Description du sujet de thèse

Contexte :
Cette thèse s'inscrit dans le cadre programme ambitieux "Soutenir l'innovation pour développer de nouveaux procédés industriels largement décarbonés" soutenu par le gouvernement français dans le cadre de la décarbonation de l'industrie pour atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.
La décarbonation de l'industrie repose en partie sur le développement et l'intensification des procédés de capture du CO2. Cette thèse de doctorat est proposée dans le cadre du projet OXY3C visant à améliorer les connaissances et les compétences en oxy-combustion pour l'optimisation des procédés éco-efficients. Le consortium travaillant sur ce projet rassemble sept laboratoires académiques français et l'IFPEN.

Objectifs de la these :
L'objectif de cette thèse est double. Dans un premier temps, une étude expérimentale dans des conditions d'oxy-combustion sera réalisée à l'aide de pilotes à l'échelle du laboratoire afin de caractériser la réactivité des carburants ainsi que les intermédiaires réactionnels et les émissions polluantes. Les expériences seront réalisées dans des réacteurs continus (par exemple des réacteurs parfaitement agité et des réacteurs tubulaires) et avec un brûleur à flamme plate pré-mélangée. Les concentrations des espèces seront suivies à l'aide de différents diagnostics tels que la chromatographie en phase gazeuse, la spectrométrie de masse, la spectroscopie IRTF. Les conditions particulières pour lesquelles une combustion instable (comportement oscillant) est observée seront identifiées grâce à la spectrométrie de masse en ligne.
Ces données seront utilisées pour une validation du modèle cinétique détaillé, qui sera développé à partir d'un précédent construit dans le cadre du projet H2020 Improof (https://improof.cerfacs.fr/) pour la combustion du biogaz. Une analyse comparative sera effectuée pour mettre en évidence les capacités de prédiction dans des conditions d'oxy-combustion et les pistes d'amélioration. Ce modèle sera mis à la disposition des membres du consortium pour optimiser les installations existantes (revamping) et développer de nouvelles technologies permettant un captage efficace du CO2.

Pré-requis :
Nous recherchons un(e) candidat(e) titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou d'un master en génie des procédés avec, si possible, des connaissances en cinétique chimique. Des compétences en modélisation et en expérimentation sont requises. La maîtrise de l'anglais courant et une capacité à travailler en équipe sont attendus.

Responsables scientifiques :
Olivier Herbinet, Maître de Conférences à l'Université de Lorraine, olivier.herbinet@univ-lorraine.fr https://www.linkedin.com/in/olivier-herbinet-0a471763/
Frédérique Battin-Leclerc, Directrice de recherche au CNRS, frederique.battin-leclerc@univ-lorraine.fr
https://www.linkedin.com/in/fr%C3%A9d%C3%A9rique-battin-leclerc-10a10a24b/

Durée et date de démarrage :
3 ans avec un démarrage en octobre 2023.

Information pratique :
La thèse se déroulera principalement au LRGP (https://lrgp-nancy.cnrs.fr/) à Nancy, France. Un séjour de 6 mois au PC2A (https://pc2a.univ-lille.fr/) à Lille, France, est prévu.

Contexte de travail

Le Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (UMR 7274) est une unité mixte du CNRS et de l'Université de Lorraine créée le 1er janvier 2010 et basée à Nancy. Son objectif scientifique général concerne l'étude des procédés pris dans leur globalité et leur complexité. Le LRGP développe des connaissances scientifiques et technologiques nécessaires à la conception, l'étude, la conduite et l'optimisation des procédés complexes de transformation physico-chimiques et biologiques, de la matière et de l'énergie. L'unité compte plus de 300 personnes, avec près de 20 chercheurs CNRS, 80 enseignants chercheurs, 45 personnels techniques et administratifs et 180 personnels non permanents (chercheurs sur contrats, 85 doctorants, post-doctorants, masters.

Ce projet de recherche sera réalisé dans l'axe CiTherE qui est constitué de spécialistes en cinétique chimique, thermodynamique et génie de la réaction chimique. Les domaines d'études sont principalement centrés sur l'énergie et ont pour objectif le développement de systèmes énergétiques plus performants, plus économes et plus respectueux de l'environnement, à travers une approche couplant la chimie physique et le génie des procédés. Les travaux expérimentaux et théoriques développés au sein de cet axe conduisent à une approche originale permettant de passer de la compréhension et de la modélisation des phénomènes à l'échelle moléculaire à l'échelle du réacteur ou du procédé.

La personne recrutée fera partie du groupe de cinétique radicalaire possédant une longue expérience dans le domaine de la cinétique des réactions de pyrolyse, d'oxydation et de combustion qui recouvre des domaines d'études tels que la formation et l'exploitation du pétrole, la combustion dans les moteurs ou brûleurs, la formation de polluants ou encore la destruction de toxiques chimiques par voie thermique.

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.