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Doctorant.e en chimie H/F

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

Date Limite Candidature : lundi 25 octobre 2021

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Informations générales

Référence : UMR8181-SEBROY-005
Lieu de travail : VILLENEUVE D ASCQ
Date de publication : lundi 4 octobre 2021
Nom du responsable scientifique : Sébastien Royer
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 décembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La transformation de la biomasse lignocellulosique en carburants ou en synthons d'intérêt pour la chimie fine est un enjeu essentiel pour réduire l'impact environnemental lié à l'utilisation des ressources fossiles. Contrairement à la cellulose et à l'hémicellulose, la lignine est une ressource encore peu valorisée. Différentes technologies existent pour la liquéfaction de la lignine, mais la pyrolyse rapide présente des avantages indéniables. Elle peut convertir 60 à 75% de la biomasse lignocellulosique en bio-huile brute, et elle fonctionne en continu, dans un environnement inerte, et sans consommation de solvant. Cependant, la bio-huile doit être transformée pour être valorisée. Contenant jusqu'à 55% de composés phénoliques, elle est une source d'hydrocarbures aromatiques simples (BTX). L'hydrodésoxygénation catalytique (HDO) est le procédé catalytique le plus approprié pour transformer les monomères phénoliques en BTX. Le catalyseur, en activant sélectivement les liaisons C-O, va permettre la désoxygénation des composés phénoliques tout en évitant leur hydrogénation.
Le projet vise à développer des catalyseurs originaux pour la désoxygénation des vapeurs de pyrolyse de la lignine, dans le but d'améliorer le rendement en hydrocarbures aromatiques. Afin de réunir les compétences en chimie des matériaux, modélisation moléculaire, catalyse hétérogène et génie des procédés, l'équipe du projet associe 5 laboratoires, labellisés par le CNRS : UCCS (Univ. Lille), IC2MP (Univ. Poitiers), et L2CM, LPCT, et LRGP (tous trois de l'Univ. Lorraine). Les compétences ainsi réunies permettent de développer une approche multi-échelle, allant de la modélisation ab initio à l'échelle moléculaire des surfaces à l'étude des performances de catalyseurs sur des vapeurs de pyrolyse de lignine issues d'un procédé d'hydropyrolyse en continu.
Le projet de thèse visera à synthétiser des catalyseurs hétérogènes à base de métaux abondants, dont les paramètres clés seront optimisés : (i) les propriétés texturales des supports, et en particulier la stabilisation d'une porosité hiérarchique, (ii) l'oxophilie / acidité de la surface, (iii) et les caractéristiques fines des métaux (dispersion, localisation et composition). Ainsi, des supports de silice à porosité hiérarchique seront synthétisés, modifiés par l'introduction de différentes phases d'oxydes (ZrOx, AlOx), puis les phases métalliques (Ni, Fe) seront dispersées de manière contrôlée à la surface des pores pour obtenir des catalyseurs supportés de type atome unique à cluster. Ces catalyseurs seront étudiés pour l'HDO de molécules oxygénées modèles (m-crésol, anisole et guaiacol) sous des pressions d'hydrogène modérées (2-4 MPa) avant d'être testés sur de la lignine réelle dans un micropilote de réaction (partenaires IC2MP et LRGP). