PORTRAIT : Julian Garrec est un enseignant-chercheur ayant rejoint fin 2015 l’Unité Chimie et Procédés (UCP) de l’ENSTA ParisTech. Après avoir étudié la chimie physique et la biologie structurale à l’Université Joseph Fourier (UJF) de Grenoble, il s’intéresse à la physique moléculaire et sa modélisation lors de ses stages de master. Cette discipline allie physique statistique, physique quantique et simulations numériques pour l’étude des systèmes polyatomiques complexes. Julian Garrec s’oriente finalement vers une thèse de doctorat à l’École Normale Supérieure (ENS) de Lyon, où il travaille sur la modélisation de la protéase aspartique du virus du SIDA, une enzyme jouant un rôle clé dans le processus de réplication du virus.
Après un passage à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) puis à l’Université de Lorraine (UL), Julian Garrec rejoint l’ENSTA ParisTech et s’intéresse aux hydrates de gaz. Cette thématique large met en jeu des molécules de gaz (CO2, méthane) qui viennent se figer dans de la glace dans des conditions particulières. On en trouve notamment au fond des océans, le gaz étant issu de la décomposition de la matière organique d’origine animale et végétale.
De très nombreuses applications potentielles sont liées à ces matériaux, notamment dans le domaine de l’Énergie.
Nous pouvons prendre pour exemple le cas du transport du froid, qui nécessite un apport d’énergie important. Les hydrates de gaz nécessitant une grande énergie pour fondre, ils peuvent être utilisés comme « éponge à chaleur ». De telles perspectives suscitent l’intérêt de nombreux industriels qui suivent l’évolution des recherches dans ce domaine. Néanmoins, la formation des hydrates de gaz est caractérisée par une cinétique relativement lente, ce qui présente un challenge pour leur incorporation dans des procédés industriels. L’étude de Julian Garrec vise à comprendre ces mécanismes de cristallisation à l’échelle nanoscopique et à aider le design rationnel de catalyseurs.
Ce travaille s’effectue en étroite collaboration avec les expérimentateurs de l’UCP, qui procèdent à des mesures de propriétés thermodynamiques et cinétiques de ces systèmes. Julian Garrec rappelle en effet que “les simulations sont basées sur un modèle. Il est important de garder en mémoire le fait que c’est une projection et une simplification de la réalité”. Ne pouvant représenter toute la réalité physique, le travail de Julian Garrec repose sur des méthodologies rôdées visant à concevoir un modèle calibrable sur la base des données expérimentales.
La première étape du processus de recherche a consisté à mettre en place des simulations de formation de la glace dans l’eau pure. Ces calculs permettent « d’observer », à l’aide d’outils de visualisation 3D performants, la propagation du front de séparation liquide/glace et la façon avec laquelle les molécules d’eau viennent s’agencer à la surface du solide. Cette étape initiale étant aujourd’hui achevée, il s’agit désormais d’ajouter un modèle de méthane devant se loger dans les cavités afin de former des hydrates de gaz.
Enseignant-chercheur à l’ENSTA ParisTech, Julian Garrec dispense également des cours aux étudiants de première et deuxième année.