en 2O21 ses travaux sur l’évaluation des coûts économiques et dynamiques d’un accident nucléaire, prenant en compte l’évolution dans le temps d’une contamination ; ces travaux s’opèrent dans le cadre du projet AMORAD financé par l’action « RSNR » du PIA. Initié à la suite de l’accident de Fukushima, AMORAD visait à évaluer précisément les conséquences d’un rejet de substances radioactives sur l’homme et sur l’environnement en optimisant les modèles de prédiction de la dispersion des radionucléides dans l’environnement et d’évaluation de leur impact sur le milieu marin et les écosystèmes terrestres.

AMORAD a conduit à des avancées en matière de prédiction de la dispersion des radionucléides dans l’environnement, tant marin que continental, permettant de produire rapidement des évaluations précises en cas d’accident radiologique ou nucléaire. Il a également démontré, dans le compartiment marin, la possibilité d’étendre les évaluations à l’ensemble du milieu trophique et d’expliquer l’évolution des radionucléides sur le temps long. S’agissant du compartiment continental, les modèles développés permettront de renforcer les stratégies de remédiation des zones contaminées en aidant par exemple à l’établissement de priorités pour la décontamination des territoires et au choix de procédés.

Dans le domaine des aléas naturels, l’IRSN a poursuivi en 2021 les actions de caractérisation du système de failles sur lequel s’est produit le séisme du Teil en novembre 2019, complétées par une comparaison entre les mouvements de sol enregistrés et ceux résultant des modèles. Parallèlement, l’IRSN a élaboré un modèle 3D des formations géologiques du bassin sédimentaire situées sous le site nucléaire du Tricastin à partir du bruit de fond sismique mesuré dans le cadre du projet DARE financé par l’ANR ; ce modèle 3D vise à permettre de prédire les effets sites particuliers et notamment les phénomènes d’amplification du mouvement sismique. Concernant les aléas hydro-météorologiques, les travaux menés ont principalement porté sur l’évaluation statistique des événements extrêmes, tels que vents et surcôtes marines. Concernant les risques d’inondation fluviale, l’IRSN a engagé des travaux en vue de produire des cartes d’inondation probabilisées.

Dans le domaine de la recherche sur les effets sur l’homme des rayonnements ionisants, l’IRSN a poursuivi en 2021 les actions visant à développer des outils de prédiction des dommages induits à l’ADN par les rayonnements ionisants et du devenir cellulaire en fonction du type de rayonnement. Dans le domaine du développement de traitements innovants pour faire face aux effets indésirables des expositions aux moyennes et fortes doses (irradiation ou contamination), l’IRSN a finalisé en 2021 a première phase (étude in vitro) du projet NaPeauLi, financé par l’ANSES, dont l’objectif  est  la mise au point d’un protocole expérimental capable d’évaluer l’efficacité de traitement décontaminant suite à l’exposition de la peau à des nanoparticules stables d’argent et de titane (utilisés en autres dans les crèmes solaires). Parallèlement, l’IRSN a poursuivi les études menées dans le cadre du projet PRIODAC, projet financé dans le cadre du PIA "recherches en matière de sûreté nucléaire et radioprotection" (RSNR) qui vise à étudier les modalités d’administration d’iodure de potassium stable en situation d’accident nucléaire et notamment à développer des schémas posologiques adaptés aux populations sensibles. Toujours dans le domaine des contremesures médicales et s’agissant du traitement des effets secondaires des radiothérapies, l’IRSN a plus particulièrement orienté ses travaux sur l’étude du bénéfice thérapeutique des cellules stromales mésenchymateuses et des biomatériaux, notamment dans le cadre du projet OPENN financé par l’ANR pour le traitement de l’inflammation post irradiation du colon). Parallèlement, l’Institut a poursuivi, dans le cadre du projet RESCUE, initié en 2020 pour une durée de 3 ans et financé par l’ANR « ASTRID Maturation », les travaux engagés pour démontrer l’efficacité sur l’homme d’un nouveau produit de thérapie cellulaire (cellules souches pluripotentes induites reprogrammées issues de cellules humaines adultes différenciées, iPSC) pour le traitement du syndrome aigu d’irradiation.  

Les travaux de recherche ont également porté sur les effets d’une contamination à l’uranium chez les travailleurs du cycle du combustible, notamment vis-à-vis du risque de développement d’un carcinome rénal. Les résultats obtenus en 2021 ont permis de déterminer un seuil de nephrotoxicité lors d’une exposition répétée à l’uranium et ont également conduit à la mise au point d’une méthodologie d’analyse de tumeurs rénales par échographie.

Dans le domaine des études épidémiologiques, l’IRSN a finalisé l’analyse de la mortalité au sein de la cohorte SELTINE qui regroupe plus de 80 000 travailleurs du nucléaire (principalement EDF et Orano). Parallèlement, l’IRSN a réalisé une étude sur le risque d’arythmie cardiaque après radiothérapie du sein.

Dans le domaine de la surveillance radiologique de l’environnement, l’IRSN a poursuivi en 2021 la modernisation de ses réseaux de surveillance de la radioactivité dans l’environnement avec le déploiement de balises automatiques de spectrométrie gamma à proximité des installations nucléaires.

Parallèlement, l’IRSN a réalisé et publié en 2021 le bilan de l’état radiologique de l’environnement français sur la période [2018-2020] ; ce travail a été effectué en collaboration avec les acteurs publics, associatifs et privés du Réseau national de mesure de la radioactivité dans l’environnement.

L’IRSN a également finalisé en 2021 l’étude ayant pour objectif d’expliquer la concentration en tritium mesurée dans la Loire par une association citoyenne et très significativement supérieure à celles habituellement mesurées.

2) Appui aux pouvoirs publics (4.2 M€)

L’appui aux pouvoirs publics couvre des activités relevant du domaine de l’environnement, de la gestion des situations d’urgence et de la protection des travailleurs contre les rayonnements ionisants. Ces activités sont programmées au moyen de conventions pluriannuelles et de protocoles annuels liant l’IRSN aux directions ministérielles concernées. En 2021, les actions répondant aux grands objectifs prioritaires ont été réalisées, en particulier le suivi dosimétrique de l’exposition des travailleurs, la gestion de l’inventaire des anciens sites miniers d’uranium ou bien encore la surveillance des denrées alimentaires sur le territoire.

