Doctorant (H/F)Compréhension et prédiction de la réactivité catalytique des biochars à partir de la teneur en métaux natifs pour la production de matériaux durables

Description du Poste

Sujet De Thèse

Le projet de thèse vise à comprendre et à prédire l’influence de la composition minérale des biomasses et des boues sur les propriétés catalytiques de biochars obtenus par pyrolyse. La variabilité naturelle des teneurs en éléments métalliques peut conduire à la formation in situ de phases catalytiquement actives et modifier fortement les performances des matériaux. La thèse aura pour objectif d’établir des relations entre la composition initiale des matières parentales, les conditions de pyrolyse, la structure physico-chimique des biochars et leurs performances catalytiques pour le reformage du méthane. Une attention particulière sera portée au rôle des éléments promoteurs et inhibiteurs ainsi qu’aux mécanismes responsables des effets observés. Les données expérimentales obtenues contribueront également au développement d’un modèle prédictif basé sur des méthodes d’apprentissage automatique afin d’anticiper les performances catalytiques des biochars à partir de leur composition et de leurs conditions de préparation.

Votre Environnement de Travail

Le projet CHARME (« Compréhension et prédiction de la réactivité catalytique des biochars à partir de la teneur en métaux natifs pour la production de matériaux durables ») vise à développer une approche rationnelle pour la conception de biochars catalytiques issus de ressources biologiques et de déchets organiques. La composition inorganique des biomasses et des boues varie fortement en fonction de leur origine. Les éléments naturellement présents dans ces ressources, notamment Fe, Ni, Co, Cu, K et Mn, peuvent favoriser la formation de sites catalytiques actifs lors de la pyrolyse. À l’inverse, certains éléments tels que Ca, Al, Si ou P peuvent limiter l’activité catalytique par différents mécanismes : blocage de sites actifs, formation de phases inactives ou modification des propriétés du matériau. L’objectif principal de la thèse sera de comprendre et de quantifier ces effets afin d’établir des relations entre la composition chimique de la matière première et les performances catalytiques du biochar.

Le candidat (H/F) retenu mènera ainsi des recherches dans le cadre d’une approche interdisciplinaire combinant :
• la sélection et la caractérisation des biomasses et autres matières premières ;
• la production de biochars par pyrolyse et l’étude paramétrique des conditions de préparation ;
• la modification contrôlée des biochars par incorporation de phases métalliques ;
• la caractérisation physico-chimique complète des matériaux;
• les tests catalytiques de reformage du méthane ;
• la caractérisation des matériaux après réaction ;
• l’identification des mécanismes catalytiques, synergiques et inhibiteurs associés aux différents éléments inorganiques ;
• la corrélation entre composition, structure et performances catalytiques ;
• la constitution d’une base de données expérimentale destinée au développement d’outils prédictifs par apprentissage automatique.

La thèse sera réalisée à l’ICPEES, au sein de l’équipe « Énergie et Carburants pour un Environnement Durable » (ECED), spécialisée en catalyse hétérogène, valorisation de ressources renouvelables, captage et conversion du CO₂. Le travail expérimental s’articulera principalement autour de trois axes.
1. Matières premières et production des biochars
Le/la doctorant(e) participera à la sélection et à la caractérisation des matières premières, puis à la production de biochars dans différentes conditions de pyrolyse. Les propriétés chimiques, texturales et structurales des matériaux seront étudiées en fonction de la nature des ressources utilisées et des paramètres opératoires.
2. Contrôle de la composition minérale et caractérisation
Les biochars seront modifiés (ou pas) par incorporation contrôlée de différents éléments métalliques afin d’étudier séparément et conjointement leur influence sur les propriétés du matériau. Les différentes phases formées seront caractérisées avant et après réaction afin d’identifier les espèces responsables de l’activité ou de l’inhibition catalytique.
3. Catalyse et relations structure-activité
Les matériaux seront évalués dans le reformage du méthane et autres réactions. L’activité, la sélectivité et la stabilité des biochars seront étudiées et corrélées à leur composition et à leurs propriétés physico-chimiques.
4. Développement de modèles d’apprentissage
Les résultats expérimentaux obtenus au cours de la thèse alimenteront une base de données utilisée dans le projet ANR CHARME pour développer des modèles d’apprentissage automatique capables de prédire les performances catalytiques en fonction des caractéristiques des matières premières et des conditions de pyrolyse.

Condition de travail:
- Accès facile au campus de Cronenbourg avec les transports en commun
- Possibilité d'une prise en charge partielle des titres de transport par le CNRS
- Possibilité d'une restauration dans un restaurant universitaire sur le campus de Cronenbourg avec subventionnement du repas par le CNRS

École doctorale de rattachement 222 - Strasbourg

Contraintes et risques

Pas de risque spécifique

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche