Sustainability, criticality and life cycle of materials

Informations

Langue d'enseignement : Français
Crédits ECTS: 6

Programme

  • Heures d'enseignement dispensées à l'étudiant : 20 heures
  • Temps de travail personnel : 150 heures

Objectifs et compétences

Objectifs :
Goals:

• Provide students a knowledge on current sustainability challenges and the related triple bottom line of sustainable development

• Have students understand different criticality assessment methods and apply the EU list of critical raw materials

• Make sure students have a basic understanding of the value chain of raw materials plus recycling but covering in principle exploration, mining, processing, materials development, manufacturing, use and end of life options

• Ensure students the methods, software and databases to measure environmental impacts and the resource flows of raw materials and products by life cycle assessment and material flow analysis

• Have students grasp the opportunities of using the life cycle concepts for sustainable material and product development by a hands-on project

• Get students value the results of criticality and life cycle analysis studies for materials and processes selection in addition to mechanical properties and economic aspects

Main disciplinary competencies:

Fundamental knowledge: To be familiarized with the concepts of sustainability, criticality, resource-efficiency and the life cycle of materials and related assessment methods

From knowledge to know-how: To understand the specific problematic of measuring progress in the resource-efficiency of industrial systems that include materials recycling by using specific tools for the assessment of environmental impacts and the resource flows

Practical: To use software and databases to measure environmental impacts and the resource flows of raw materials and products by applying the methods of life cycle assessment and material flow analysis in hands-on project focusing on sustainable material and product development

Lesson plan:

I. Introduction to sustainability (1 meeting * 2h40)

I.1- The pillars of sustainable development

I.2- Resource efficiency and circular economy

I.4- Environmental Impacts, including toxicity

II. Introduction to criticality and how to measure material flows (1 meeting * 2h40)

II.1- What are critical raw material and how to assess them?

II.2- The EU list of critical raw materials

II.3- Material Flow Analysis

III. The life cycle of materials and environmental impacts (1 meeting * 2h40)

III.1- Exploration and extraction of raw materials

III.2- Production and consumption, including end-of-life strategies

III.3- Introduction to Life Cycle Assessment (LCA)

IV. Life Cycle Assessment 1 (before TD and TP) (1 meeting * 2h40)

I.1- Life Cycle Assessment: Theory and applications

I.2- Life Cycle Management and company case studies

I.3- Eco-design and environmental product declarations

V. Life Cycle Assessment 2 (after TD and TP) (1meeting * 2h40)

II.1- Goal and Scope Definition and Life Cycle Inventory

II.2- Life Cycle impact assessment and interpretation

II.3- Life Cycle Criticality and Sustainability Assessment

VI. Other sustainability assessment and management methods (1 meeting * 1h20)

III.1-Using Input/ Output Tables for sustainable materials management

III.2- Environmental Management Systems

III.3- Other sustainability assessment and management methods

Compétences :
  • Situer une entreprise ou une organisation dans son contexte socio-économique, identifier les personnes ressources et les diverses fonctions d'une organisation.
  • Connaître les droits et les devoirs du salarié et de l'employeur.
  • Se situer dans un environnement hiérarchique et professionnel, identifier ses compétences et respecter les procédures, la législation et les normes et, entre autres, les normes de sécurité, analyser les besoins de l'équipe et des usagers (ou des clients).
  • Identifier le processus de production, de diffusion et de valorisation des savoirs
  • Respecter les principes d’éthique, de déontologie et de responsabilité environnementale
  • - Construire son projet personnel et professionnel : o Identifier ses propres compétences ; o Connaître les techniques de recherche d’emploi ; o Savoir rédiger un CV et une lettre de motivation ; o Savoir préparer un entretien ; o Se présenter dans différentes circonstances ; o Valoriser ses compétences et ses expériences par écrit et oralement
  • Respecter les principes de la propriété intellectuelle.