Par ailleurs, dans le cadre d’un projet spécifique de modernisation de ses outils soutenu, par le Fond de Transformation de l’Action publique et mené en lien avec la Direction générale du travail, l’IRSN a poursuivi en 2021 le développement de la nouvelle plateforme SISERI d’enregistrement et de traitement des données de surveillance de l’exposition des travailleurs aux rayonnements ionisants, la livraison de l’outil finalisé étant prévu pour la fin de l’année 2022. En fin d’année 2021, les premières fonctionnalités de la nouvelle application ont été mises à dispositions des futurs utilisateurs (Employeurs, Organismes accrédités, Exploitants) dans le cadre d’une phase de test afin de recueillir leur avis et d’identifier d’éventuels points à améliorer.

3) Appui à l’Autorité de sûreté nucléaire (40.8 M€)

L’IRSN apporte un appui technique à l’ASN concernant la sûreté et la radioprotection des installations nucléaires (les 56 réacteurs de puissance en fonctionnement, les réacteurs d’expérimentation et ceux en phase de construction, dont le réacteur EPR de Flamanville, les usines du cycle du combustible, les laboratoires et installations de recherche ...), ainsi qu’aux activités liées à ces installations (exploitation des installations, opérations de démantèlement, transports de matières radioactives et fissiles à usage civil et gestion des déchets radioactifs), et enfin la préparation et l’appui à la gestion des situations d’urgence radiologique ou nucléaire et post accidentelles.

Le programme de travail 2021, défini conjointement avec l’ASN, identifiait un certain nombre de sujets à fort enjeux parmi lesquels l’analyse des réexamens de sureté des réacteurs électronucléaires mais également d’installations du cycle du combustible, l’expertise des dossiers support à la mise en service du réacteur EPR de Flamanville, l’examen du dossier de densification de capacités d’entreposage des piscines de La Hague ou bien encore la réalisation d’études dans le cadre des travaux du comité directeur sur le Post Accidentel (CODIR PA).

Concernant les réexamens de sûreté associés au parc de réacteurs électronucléaires en exploitation, l’IRSN a été fortement mobilisé aussi bien pour la préparation de la phase générique du quatrième réexamen période des réacteurs de 1300 MWe, que pour l’expertise des premiers rapports de conclusion du quatrième réexamen des réacteurs de 900 MWe dont celui du réacteur n°1 du site du Tricastin.

S’agissant du parc de réacteurs en exploitation, et en complément des actions sur les réexamens de sûreté, l’IRSN a réalisé en 2021 un bilan des actions mises en œuvre par EDF à la suite de l’accident de Fukushima (Bilan à 10 ans) et a poursuivi l’expertise des dossiers transmis dans le cadre du déploiement progressif du « noyau dur » (dispositions qui visent à renforcer la robustesse des installations face à des événements extrêmes).

Concernant l’EPR de Flamanville, les expertises de l’IRSN ont principalement porté sur le traitement des écarts détectés sur les soudures du circuit d’alimentation normale en eau des générateurs de vapeur. Parallèlement l’IRSN a procédé à l’expertise des compléments apportés par EdF à la suite de l’instruction en 2018 du rapport de sûreté (expertise d’un deuxième lot de réponses). Dans le cadre de la mise en service du réacteur, l’IRSN a également finalisé en 2021 l’examen de plusieurs chapitres des règles générales d’exploitation, dont celui relatif à la conduite du réacteur en situation incidentelle/accidentelle et celui relatif aux spécifications techniques d’exploitation. Enfin l’IRSN a procédé en 2021 à une première évaluation du bilan des essais démarrage produit par EdF en juin 2020.

Concernant les autres installations nucléaires, l’IRSN a réalisé en 2021 l’expertise du dossier de réexamen périodique de l’usine de retraitement des combustibles UP2 800 du site de la Hague, consacrée à la piscine d’entreposage des combustibles usés et a débuté l’expertise du deuxième réexamen de l’autre usine du site (UP3A). L’IRSN a également examiné le dossier des options de sûreté retenues par Orano Recyclage pour densifier l’entreposage actuel des combustibles usés en piscine, ainsi que le dossier d’options de sûreté pour la reprise des déchets entreposés dans certaines installations du site. Dans le domaine du stockage des déchets, l’IRSN a procédé à l’analyse des éléments techniques présentés par l’Andra pour définir l’aléa sismique de dimensionnement en phase d’exploitation des installations de surface et souterraines du projet Cigeo.

A ces expertises, s’ajoutent les travaux récurrents menés par l’Institut au titre du suivi en exploitation des installations et de l’analyse du retour d’expérience. A cet égard, une attention particulière a été portée sur l’analyse du retour d’expérience fait par Edf suite à la découverte d’une possible fragilisation de certaines équipements forgés classés de sûreté et celui lié au séisme qui s’est produit à Teil en 2019.

Parmi les actions menées dans les domaines de la radioprotection des personnes et de l’environnement, il convient de citer parmi les expertises réalisées celles liées à l’utilisation de nouveaux radiopharmaceutiques ainsi que la finalisation du guide sur la gestion des modifications en radiothérapie, guide qui apporte une aide pratique et opérationnelle aux établissements et praticiens dans le cadre de l’appropriation d’évolutions techniques et matérielles en matière de radiothérapie.

Enfin, l’IRSN a participé aux réunions plénières du CODIRPA, ainsi qu’aux réunions des différents groupes de travail associés consacrés à l’alimentation, à la remédiation/gestion des déchets, aux rejets autres que des réacteurs de puissance et à la culture de radioprotection. L’IRSN a notamment présenté son étude en support à la définition des adaptations de la doctrine post-accidentelle en cas de rejets de radionucléides émetteurs alpha.

