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Post-doct génie chimique (H/F)

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Informations générales

Référence : UPR8521-MARBAL-002
Lieu de travail : FONT ROMEU ODEILLO VIA
Date de publication : jeudi 10 octobre 2019
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 14 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2600 et 2900 €/mois
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Dans le cadre du projet ANR STELLAR, nous recherchons un post-doctorant pour 12 mois renouvelables à compter du 14 octobre 2019.
Les politiques en matière d'énergie et de climat constituent des priorités absolues pour les décennies à venir, ce qui a entraîné à la fois des incitations et une réglementation stricte visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). STELLAR a pour objectif principal de fournir un nouveau vecteur énergétique garantissant l'absence d'émissions de GES et de polluants extrêmement faibles. Pour répondre aux problèmes à l'échelle mondiale d'émission de CO2, l'hydrogène peut être considéré comme un candidat possible pour stocker la surproduction d'énergies renouvelables; de même et principalement en raison des complexités de stockage et de distribution liées à l'hydrogène, les particules métalliques micrométriques pourraient constituer une meilleure option, en particulier pour le stockage d'énergie à long terme.
La haute densité énergétique inhérente aux métaux réactifs, qui motive leur utilisation en tant qu'additifs pour les propulseurs et les matériaux énergétiques, ou en tant qu'anodes dans les batteries, inspire également leur utilisation en tant que combustibles solaires recyclables. Les particules métalliques présentent une très bonne densité d'énergie, similaire aux hydrocarbures liquides, permettant une autonomie beaucoup plus grande dans un contexte de transport qu'un véhicule purement électrique, même à long terme.
La possibilité d'utiliser des poudres métalliques pour stocker de l'énergie à partir de sources d'énergie renouvelables intermittentes se présente naturellement dans ce projet. Étant donné que les métaux ne sont pas disponibles à l'état pur et réduit dans la croûte terrestre, ils doivent être produits à partir de leurs oxydes (minerais ou sous-produits métallurgiques mis au rebut). Contrairement aux hydrocarbures, le contenu énergétique sera introduit par le processus de réduction du matériau lui-même. Ainsi, afin de maintenir les niveaux d'émissions de GES du puits à la roue proches de zéro, la réduction des oxydes se produisant après la combustion des particules métalliques sera effectuée dans un processus et un emplacement séparés utilisant l'énergie solaire concentrée. L'intérêt de l'utilisation de l'énergie solaire à concentration est double: premièrement, atteindre des températures très élevées en quelques secondes pour réduire les particules d'oxyde en atmosphère contrôlée et deuxièmement, mettre au point un procédé amélioré, énergétique et propre (moins d'émissions de GES) que les procédés actuels (Pidgeon et Hall-Héroult).
L'objectif principal est de fournir un processus vertueux pour régénérer les oxydes, basé sur une source renouvelable alimentée par l'énergie solaire. Le réacteur approprié Sol@rmet existant et opérationnel au CNRS-PROMES a permis de démontrer la faisabilité de la production de métaux utilisant l'énergie solaire concentrée à 10 mbar en utilisant le carbone en tant qu'agent réducteur et Ar en tant que gaz vecteur. Il a également permis d'obtenir des poudres de magnésium et d'aluminium presque pures (jusqu'à 98% et 82% en masse) avec des rendements proches de 60% à la même pression. Cependant, les principaux problèmes de la réduction carbo-thermique des oxydes étudiés - Al2O3 et MgO - sont liés à la recombinaison des vapeurs métalliques avec du CO/CO2 (dans les zones de collecte) et/ou à la formation de sous-produits (carbures).
Les principaux objectifs du travail à effectuer pendant le post-doc sont les suivants :
- Évaluation expérimentale et validation de procédés de recyclage définis pour des combustibles métalliques oxydés utilisant de l'énergie solaire concentrée,
- Caractérisation physico-chimique détaillée des sources brutes sous forme de particules métalliques synthétisées brûlées et recyclées,
- Synthèse de combustibles métalliques recyclés en quantités suffisantes pour être utilisés directement dans les tests de combustion,
- Sur la base des résultats expérimentaux, un schéma intégré pour la préparation et le recyclage durables et respectueux de l'environnement des combustibles métalliques sera défini en collaboration avec les partenaires.

Des installations uniques constituées de fours solaires à concentration associées à un réacteur dédié (Sol@rmet) seront utilisées pour chauffer les oxydes métalliques afin de mener à bien le processus de réduction au laboratoire de PROMES-CNRS. De plus, une analyse de gaz (CO/CO2) sera effectuée tout au long du processus (mesure in situ) ainsi que la mesure de la température élevée à l'aide d'un pyromètre optique.

Activités

- Travail expérimental sur réacteur existant à haute température
- Modélisation du réacteur actuel pour extrapolation
- Conception d'un nouveau réacteur de taille supérieure à l'actuel

Compétences

Doctorant génie des procédés ou génie chimique ou science des matériaux
Connaissance en expérimentation nécessaire

Contexte de travail

PROMES-CNRS est un laboratoire du CNRS situé à Font-Romeu Odeillo (four solaire) et à l'Université de Perpignan (site de Tecnosud) composé de plus de 150 personnes dont 90 permanents.
Parmi les huit groupes de recherche de PROMES-CNRS impliqués dans les principaux domaines de recherche liés à l'énergie solaire concentrée selon deux axes: « Matériaux et conditions extrêmes » et « Transformation, Stockage et transport de l'énergie », le groupe MHTCS, dirigé par L. Charpentier, travaille entre autres pour les activités spatiales et pour l'élaboration de nouveaux combustibles par voie solaire (hydrogène, particules métalliques).

Les objectifs de recherche du laboratoire sont les suivants:
• Etudier la conversion de l'énergie solaire en chaleur, froid, électricité et hydrogène (vecteurs d'énergie) en utilisant notamment des procédés thermiques et thermochimiques
• Qualifier et améliorer les matériaux à haute température et élaborer de nouveaux matériaux en utilisant l'énergie solaire concentrée
• Développer des processus à faible impact environnemental et des matériaux à longue durée de vie.

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