  • Réaliser des travaux à dominante scientifique, définis par des consignes et sous contrainte de temps : * établir des priorités, * s’organiser individuellement, * gérer son temps et ses priorités, * planifier.
  • Gérer un projet : * structurer un projet en tâches * établir et gérer un planning, * organiser des réunions, * organiser la transmission du savoir, * organiser des travaux de groupe.
  • Collaborer avec des équipes de recherche privées ou publiques dans le cadre de transfert de technologies ou de projets de recherche et développement.
  • Réaliser une étude, scientifique ou non, en vue d'une évaluation, d'un développement, d'une conception, d'une application, en vue de tester ou d'élaborer une modélisation : * poser une problématique en tenant compte du contexte et des objectifs, * construire et développer une argumentation et une stratégie, * réaliser l'action, * évaluer les données et les résultats, * évaluer l'action et proposer des prolongements.
  • Utiliser les technologies de l'information et de la communication dans un contexte scientifique ou non : * effectuer une recherche d'information (veille technologique / scientifique) en utilisant différentes modalités de recueil (Internet, enquêtes, documentation...) * stocker, manipuler l’information * mettre en forme et restituer après analyse critique l’information en explicitant sa pertinence, en adéquation avec le public visé.
  • Savoir communiquer en français et/ou en anglais (un niveau minimal en langue anglaise est requis pour l'obtention du Master de chimie): * rédiger clairement, * préparer des supports de communication en utilisant diverses techniques (rapport, diaporama, note de synthèse, poster,...), * les commenter pour un public, averti ou non
  • Maîtriser l'Anglais technique
  • - Se mettre en recul d’une situation, s’auto-évaluer et se remettre en question pour apprendre.
  • Débattre, argumenter et/ou défendre ses idées.
  • Respecter l'éthique scientifique en toutes circonstances, sur la base des principes déontologiques développés traditionnellement dans le cadre universitaire.

  • Mobiliser les concepts et technologies adéquats pour gérer et résoudre des problèmes dans les différents domaines de la chimie organique, inorganique, de la chimie physique et analytique et/ou de la chimie environnementale. * Comprendre les propriétés des systèmes chimiques grâce aux notions de base sur les différents types de liaison chimique. * Définir l’état de stabilité chimique et structural d’un système chimique * Evaluer, interpréter et quantifier les cinétiques d’évolution d’un système chimique * Comprendre la réactivité d’un système chimique (sur la base des trois items précédents)
  • Utiliser les principales techniques de préparation, de purification et d’élaboration.
  • Maîtriser les principales techniques de caractérisation chimique et physico-chimique de la matière aux différentes échelles
  • Connaître les grandes classes de systèmes chimiques et matériaux
  • Mettre en œuvre une démarche scientifique sur le plan expérimental et de la modélisation: * concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental, * utiliser les appareils et les techniques de mesure les plus courants; * recueillir et exploiter des données, * identifier les sources d'erreur pour calculer l’incertitude sur un résultat expérimental; * élaborer et organiser des interprétations théoriques et/ou modèles * apprécier les limites de validité d'un modèle, * valider un modèle par comparaison de ses prévisions aux résultats expérimentaux
  • Résoudre par approximations successives un problème complexe : en recherche fondamentale autant qu'appliquée, posséder une démarche scientifique progressive et itérative dans la résolution d'une problématique
  • Intégrer les notions de cycle de vie et d’éco-conception (développement durable)
  • Connaître et respecter les réglementations en vigueur dans les domaines d'application de la chimie. Identifier les règlementations spécifiques et mettre en œuvre les principales mesures de prévention en matière d'hygiène et de sécurité.
  • Savoir évaluer des risques en chimie.
  • - Concevoir, synthétiser et étudier des molécules et systèmes organiques fonctionnels dans le domaine de la chimie organique, la chimie non covalente, la chimie organo-métallique, la chimie de coordination, la photo-chimie et des nano-sciences. - Connaître la chimie supramoléculaire et ses applications liées à l'organisation de la matière, dont la détection, le transport, la transformation chimique et les nanotechnologies moléculaires.
  • Concevoir, développer, caractériser des matériaux et matières dispersés à denses: o Choisir et utiliser diverses techniques de mises en forme avec un esprit critique sur le rôle (au niveau pratique et fondamental) des différents paramètres expérimentaux o Choisir et utiliser divers moyens de caractérisations des matériaux : composition chimique, structure, et propriétés chimiques et physiques o Relier les modulations des propriétés physico-chimiques et physiques (magnétique, électrique, optique, structurale, …) des matériaux à leur composition, leur état de cristallisations et de structuration o Concevoir des matériaux avancés inorganiques durs en intégrant des aspects moléculaires, hybrides, nanostructuration

Organisation pédagogique

le mode de fonctionnement de l'UE est présenté au début des enseignements

Contrôle des connaissances

En cours de finalisation

Lectures recommandées

l'ensemble des références bibliographiques est communiqué au début des enseignements

Responsable de l'unité d'enseignement

Guido Sonnemann

Enseignants

la composition de l'ensemble de l'équipe pédagogique est communiquée au début des enseignements