4) Sûreté nucléaire et radioprotection des activités de défense, contrôle des matières nucléaires, protection contre la malveillance (18,8 M€)

L’IRSN fourni un appui technique au DSND (au Délégué à la sûreté nucléaire et à la radioprotection pour les installations et activités intéressant la défense) pour l’évaluation de la sûreté des systèmes nucléaires militaires et des installations nucléaires de base secrètes (INBS), de la conception au démantèlement des installations, intégrant de fait des projets de défense majeurs pour l’Etat. S’agissant de la propulsion navale, l’IRSN a notamment présenté en 2021 les conclusions de son analyse du retour d’expérience de l’exploitation des chaufferies nucléaires de la propulsion navale pour la période 2017-2019. L’IRSN est également intervenu dans le cadre de la mise en service opérationnel du Suffren, premier sous-marin nucléaire d’attaque du programme Barracuda dont les essais en mer ont commencé en 2021. Il et a également évalué les travaux d’adaptation des installations des bases navales de Brest et de Toulon qui participent au soutien à terre de ces sous-marins. S’agissant des laboratoires et usines intéressant la Défense, l’IRSN a été impliqué en 2021 dans l’évaluation de la sûreté des programmes –au long cours - de reconfiguration et de construction d’installations sur le site CEA de Valduc mises en œuvre  pour la dissuasion nucléaire française.

Pour la réalisation de ses missions de concours et d’appui techniques au bénéfice du Haut Fonctionnaire de défense et de sécurité du MTE pour la sécurité des installations nucléaires, la protection et le contrôle des matières nucléaires et de leurs transports, l’IRSN a poursuivi en 2021 la rénovation et la mise en conformité des réseaux informatiques du pôle Défense de l’IRSN (projet RENOV), dont la mise en production définitive est prévue en 2022. Concernant la sécurité des sites nucléaires, l’IRSN a réalisé en 2021 les instructions techniques approfondies des études de malveillance des sites CEA de Cadarache, de Fontenay-aux-Roses, de Marcoule et de Saclay, avec la remise fin 2021 d’un premier avis sur la sécurité du site de Fontenay-aux-Roses. Afin d’assoir techniquement les instructions techniques des études de malveillance, l’IRSN développe des outils spécifiques permettant de procéder à une estimation rapide de l’endommagement de structures suite à une agression malveillante. Dans ce cadre, l’IRSN a procédé en 2021 à une actualisation de sa plateforme DOPEX dédiée à ces travaux. L’IRSN a également procédé en 2021 à des tests visant à identifier des vulnérabilités potentielles des systèmes de contrôle-commande des réacteurs nucléaires face à différents scénarios de cyberattaque (plateforme HYDRA). Concernant la réglementation, l’IRSN a participé tout au long de l’année 2021 aux groupes de travail thématiques et comités de pilotage destinés à la mise en place des arrêtés d’application liés à la révision du décret relatif à l’application de la réglementation sur la protection et le contrôle des matières nucléaires, de leurs installations et de leur transport (réglementation PCMNIT). Enfin, l’IRSN a organisé en 2021 un exercice de sécurité nucléaire (exercice national EPEES) qui, pour la première fois, se déroulait conjointement sur deux installations nucléaires différentes (EDF et Orano Tricastin).

Enfin, pour ce qui concerne l’application par la France des traités internationaux de non-prolifération nucléaire (traité Euratom, accord de garanties AIEA et protocole additionnel, accords bilatéraux) et d’interdiction des armes chimiques (Convention sur l’interdiction des armes chimiques), l’IRSN a assuré en 2021 l’ensemble de ses missions de concours et d’appui techniques, en effectuant la centralisation et la retransmission aux organismes de contrôle, des déclarations des exploitants et en réalisant l’accompagnement des inspections internationales diligentées par l’AIEA et Euratom pour ce qui concerne le domaine nucléaire et par l’OIAC pour le domaine de la chimie

Plus spécifiquement et dans le domaine de la non-prolifération nucléaire, suite à la sortie du Royaume-Uni de l’Union européenne, l’IRSN a remis en 2021 un avis au CTE (Comité technique Euratom) concernant le nouveau cadre administratif d’échange de matières, équipements et technologies nucléaires entre les États membres d’EURATOM et le Royaume-Uni.

Dans le domaine de la non-prolifération des armes chimiques, l’IRSN a participé au groupe national coordonné par le Quai d’Orsay pour définir les priorités de la France pour la 5^ème conférence de révision de la Convention sur l’interdiction des armes chimiques.

La subvention pour charges de service public versée au titre de l’année 2021 s’élève à 85,8 M€.

Le budget 2021 a été construit afin d’allouer les crédits nécessaires à la réalisation du Contrat d’objectifs et de performance 2017-2021 passé entre l’État et l’IFSTTAR, dont les trois axes scientifiques s’énoncent comme suit :

- axe 1 « Transporter efficacement et se déplacer en sécurité » ;

- axe 2 « Améliorer l’efficience et la résilience des infrastructures » ;

- axe 3 « Aménager et protéger les territoires ».

L’année 2021 a été marquée par la première édition d’un ouvrage présentant les travaux de l’université en matière d’appui aux politiques publiques sur ces thématiques et d’autres mettant en avant la variété des sujets portés par l’Université Gustave Eiffel. Près de 70 actions sont présentées en : urbanisme et aménagement, transition énergétique, littoral, réflexion-actions avec les territoires, risques naturels, risques industriels, cyber et data-risques, durabilité des infrastructures, mobilité et logistique, sécurité routière et dans les transports publics, questions éthiques pour le bien commun dans la société. santé, élaboration de politiques publiques. Le document est téléchargeable sur le site de l’université : (https://www.univ-gustave-eiffel.fr/universite/appui-aux-politiques-publiques/). La prochaine édition du document sera accessible durant le 1er semestre 2022.

Les échanges avec les tutelles ont été marqués en 2021 par l’établissement d’une feuille de route portant sur 2020-2022 (correspondant au calendrier souhaité par le MESRI). L’année 2022 devrait être l’occasion de prolonger ce travail sous la forme d’un nouveau contrat actualisant les thématiques d’interventions attendues par le MTE.

