Missions

Les mousses aqueuses, composées de surfactants, de liquide et de gaz, sont des systèmes multi-échelles présentant une faible densité, des propriétés rhéologiques uniques et de grandes interfaces gaz-liquide, ce qui les rend prometteuses pour la séparation des gaz et la capture du CO₂. Cependant, leur potentiel est limité par un manque de compréhension des interactions complexes entre les échanges gazeux, l’écoulement du liquide et la structure de la mousse.

Ce projet vise à améliorer cette compréhension grâce à des expériences et des simulations, dans le but final de concevoir des réacteurs à mousse pour la séparation du CO₂ et sa conversion en biomasse de microalgues. Le principal défi consiste à comprendre comment la géométrie de la mousse (par exemple, la taille des bulles, les frontières de Plateau), l’écoulement du liquide et l’adsorption/diffusion du CO₂ sont interconnectés. Pour relever ce défi, des expériences, des simulations et une modélisation analytique seront menées afin d’identifier les meilleures conditions pour une séparation et une capture efficaces du CO₂.

Activités

Le candidat développera un modèle multi-échelle pour le transport du CO₂ à travers une mousse drainée, en combinant des équations continues pour l’advection-diffusion à l’échelle de la mousse, des simulations moléculaires pour les interactions CO₂-surfactants et des simulations par éléments finis pour les interactions à l’échelle des bulles. Les modèles continus décriront le transport des gaz et des liquides, y compris les échanges de CO₂ entre le gaz et le liquide, à l’échelle macroscopique du réacteur. Parallèlement, les simulations par éléments finis et la dynamique moléculaire permettront de déterminer des paramètres effectifs, tels que l’adsorption de CO₂ et la perméabilité, dans des géométries et conditions réalistes. Ces paramètres seront ensuite intégrés dans les équations continues. Enfin, les algues seront introduites dans les modèles comme un terme de consommation de CO₂ afin d’étudier comment elles influencent l’efficacité de capture du CO₂ du réacteur à travers la production de biomasse.

Compétences

• Développement de modèles continus et résolution d'équations aux dérivées partielles
• Simulations par éléments finis (Comsol) du transport couplé, de la diffusion et de l'adsorption de CO₂
• Simulations moléculaires (par exemple, LAMMPS ou GROMACS)
• Interactions avec les expérimentateurs

Contexte de travail

Le LIPhy est une unité mixte de recherche (CNRS - Université Grenoble-Alpes) et un laboratoire de physique interdisciplinaire qui regroupe des experts en théorie et en expérimentation des systèmes de matière molle et des fluides aux interfaces. Situé à Grenoble, le LIPhy est entouré de laboratoires en physique, chimie et biologie, offrant des opportunités de collaboration potentielles avec des groupes expérimentaux (par exemple, SAXS, SANS) en fonction des intérêts du candidat.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.