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Romain Castellani

Romain Castellani

Chargé de recherche

Centre · CEMEF

Discipline(s)
Génie des procédés, Mécanique des fluides
Thème(s)
Biomatériaux, Polymère, Recyclage

Mots-clés

Équipe

CFL - Calcul Intensif et Mécanique des Fluides

Biographie

Romain Castellani est un chercheur dont les travaux se concentrent sur la mécanique des fluides complexes, les procédés de mise en forme des matériaux et la rhéologie appliquée à des systèmes variés, allant des polymères aux suspensions colloïdales. Ses recherches abordent des problématiques industrielles et fondamentales, telles que les transferts thermiques en ébullition en film, la modélisation des comportements viscoélastiques lors de la cristallisation des polymères, ou encore l’optimisation de procédés comme l’impression 3D de polysaccharides pour des applications biomédicales. Il explore également les interactions entre microstructure et propriétés rhéologiques, notamment dans le cadre de l’extrusion de composites à base de fibres lignocellulosiques ou de la dynamique des écoulements de fluides non-newtoniens. Ses approches combinent souvent des méthodes expérimentales innovantes (imagerie haute vitesse, rhéométrie avancée) et des simulations numériques multiphysiques pour valider des modèles phénoménologiques ou prédictifs.

Publication(s)

Projets

  • 2024-2028 FeelWood Porteur La convergence vers des énergies renouvelables à faible impact environnemental fait partie des défis sociétaux actuels majeurs. Une meilleure utilisation de la ressource forestière comme ressource énergétique est donc hautement stratégique. Or, la valorisation directe du bois en tant que matière brute n’existe (quasiment) pas dans la littérature. Récemment, et pour le domaine de l’énergie, l’industrie a adapté des presses à galet à la production de granulés. Ce procédé permet de valoriser les connexes de sciage, représentant 50% des arbres sciés, mais ne valorise que la sciure (45% des connexes, aux côtés des plaquettes et de l’écorce). De plus, il est adapté principalement, pour la production à grande échelle de granulés de chauffage, à la transformation des résineux (36% de la forêt française). Enfin, la matière première doit être transportée, encore humide (50% de sa masse), sur les lieux de production souvent éloignés des scieries, puis broyée et séchée avant transformation. D'autres méthodes existent comme le vapocraquage « black-pellets », mais toutes nécessitent des investissements financiers élevés (inaccessibles aux petites scieries et difficilement rentabilisés étant donné leur volume de coupe), ainsi que des moyens considérables pour sécher, affiner, convoyer, stocker et transformer le bois. En 2020, le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères a mis au point un procédé par extrusion bivis de conversion des connexes de sciage, sans séchage ou broyage préalable, et sans additif. Cette approche, basée sur un système fourreau-filière original (breveté), a plusieurs avantages : une adaptation aisée des conditions de procédé, utiliser l'eau du bois comme plastifiant/lubrifiant, profiter de l’énergie mécanique dissipée pour transformer le bois et le sécher partiellement en sortie. Les granulés produits dégagent plus d’énergie à la combustion et sont plus résistants à l’eau et aux frottement mécaniques, les rendant tout à fait compétitifs et plus facilement transportables et stockables que les granulés conventionnels. Toutes les essences testées ont pu être transformées, aussi bien avec comme matière première de la sciure ou des plaquettes. Cependant, cela pose de nombreuses questions scientifiques telles que - comment la composition et la morphologie du bois influencent-elles les transformations ? - comment est broyée, convoyée, transformée, plastifiée la matière dans l’extrudeuse, sans aucun additif ? - comment ses composés influencent-ils frottements aux parois et rhéologie du matériau ? - comment une pâte chargée s’écoule dans un canal sous cisaillement rasant, puis est compactée pour former des granulés homogènes et cohésifs ? - et enfin quel est le bilan énergétique du procédé et comment atteindre différentes échelles industrielles ? Nous proposons d’attaquer ce sujet grâce à une approche mêlant étude des procédés, physico-chimie, thermique, rhéologie et modélisation. Nous visons à une meilleure compréhension des transformations et du matériau bois ainsi mis en œuvre, transposable à terme sur d’autres biomasses, ainsi qu’à modéliser ce procédé d’extrusion d’un matériau fibreux très chargé pour l’adapter à toutes tailles de machines et donc volumes de production, dans une logique de circuit court.

Enseignements

Mécanique des fluides (PI MECAERO)

Chargé d'enseignement

Projet (PI MECAERO)

Chargé d'enseignement

Fluides (trimestre recherche)

Chargé d'enseignement

Direction(s) de thèse(s)

  • 2025 Valorisation des connexes de sciage pour l'énergie : transformations, écoulements et compaction d'une pâte fibreuse dans des filières d'extrusion COUSSOT Candice
  • 2024 Étude du procédé de revêtement industriel par immersionutilisant des formes complexes et des fluides non newtoniens ALALI Aya
  • 2024 Etude rhéologique et modélisation du procédé de remplissage de formes complexes par un matériau granulaire, utilisé pour le moulage de pièces de fonderie MOZANNAR Sokaina
  • 2022 Instabilités et texturation sous écoulement de couches minces de fluides non-newtoniens CAILLY Léa
  • 2021 Modélisation multi-échelles d'instabilités interfaciales et de la dynamique de bulles : application aux écoulements de remplissage dans le procédé de moulage à mousse perdue. EL ZAHABI Jennifer
  • 2018 Etude de la rhéologie de pâtes céramiques pour la mise en forme de combustible nucléaire par extrusion MOUGARD-CAMACHO Pierre-François