En 2021, les relations en Europe se sont consolidées avec l’Italie par la signature officielle de deux laboratoires internationaux Associés (LIA) avec l’université de Bologne et avec Politechnico di Milano. Sur le plan international, des MoU (mémorandum d’entente) ont été signés avec l’université du Québec à Montréal, l’Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey au Mexique, l’Universidad Ricardo Palma au Pérou, l’université Ain Shams en Égypte, la Algiers Business School en Algérie, l’ONU Habitat Tunisie. Un point marquant de cette année a été également la signature de l’alliance PIONEER avec 5 universités partenaires en Europe : Instituto Universitário de Lisboa (Portugal), Laurea-Ammattikorkeakoulu (Finlande), National Technical University of Athens (Grèce), Technische Hochschule Köln (Allemagne), Zilinská Univerzita v Ziline (Slovaquie).

Le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) est un établissement public industriel et commercial qui reçoit pour mission de l’État de procéder ou faire procéder à des recherches scientifiques et techniques directement liées à la préparation ou à la mise en œuvre des politiques publiques en matière de construction et d’habitat. Les recherches prévues contribuent à la transition écologique et énergétique, à la transition numérique et à la compétitivité du secteur.

Afin de répondre à ces grands enjeux, l’activité du CSTB se structure autour de quatre domaines d’action stratégiques : bâtiments et quartiers pour bien vivre ensemble ; bâtiments et villes face au changement climatique ; innovation, fiabilisation de l’acte de construire et Rénovation ; économie circulaire et ressources pour le bâtiment. Il s’agit notamment de réaliser de nouvelles avancées vers une démarche globale de performance environnementale ou de proposer une approche au niveau du quartier et de l'îlot urbain, avec mutualisation des consommations et productions. Il convient de travailler sur une adaptation des bâtiments aux enjeux du changement climatique. Il s’agit encore de faire émerger de nouveaux modes constructifs permettant une meilleure qualité ou une baisse des coûts de construction, ainsi qu’une montée en compétence des professionnels. Par exemple, le CSTB contribue significativement à la transition numérique de l’ensemble de la filière, en particulier au travers du développement du projet de maquette numérique.

Le CSTB développe des activités de recherche et d’expertise à destination de l’ensemble des acteurs du secteur de la construction et de la ville durable. Il répond ainsi aux questions posées à la recherche par les ministères, les collectivités territoriales et répond aux appels à projets de l’ANR, de l’ADEME, du FUI et du programme européen de recherche et d’innovation Horizon 2020, ainsi qu’aux besoins de travaux scientifiques des entreprises privées vers lesquels il a réorienté sa recherche pour compenser la baisse de sa subvention depuis 2015. Il active de nombreux partenariats avec d’autres laboratoires publics et universités.

En 2021, la subvention versée au centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) au titre du programme 190 s’est élevée à 15,6 M€, versés sous forme de subvention d’investissement.

Comme ces dernières années, la dotation a été utilisée très majoritairement pour financer des projets de recherche, projets qui constituent des actifs de recherche par l’immobilisation des coûts, hors frais généraux. Ainsi le développement et la finalisation de 54 actifs de recherche (dite 100% ou collaborative) a été financé avec la subvention d’investissement. Le reliquat a financé de l’investissement matériel.

Il convient de noter que la diminution sur la période 2015-2019 de la subvention accordée au CSTB par le programme 190 a amené l’établissement à réorienter ses activités de recherche vers un financement par les acteurs socioéconomiques. Cela a constitué à la fois une force pour le transfert vers les acteurs socio-économiques et un facteur de risque quant à la capacité du CSTB à renouveler ses compétences et à développer ses connaissances à moyen terme sur les champs majeurs des politiques publiques.

ANSES (1,5 M€)

La subvention pour charges de service public versée à l’Anses en 2021 au titre du programme 190 s’est élevée à 1,5 M€.

Comme chaque année, l’Anses a lancé fin 2020 le millésime 2021 de ses appels à projets de recherche du programme national de recherche en environnement-santé-travail (PNR EST). Ce programme ambitionne de conduire les communautés scientifiques à produire des données utiles aux différentes phases de l'analyse du risque sanitaire et, ainsi, à rapprocher recherche et expertise scientifique. L’appel à projets de recherche (APR) général porte sur l’évaluation et l’analyse des risques environnementaux pour la santé humaine, en population générale ou au travail. Il soutient également des projets relatifs aux risques pour les écosystèmes et à la qualité des milieux. Les questions à la recherche de l’APR 2021 tenaient compte des enjeux et priorités des politiques publiques et portaient plus particulièrement sur les expositions aux agents chimiques et leurs effets, les risques liés au nanomatériaux, aux microplastiques ou encore au bruit et à la pollution lumineuse, le lien entre exposition environnementale et le cancer, le lien entre dégradation des écosystèmes et maladies infectieuses, les risques pour la santé humaine liés au changement climatique ou encore les inégalités face aux expositions environnementales.

À ce titre, 33 nouveaux projets ont été retenus dans le cadre des appels à projets 2021 du PNR EST, dont 9 sur la thématique santé-environnement au titre du programme 190.

Au titre du plan France Relance, le dispositif de soutien à la recherche aéronautique civile a donné lieu à la consommation de 1,00 Md€ en AE et 0,34 Md€ en CP en 2021 sur le programme 190.

Cette consommation a été réalisée à partir :

• des crédits ouverts en LFI 2021 sur le programme 190, à hauteur de 207,0 M€ en AE et de 111,3 M€ en CP ;

• des crédits transférés en 2021 depuis le programme 362 « Écologie » de la mission « Plan de relance » vers le programme 190, à hauteur de 744,0 M€ en AE et 233,0 M€ en CP.

