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Romain Castellani

Romain Castellani

Researcher Scientist

Center · CEMEF

Discipline(s)
Fluid Mechanics, Process Engineering
Topic(s)
Biomaterials, Polymer, Recycling

Keywords

Team

CFL - Calcul Intensif et Mécanique des Fluides

Biography

Romain Castellani is a researcher whose work focuses on complex fluid mechanics, material forming processes, and rheology applied to a variety of systems, ranging from polymers to colloidal suspensions. His research addresses both industrial and fundamental issues, such as heat transfer during film boiling, modeling viscoelastic behavior during polymer crystallization, and the optimization of processes such as 3D printing of polysaccharides for biomedical applications. He also explores the interactions between microstructure and rheological properties, particularly in the context of the extrusion of lignocellulosic fiber-based composites or the flow dynamics of non-Newtonian fluids. His approaches often combine innovative experimental methods (high-speed imaging, advanced rheometry) with multiphysics numerical simulations to validate phenomenological or predictive models.

Publication(s)

Projects

  • 2024-2028 FeelWood Lead Investigator 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.

Teaching

Fluid Mechanics (PI MECAERO)

Lecturer

Project (PI MECAERO)

Lecturer

Fluids (Research Quarter)

Lecturer

PhD supervision

  • 2025 Valorization of sawmill by-products for energy: transformations, flows and compaction of a fibrous pulp in extrusion processes COUSSOT Candice
  • 2024 Study of the industrial coating process by immersion using complex shapes and non-Newtonian fluids ALALI Aya
  • 2024 Rheological study and modeling of the filling process of complex shapes by a granular material, used for foundry casting. MOZANNAR Sokaina
  • 2022 Instabilities and texturing under flow of thin layers of non-Newtonian fluids CAILLY Léa
  • 2021 Multi-scale modeling of interfacial instabilities and bubble dynamics: application to filling flows in the lost foam casting process. EL ZAHABI Jennifer
  • 2018 Study of the rheology of ceramic pastes for the shaping of nuclear fuel by extrusion MOUGARD-CAMACHO Pierre-François