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De la recherche appliquée à la thèse : un lien fort avec l'industrie

Il était venu pour un stage et n’est jamais reparti. Pour Assaad Zoughaib, l’amour des sciences commence dans son Liban natal, avec des études d’ingénierie à l’Université Libanaise. Il arrive en France à l’été 1998 pour un stage au Centre d’Efficacité Énergétique des Systèmes, un laboratoire de Mines Paris-PSL.
Séduit par la recherche appliquée et encouragé par ses encadrants, il prolonge son parcours, obtient une thèse en 2003, puis poursuit avec un post-doctorat. « J’ai aimé l’aspect très concret des recherches, avec une véritable relation à l’industrie, aux besoins du quotidien. Cela me vient sûrement de ma formation d’ingénieur. Ma thèse portait sur l’efficacité des réfrigérateurs domestiques, afin d’affiner leur notation de classe énergétique », décrit-il. La recherche se fait en lien avec les industriels du secteur, Bosch, Siemens, Brandt…

Pour son post-doctorat, Assaad Zoughaib s’intéresse aux tours aéro-réfrigérantes, et à la question de la propagation de bactéries, lorsque celles-ci se trouvent près des villes. 
En collaboration avec Climespace (devenu aujourd’hui Fraîcheur de Paris, opérateur du réseau de froid urbain de la capitale), le chercheur s’attelle à concevoir une tour ne générant aucune goutte, afin d’éviter la diffusion de bactéries. « Climespace était notre partenaire financeur et a déposé un premier brevet », se souvient-il. Une première preuve de concept voit alors le jour.
Assaad se souvient d’une expérimentation avec son prototype installé sur les toits des Galeries Lafayette, un dimanche matin aux aurores. Il ressent toutefois une frustration : les avancées en laboratoire peinent à se traduire en applications concrètes.

 

Deux inspirations simples, deux révolutions technologiques

Il décide alors de se concentrer sur une problématique majeure rencontrée par les industriels : la déshumidification. « Le principal problème avec le froid, c’est qu’il provoque la formation de givre sur les échangeurs. Il est alors nécessaire d’éteindre le système pour dégivrer, ce qui entraîne une surconsommation d’énergie lorsqu'il faut rétablir la température, et aussi des instabilités de température. Pour éviter cela, les systèmes sont souvent doublés. J’ai donc cherché une solution pour éliminer l’humidité avant qu’elle ne gèle, en utilisant la déshumidification. Ce procédé est bien connu dans la littérature scientifique, notamment grâce aux sels absorbants. Cependant, ces sels présentent l’inconvénient d’être corrosifs, de polluer l’environnement en cas de dispersion et d’endommager les équipements », explique Assaad Zoughaib.

Fort de ses observations quotidiennes, il trouve une source d’inspiration dans un objet banal, son rideau de douche : « L’enjeu était de trouver un matériau qui bloque les gouttes, tout en permettant à la vapeur de circuler librement… ».
Sa deuxième découverte intervient lors d’un vol en avion, lorsque le tissu du repose-tête capte son attention. Un polypropylène aux propriétés idéales, devient alors la source d’inspiration pour concevoir une membrane poreuse fine et souple. Cette inspiration donne lieu à un concept de l’échangeur membranaire qui fait l’objet d’un premier brevet, déposé en 2018. Séduites par ce concept novateur, plusieurs grandes entreprises se portent volontaires pour tester le système au sein de leurs usines après une preuve de concept en laboratoire.

Une spin-off pour offrir des solutions durables aux industriels 

Afin de développer pleinement le projet, la création d’une entité dédiée devient indispensable. C’est ainsi qu’en novembre 2020, STEM (Société Technologique d'Échangeurs Membranaires) est officiellement fondée, en tant que spin-off de Mines Paris - PSL, en partenariat avec Armines, association spécialisée dans la recherche partenariale et la valorisation de la recherche issue de l’Ecole. 

Les innovations STEM reposent sur l'exploitation de la chaleur fatale à basse température (à partir de 30°C pour la déshumidification et de 50à 90°Cpour la distillation d’eau), ce qui permet de réduire de 50 à 75 % la consommation énergétique des procédés de déshumidification et de purification d’eau. Ces procédés sont basés sur des échangeurs membranaires, conçus pour garantir un échange thermique optimal et maximiser l'efficacité énergétique de l'ensemble du système.

L’équipe fondatrice se compose de quatre membres : Assaad Zoughaib, conseiller scientifique, Frédéric Walland, Président de la société et entrepreneur chevronné ; Rasha Mustapha, directrice R&D et spécialiste des échangeurs membranaires ; et Arnaud Montebourg, ancien ministre de l’Économie, séduit par le potentiel industriel du projet.  

Grâce à une levée de fonds de 620 000 € réalisée auprès de business angels, STEM, a pu franchir une étape clé dans le développement de ses technologies en les testant sur plusieurs sites pilotes : une usine de crème glacée près de Poitiers, pour le  contrôle de l’humidité, et un site de distillation d’alcool dédié aux industries des boissons et des cosmétiques. Pour ce dernier, le système déployé permet de récupérer une partie des flegmasses (eau usée chargée), générant ainsi 300 litres d’eau pure par heure. 

Forte de ces premiers succès, STEM envisage une nouvelle levée de fonds dans les mois à venir pour soutenir le déploiement commercial de ses solutions.

Une triple casquette 

Assaad Zoughaib incarne parfaitement le modèle de l’enseignant-chercheur -entrepreneur. Grâce à un concours scientifique, il a l'opportunité de combiner recherche appliquée et entrepreneuriat, en consacrant 20 % de son temps à STEM, tout en poursuivant parallèlement ses activités académiques.

 Â« Nous prévoyons un chiffre d’affaires de 20 millions d’euros dans trois ans », acquiesce Assaad Zoughaib, » ravi de sa triple casquette. « Le fait d’avoir travaillé depuis toujours sur une recherche appliquée, en lien avec l’industrie, dans mon métier de chercheur, m’a sans doute aidé à me préparer pour celui d’entrepreneur. On a ainsi davantage le sens du délai et du livrable que dans des labos dédiés au fondamental, où la publication est un travail de plus longue durée. En start-up, on a un planning serré à tenir, il faut des résultats concrets à délivrer à nos clients et investisseurs ».