Subventions à des projets de recherche dans le domaine de l’aéronautique civile

En 2021, le montant exécuté en AE a pOrté sur 130 subventions. Conformément aux objectifs du volet R&D aéronautique du Plan de relance, ces soutiens ont été orientés vers la préparation technologique des futurs programmes d’aéronefs suivants :

-  le successeur de l’A320, l’avion commercial le plus vendu au monde, selon deux directions d’effort complémentaires : l’ultra sobriété énergétique (gain de 30% de consommation de carburant), avec la capacité à utiliser des carburants alternatifs durables jusqu’à un taux d’incorporation de 100%, et le passage à l’hydrogène comme source d’énergie principale, pour un appareil « zéro émission de CO2 » ; cet appareil, qui pourrait entrer en service à l’horizon 2035, définira les nouveaux standards mondiaux d’avions de ligne sur le plan environnemental ;

-  un nouvel avion régional, ultra sobre sur le plan énergétique, à propulsion hybride électrique ou à propulsion hydrogène, qui entrerait en service à l’horizon 2030 ;

-  le successeur de l’Ecureuil, l’hélicoptère léger best-seller d’Airbus Helicopters, ultra sobre sur le plan énergétique (baisse de 40% de la consommation), capable d’hybridation électrique dans un premier temps, et fonctionnant à l’hydrogène dans sa dernière version ;

-  de nouveaux avions d’affaires, compatibles avec 100% de carburants alternatifs durables et à plus long terme, alimentés au moins partiellement à l’hydrogène, ainsi que des appareils d’aviation générale à propulsion hybride électrique et des drones à hautes performances ;

-  l’optimisation des opérations aériennes et aéroportuaires (trajectoires des avions et gestion du trafic aérien) selon de nouveaux critères environnementaux (au moins 5% de gain), dont les premiers incréments, applicables à la flotte en service, pourraient être déployés d’ici 2025.

Au niveau programmatique, ces soutiens ont bénéficié à un ensemble de projets de recherche prioritaires, globalement cohérents avec la nouvelle feuille de route technologique du Conseil pour la recherche aéronautique civile (CORAC), et permettant d’amorcer des actions de dérisquage et de montée en maturité technologique dans tous les domaines clés de cette feuille de route, en particulier :

-  l’hybridation électrique de la propulsion : les projets soutenus en 2021 portent notamment sur l’optimisation des architectures hydrides électriques au niveau avion/système propulsif, l’électrification du système de roulage de l’avion, l’amélioration des performances des systèmes de batteries et de piles à combustibles pour les futurs aéronefs hybrides, ainsi que l’amélioration de la compétitivité des composants clés (moteurs électriques, électronique de puissance) des chaînes électriques de ces aéronefs ;

-  le futur moteur ultra efficace : les projets soutenus en 2021 portent principalement sur la chambre de combustion qui, contrairement à la soufflante, devra être beaucoup plus compacte tout en assurant la parfaite opérabilité du moteur dans toutes les conditions de vol et en résistant à des températures plus élevées ;

-  l’optimisation des formes aérodynamiques : les projets soutenus en 2021 visent d’une part à valider sur un démonstrateur les performances d’une voilure à grand allongement pour avion commercial et d’autre part à concevoir une voilure composite de grande dimension pour avion d’affaires, optimisée en masse et en traînée pour une croisière la plus efficace possible ;

-  la propulsion hydrogène : les projets soutenus en 2021 se focalisent sur la conception des réservoirs à hydrogène embarqués et la maturation des briques technologiques associées, après des premiers travaux exploratoires menés en 2020 sur l’utilisation de l’hydrogène comme combustible aéronautique.

Par ailleurs, en appui à ces travaux technologiques portés par les industriels, un programme de recherche scientifique de grande ampleur, dénommé « Climaviation », a été lancé en 2021 afin de mieux comprendre et quantifier les effets non-CO2 (traînées de condensation, interactions aérosols-nuages, …) de l’aviation sur le climat, d’évaluer les effets liés aux nouveaux combustibles et d’étudier et proposer des stratégies de minimisation de l’impact climatique total de l’aviation. Les connaissances scientifiques développées dans le cadre de ce programme, qui associe les compétences de Sorbonne Université-IPSL et de l’ONERA, seront largement diffusées auprès des industriels de la filière afin d’orienter le plus efficacement possible leurs choix en matière de conception, d’opération et de combustible pour les futures générations d’aéronefs.

Enfin, la montée en puissance des soutiens au profit des PME-ETI de la filière peut être illustrée à travers trois projets emblématiques, qui sont le résultat de la démarche systématique de recueil de propositions engagée par la DGAC auprès de ces acteurs :

-  DOCKHEAD : porté par Coriolis Composites en association avec Le Créneau Industriel, ce projet a pour objectif d’étudier un moyen de production robotisé pour la fabrication en « one shot » de pièces composites de très grandes dimensions telles que des ailes ou panneaux de fuselage ;

-  ECCAD : porté par Sogeclair Aerospace en association avec AddUp, l’Onera et le CEA, ce projet vise à concevoir un échangeur thermique très innovant, à la fois compact et performant, en tirant parti des nouvelles technologies de fabrication additive, pour répondre aux futures problématiques de l’avion décarboné ;

-  RECOMPOSE : porté par Asquini MGP (Nexteam Group) en partenariat avec CT Ingénierie et l’ENSAM, ce projet porte sur la réalisation d’un démonstrateur technologique d’arbre de transmission de puissance arrière en composite pour hélicoptère.

Il s’agit d’une subvention au BNAE (bureau de normalisation de l’aéronautique et de l’espace) pour 128 k€.

Avances récupérables

Trois nouvelles avances récupérables ont été attribuées pour un total de 16,9M€, pour les développements du fuselage et des sièges pilotes du Falcon 10X et un calculateur générique et modulaire pour système de train d’atterrissage.

Les crédits de paiement (12,6 M€) ont été consommés pour couvrir une partie des engagements de l'année ainsi que des engagements antérieurs à 2021.

Le CEA se positionne comme un accélérateur de la transition énergétique et soutient une approche intégrée du système énergétique de demain qui s’appuie sur les modes de production (énergie nucléaire et énergies renouvelables), leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion). Il développe des briques technologiques du système énergétique, en concentrant ses efforts sur des composants clés, pour les besoins nationaux et européens, à court et moyen terme, tout en explorant certaines pistes de plus long terme.

Le CEA apporte une valeur ajoutée à la fois en matière de production d’électricité d’origine solaire, de stockage de l’électricité, de composantes du mix énergétique comme le vecteur hydrogène ou le rôle des réseaux afin de tendre vers l’équilibre entre production et consommation, ainsi que les travaux contribuant à réduire la consommation dans les domaines du transport, du bâtiment et de l’industrie.

Par rapport aux exercices précédents et à la prévision en LFI, le CEA a dû réarticuler les dépenses affectées aux actions 16 et 17 en augmentant les dépenses liées à l’action 17 par prélèvement sur l’action 16.

