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Postdoc en chimie et physique des matériaux (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR5275-FABCAR-024
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : vendredi 25 octobre 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 18 mois
Date d'embauche prévue : 1 janvier 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2617 brut
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : Indifférent

Missions

D'importantes quantités d'hydrogène peuvent rester piégées dans le champ proche et lointain des sites de stockage des déchets nucléaires. Le processus de sorption peut avoir un impact considérable sur la mobilité de l'hydrogène dans l'environnement géologique. Les minéraux argileux et les roches riches en argile offrent les substrats idéaux pour la sorption de l'H2 en raison de leur grande surface spécifique, de la haute densité de leur site de cintrage qui expose l'H2 au potentiel de chevauchement et de la taille des pores qui correspond étroitement au diamètre cinétique de l'H2 (~6 Å). L'absorption d'hydrogène par les smectites sèches et la claystone callovo-oxfordienne est de l'ordre de 4000 ppm à 40 bar H2 de pression partielle et 20°C (Didier, 2012, Bardelli et al, 2014 ; Mondelli et al, 2012). Des études récentes ont démontré que les roches riches en argile saturées d'eau naturelle peuvent contenir jusqu'à 500 ppm de H2 (Truche et al., 2018). Cette absorption de H2 équivaut aux capacités de CH4 des schistes riches en matières organiques exploités par l'industrie pétrolière et gazière (Ross et Bustin, 2009). Ce procédé peut contribuer à atténuer la surpression d'hydrogène et donc la contrainte mécanique appliquée sur le roc hôte.
- Notre objectif est de quantifier l'absorption d'hydrogène par les roches argileuses et d'évaluer la stabilité de ce processus par rapport à plusieurs perturbations (température, resaturation de l'eau, précipitation de minéraux secondaires).
- Nous combinerons des expériences de sorption avec des simulations informatiques de dynamique moléculaire pour quantifier et comprendre les mécanismes de physisorption du H2 dans les systèmes argileux micro et nanoporeux.

Activités

- Le candidat retenu mesurera l'absorption d'hydrogène par les minéraux argileux (montmorillonite, illite, chlorite, chlorite, fe-serpentine) et les roches argileuses (bentonite, claystone de Callovo-Oxfordien, argiles de Boom et d'Opalinus) en fonction de la pression partielle H2, la température, la saturation en eau (humidité relative), la présence des autres gaz concurrents (CO2, CH4 et He). Les expériences seront effectuées sur des échantillons intacts ou en poudre.
- Il mesurera les isothermes de sorption H2 sur une large gamme de pression (typiquement de 1 mbar à 100 bar) pour étudier les mécanismes de rétention et les propriétés thermodynamiques fondamentales du processus de rétention (enthalpie d'adsorption, rôle de la distribution des tailles de pores, propriétés cristallographiques des sites de sorption).
- Il/elle étudiera également les processus de désorption afin d'évaluer clairement la mobilité et les mécanismes de rétention de l'hydrogène dans les milieux poreux riches en argile. Nous utiliserons l'adsorption N2 à 77 K, la désorption thermique couplée à la CG, les autoclaves haute pression et les techniques de diffusion neutronique QENS (ILL, Grenoble) pour effectuer ces mesures.
- En se basant sur la vaste expérience de notre équipe en matière de recherche (e.g., Loganthan et al., 2017; 2018; 2019; Szczerba et al., 2015; Wang et al., 2009), le chercheur postdoc effectuera également une modélisation atomistique computationnelle pour étudier les mécanismes moléculaires de la sorption des gaz dans les matériaux à base d'argile avec une extension ultérieure à une modélisation méso-échelle et multi-échelle.

Compétences

Technique utilisée : Isothermes de sorption H2 à basse et haute pression, synthèse hydrothermique, caractérisations minéralogiques XRD/SEM/TEM/TEM/BET/ATG-DTD, diffusion et diffraction des neutrons, et modélisation atomistique computationnelle.

Contexte de travail

Il s'agit d'un programme de recherche en collaboration entre les laboratoires ISTerre (Grenoble, France) et Subatech (Nantes, France). Les deux instituts de recherche partageront leurs équipements, leurs compétences et leurs connaissances pour étudier l'adsorption du H2 à la surface des minéraux argileux et des assemblages argileux présents dans un dépôt géologique de déchets nucléaires hébergé dans des roches argileuses.
Ce poste fait partie du programme européen commun sur la gestion des déchets radioactifs (https://cordis.europa.eu/project/rcn/223662/factsheet/en), Projet EURAD, soutenu financièrement par la Commission Européenne (H2020).
Des informations générales sur les laboratoires ISTerre et Subatech sont disponibles sur : http://isterre.fr et http://www-subatech.in2p3.fr/fr/

Informations complémentaires

Les candidats doivent être titulaires d'un doctorat (ou équivalent) en géologie, chimie, physique ou science des matériaux d'ici octobre 2019.
Nous recherchons une personne très motivée, particulièrement intéressée par la chimie et la physique des matériaux, la minéralogie des phyllosilicates et le travail expérimental et analytique en laboratoire.
Le candidat doit, en outre, avoir une solide formation en chimie des cristaux.
La connaissance du français n'est pas obligatoire mais le candidat doit maîtriser l'anglais.
Cette bourse postdoctorale est principalement assujettie au dossier scolaire et à la qualité du candidat pendant l'entretien.
Les candidats doivent soumettre un énoncé d'expérience de recherche et d'intérêts, un CV détaillé incluant la liste complète des publications / résumés / conférences, ainsi que les noms et coordonnées de deux référents potentiels.

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