Production photovoltaïque (17,8 M€)

Le CEA se positionne sur l’ensemble de la chaîne de la valeur, du matériau à l’intégration dans les systèmes, en préparant les nouveaux systèmes de production photovoltaïque, à très haute performance, offrant des capacités d’intégration accrue et de service au réseau.

En 2021, le CEA a poursuivi les travaux de conception et de fabrication d’un module hétérojonction, à base de demi-cellules à interconnexion innovante de forte puissance (>500 W). En parallèle, les développements sur la technologie tandem pérovskite/silicium à hétérojonction menées avec l’IPVF (pérovskite) d’une part et EGP (hétérojonction) d’autre part, permettent au CEA de se situer au meilleur niveau mondial en efficacité de conversion et en surface active. Par ailleurs, un accord de collaboration a été signé avec Airbus dans l’objectif de remplacer les modules intégrant des cellules multi jonctions III/V utilisés dans les satellites par des modules silicium hautes performances.

Le CEA a également renforcé son positionnement sur le recyclage des panneaux PV, principalement en développant des technologies permettant de désassembler les modules. Il s’implique également sur l’analyse de cycle de vie et a publié les premiers résultats pour l’étude des modules photovoltaïques utilisant des cellules tandem pérovskite/silicium hétérojonction.

Stockage (15,0 M€)

Le CEA contribue au développement de technologies de stockage d’énergie pour le transport, la mobilité et le stationnaire, afin d’augmenter la densité d’énergie embarquée. Ces travaux s’appuient sur la chimie des matériaux, la modélisation multi-physique et multi-échelle, la réalisation des composants et leur intégration dans des systèmes fonctionnels. Ils visent à faire émerger des technologies de rupture, permettant d’aller au-delà des performances des dispositifs actuels, en répondant aux enjeux de réduction ou de substitution de métaux critiques ou nocifs pour l’environnement et la santé.

Dans le domaine des batteries lithium-ion, les efforts du CEA portent sur le haut niveau de fiabilité et de sûreté, et les batteries gélifiées ou tout solide. Dans le cadre de la stratégie de reconquête industrielle et des projets de construction de gigafactory en Europe, le CEA travaille en étroite collaboration avec Saft sur des batteries Li-ion de 3e génération plus sûres et durables.

Le CEA a poursuivi, en 2021, le développement de procédés avec un minimum de solvant pour la réalisation des composants à base d’électrolytes hybrides polymères ainsi que le développement d’un outil d’aide à la décision sur les architectures de systèmes hybrides batteries-PEM (chimie, conception, taux d’hybridation).

Afin d’améliorer les performances des systèmes de batteries, le CEA mène des développements sur des capteurs à bas coûts intégrés dans des modules et packs voire cellules afin d’avoir une meilleure connaissance de l’état des batteries et pouvoir effectuer des actions préventives ou correctives. En parallèle, de nouveaux moyens de tests abusifs ont été mis en œuvre, accompagnés d’analyses fines permettant de comprendre les mécanismes de dégradation des batteries dans des conditions incidentelles ou accidentelles, et donc de pouvoir s’en prémunir.

Vecteur hydrogène (14,3 M€)

L’hydrogène est un vecteur énergétique (production, stockage et conversion) qui permet d’intégrer les énergies renouvelables dans un mix énergétique et de décarboner l’industrie et le transport. L’objectif est de faire émerger une filière nationale associant les grands groupes français et des équipementiers.

Concernant la production d’hydrogène, la R&D se concentre sur l’électrolyse en phase vapeur à haute température (EHT) qui présente l’avantage de pouvoir fonctionner de manière réversible (production-conversion). La co-entreprise Genvia a été créée en mars 2021 entre le CEA, Schlumberger, Vinci Vicat et l’AREC Occitanie avec comme ambition de commercialiser la technologie EHT à l’horizon 2030.

Dans le domaine des piles à combustible (PEMFC), le CEA poursuit son accompagnement des industriels (Faurecia, Symbio) en travaillant sur la fiabilisation et le coût des piles pour différents domaines applicatifs. L’effort est mis sur le développement de catalyseurs avec peu voire pas de platinoïdes et sur l’allongement de la durée de vie.

Gestion de l’énergie : réseaux et efficacité énergétique (7,2 M€)

Les réseaux électriques sont abordés à travers une approche système (production, stockage, réseaux), reposant sur la pluralité des sources (nucléaire, thermique, solaire…), en privilégiant les démonstrateurs à l’échelle de mini-réseaux de quartiers ou en sites isolés.

Le CEA a développé des outils numériques permettant de dimensionner et d’optimiser le pilotage des réseaux énergétiques (électricité, chaleur, froid, gaz) et leur couplage, qui seront à terme regroupés dans une plateforme de simulation multi-vecteur du composant au système intégrant les méthodes et outils de simulation du CEA comme les approches multi-échelles. La première phase de la plateforme technologique réseaux intelligents (smart grid) à l’échelle du MW intégrant différents niveaux de tension a été mise en place sur le site de Chambéry.

Au cours de l’année 2021, le projet « MSE/Nice_Meridia » a permis au CEA de réaliser un démonstrateur de stockage thermique haute performance à l’échelle d’un quartier. Ce projet comporte un réseau de chaleur et de froid utilisant une thermopompe couplée à de la géothermie et alimentée en partie par des panneaux solaires photovoltaïques.

Les actions d’IFPEN dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie s’articulent autour des axes de son COP 2021-2023, à savoir : la recherche et l’innovation selon les priorités stratégiques « Climat, Environnement et Economie circulaire », « Energies renouvelables » et « Mobilité durable », la recherche fondamentale transverse, ainsi que la formation diplômante et le soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste. IFPEN est institut Carnot pour ses activités « Transports Energie » et « Ressources Energétiques ».

Les crédits alloués pour 2021, soit 120,2 M€, ont participé au financement des activités suivantes :

Recherche et innovation dans le domaine du Climat, de l’Environnement et de l’Economie circulaire

Captage, stockage et utilisation du CO2 (CCUS)

Les travaux d’IFPEN dans le domaine du CCUS ont pris une ampleur nouvelle avec deux procédés de captage en phase de déploiement : le procédé par solvant démixant DMX™, pour lequel un pilote a été livré sur le site d’ArcelorMittal à Dunkerque en fin d’année (projet européen 3D coordonné par IFPEN) et le procédé Cheers de combustion en boucle chimique (CLC), avec le lancement de la construction du pilote en Chine (projet européen Cheers). L’année 2021 a également vu le lancement du projet PilotSTRATEGY sur l’évaluation des capacités de stockage des aquifères salins profonds, piloté par le BRGM et auquel IFPEN contribue. Par ailleurs, IFPEN élabore pour les pouvoirs publics et les industriels des stratégies de déploiement, ainsi que des analyses de cycle de vie et des études d’impact.

Interactions climat, carbone, sols et eau

Les travaux se sont poursuivis selon trois axes : le suivi des stocks de carbone des sols et des éco-agro-systèmes avec le lancement du projet international VULCAR-FATE sélectionné par le Belmont-Forum, la quantification de la pollution par les microplastiques dans le sol avec le lancement des projets ANR e-DIP et Ademe Plastisol, et la sécurisation de l’accès à l’eau douce en quantité et qualité suffisantes à travers la gestion des ressources.

Qualité de l’air

L’année 2021 a été marquée par la mise à disposition de deux outils pour la qualité de l’air, l’analyseur mobile Real-eTM et la suite Flair. Développé avec la PME Capelec, Real-eTM permet de mesurer, en situation réelle et avec une grande fiabilité, les polluants à l’échappement des véhicules en circulation. L’offre Flair Suite est quant à elle dédiée à la mesure et à l’analyse des compostions de gaz pour la surveillance environnementale de sites industriels. Par ailleurs, l’application d’écomobilité pour les particuliers GecoairTM a été renforcée par une fonctionnalité qui permet d’anticiper les aléas climatiques, en partenariat avec Météo France.

Recyclage des matériaux

Les activités d’IFPEN portent principalement sur les différentes boucles de recyclage chimique des plastiques. L’année 2021 a été marquée par le développement, en partenariat avec Repsol et Axens, du procédé Rewind®Mix de purification des huiles de pyrolyse de déchets plastiques, permettant leur utilisation directe dans les usines pétrochimiques pour la production de plastiques recyclés. Les travaux de démonstration du procédé de recyclage chimique de PET par dépolymérisation Rewind®PET, menés en partenariat avec Jeplan et Axens, se sont poursuivis. Enfin, IFPEN a continué l’instruction de projets de développement de procédés de recyclage des métaux issus de catalyseurs usés et de batteries.

Recherche et innovation dans le domaine des Énergies renouvelables

Biocarburants et bioproduits

Concernant la production de biogazole et biokérosène pour les transports routiers et aériens, l’année 2021 a vu la finalisation des tests sur les unités de démonstration de la technologie BioTfueL® avec les partenaires du consortium. Cette phase de démonstration a permis de valider, de mettre au point et d’optimiser la chaine de procédés à l’échelle semi-industrielle sur plusieurs types de biomasses non alimentaires. IFPEN investit également la chimie biosourcée, avec le développement de procédés permettant la production d’intermédiaires chimiques pour la fabrication de plastiques ou de caoutchouc issus de ressources végétales. Dans le cadre du projet Ademe BioButterfly mené en collaboration avec Axens et Michelin, les travaux menés sur les catalyseurs et le procédé ont conduit à des avancées notables, et la construction du démonstrateur préindustriel sur le site de Bassens a été finalisée. Il permettra de valider le fonctionnement de cette technologie de production de biobutadiène à partir d’éthanol biosourcé.

Production d’énergie en milieu marin

Les travaux d’IFPEN visent à proposer des solutions technologiques dans les domaines de l’éolien offshore et de l’énergie des vagues et de la houle. Dans le cadre du partenariat avec Leosphere, IFPEN a finalisé en 2021 la mise en œuvre industrielle de la solution logicielle embarquée WiSE WindField, qui reconstitue le champ de vent incident à partir des données d’un Lidar placé sur une éolienne. Le projet de développement d’un jumeau numérique d’une ferme d’éoliennes a débouché quant à lui sur la mise au point d’un nouvel outil, Wind Avatar, à la suite de tests sur données réelles définis avec les partenaires Engie Green et Engie Digital. Par ailleurs, dans le domaine du contrôle des systèmes houlomoteurs, une étude pour la société Carnegie Clean Energy a été lancée.

Systèmes de stockage et gestion de l’énergie

Concernant le stockage stationnaire d’énergie électrique, les travaux portent sur les fortes puissances et capacités, et la compréhension des mécanismes de vieillissement et d’emballement thermique, pour les technologies existantes à électrolyte liquide et futures de type tout-solide. Un accord-cadre a été signé avec Arkema sur la synthèse d’électrolytes hybrides pour les batteries Li-ion tout-solide. Un prototype de système de gestion de l’énergie intégrant la recharge pilotée de véhicules électriques a également été réalisé avec la PME BEOGA. Enfin, le projet Ademe TranZAE, porté par le CSTB et dont IFPEN est partenaire, a été lancé en 2021. Il concerne la décarbonation et la revitalisation des ZAE (bureaux, commerces, PME) de France, en produisant de l’énergie renouvelable dans le cadre de l’autoconsommation collective.

Ressources et usage du sous-sol pour la transition énergétique

En 2021, IFPEN a concentré ses efforts sur la géothermie, la modélisation des stockages souterrains, et la sécurité du transport et du stockage de l’hydrogène. L’initiative TELLUS Share a été lancée. Réunissant une communauté d’industriels du sous-sol et animée par IFPEN, son objectif est d’évaluer l’apport des technologies numériques (science des données, intelligence artificielle, réalité virtuelle, etc.) aux problématiques du sous-sol. Un accord-cadre de partenariat avec l’Institut de la corrosion a par ailleurs été signé, dont l’objectif est de réaliser des études concernant l’impact de la corrosion sur les installations liées au captage et transport de CO2 ou d’hydrogène, à la géothermie et à la transformation de la biomasse.

Recherche et innovation dans le domaine de la Mobilité durable

Mobilité électrifiée

IFPEN a développé et homologué, en collaboration avec la PME française EREM et Punch Powertrain France, un moteur haute tension pour des applications automobiles de rétrofit électrique. Un moteur basse tension destiné à des petits véhicules électriques a également été mis au point. Par ailleurs, dans le cadre du projet européen RefreeDrive finalisé en 2021, IFPEN a développé deux machines électriques sans terres rares (200 et 75 kW) et un onduleur avec des composants à base de carbure de silicium. Dans le domaine des batteries, la campagne d’essais lancée fin 2020 par le consortium expérimental COMUTES², créé sous l’impulsion d’IFPEN, s’est poursuivie. Cette campagne de vieillissement accéléré est dédiée à l'impact des températures froides sur la durabilité des batteries Li-ion. En parallèle, le développement de modèles électrochimiques et d’outils de simulation pour les futures technologies de batteries a avancé dans le cadre du projet européen MODALIS² porté par IFPEN. Sur la mobilité hydrogène, IFPEN participe au projet ECH2 lancé en 2021 et porté par la société Vitesco Technologies. ECH2 vise à améliorer l’électronique de contrôle des véhicules à pile à combustible à hydrogène, à réduire leur coût et à augmenter leur durée de vie. En outre, un nouveau banc d’essai de systèmes piles à combustible d’une puissance de 210 kW a été mis en service sur le site de Lyon.

Mobilité connectée

IFPEN a mis à disposition de ses partenaires sur la plateforme mobicloud.ifpen.fr une trentaine de webservices permettant de rendre accessibles les données de mobilité, ainsi qu’un ensemble d’algorithmes et d’outils digitaux relatifs à la qualité de l’air et la mobilité connectée. En parallèle, IFPEN a porté avec Inria et le Cerema l’élaboration d’un Mobility Data Hub, plateforme nationale visant à doter les acteurs d’outils communs pour mutualiser les données, analyser et anticiper la mobilité des personnes et des biens. Enfin, IFPEN et Paris Ouest La Défense sont partenaires dans le cadre du projet TIGA Île-de-France « Construire au futur, habiter au futur » afin de mieux comprendre et anticiper la mobilité sur le territoire liée au travail. IFPEN construira ses analyses sur la base de données issues notamment de son application d’écomobilité GecoairTM.

Mobilité à faible impact environnemental

Des innovations concernant les systèmes de combustion et le contrôle de la boucle d’air ont été explorées, notamment dans le cadre du projet européen Phoenice. Démarré en 2021 et coordonné par IFPEN, ce projet a pour objectif d’améliorer le rendement et les émissions d’un véhicule hybride rechargeable. Par ailleurs, les travaux visant la mise au point d’une motorisation à hydrogène se sont poursuivis.

Recherche fondamentale transverse

Structurée autour de 9 verrous scientifiques transverses, l’activité de recherche fondamentale d’IFPEN porte sur la résolution de questionnements scientifiques ouverts, visant à anticiper les besoins d’innovation à long terme et à préparer le développement de nouveaux produits et procédés. Elle prend la forme principalement de travaux de thèses, mais aussi de projets de recherche, post-doctorats et partenariats. En 2021, IFPEN a poursuivi ses efforts pour favoriser la transversalité entre les verrous sur les thématiques des NTE et pour opérer le déploiement de la priorité stratégique Climat, Environnement et Economie circulaire au sein du programme de recherche fondamentale. On retiendra également la signature d’un accord-cadre pour la recherche scientifique avec University College London. Enfin, IFPEN a poursuivi sa dynamique de participation aux appels à projets nationaux et européens. Neuf projets ont ainsi été retenus parmi les 33 propositions impliquant IFPEN qui ont été déposées en réponse à l’appel à projets générique 2021 de l’ANR.

Formation des acteurs de la transition écologique

Cette activité est assurée par IFP School, école de l’innovation énergétique et de la mobilité durable. Afin de répondre à l’évolution des besoins de l’industrie et des attentes des étudiants, IFP School adapte en permanence ses méthodes pédagogiques et ses modules d’enseignement, et accorde une large part aux compétences et métiers de la transition écologique dans ses programmes. L’année 2021 a été marquée par l’élargissement du périmètre de l’Ecole devenue centre de formation d’apprentis (CFA), et la co-accréditation des masters orientés recherche, avec l’université Paris-Saclay pour deux d’entre eux et avec l’université de Lille pour le troisième. Le Lab e·nov, laboratoire des cultures digitales créé par IFP School, a poursuivi ses activités, de la diffusion des MOOCs sur la mobilité de demain et sur la transition énergétique à la réalisation de modules en réalité virtuelle, en passant par la création d’outils de visite virtuelle interactive de sites. On retiendra également la signature de conventions avec le CNRS et INRAE dans le cadre de la chaire d’enseignement et de recherche CarMa (Carbon Management and negative CO2 emissions technologies towards a low carbon future), ainsi que le démarrage de la chaire EleTher (Electrolyte Thermodynamics) portant sur l’utilisation des outils thermodynamiques pour améliorer l’efficacité des procédés de recyclage.

Soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste

IFPEN mène une politique de soutien aux PME et start-up dans les domaines de la mobilité, de l’énergie et des éco-industries, avec l’objectif d’accélérer les projets d’innovation et de codévelopper de nouveaux produits et services. Ce soutien prend différentes formes : collaboration en matière de recherche et d’innovation, mise à disposition de compétences et de moyens techniques, aide à la valorisation industrielle, appui financier. IFPEN compte une dizaine de partenaires parmi les incubateurs et accélérateurs ayant une dimension nationale. En 2021, IFPEN a signé une nouvelle convention partenariale avec Bpifrance afin de soutenir la création et le développement de start-up technologiques. Grâce au développement des moyens de prospection digitale, plus de 450 entreprises ont pu être rencontrées et le nombre de contrats signés a plus que doublé par rapport aux années précédentes. Par ailleurs, dans le cadre de son dispositif d’essaimage, IFPEN a soutenu en 2021 la création par un salarié de la société TecHKare™ qui propose des solutions d’aide au déplacement de charges lourdes en milieu hospitalier.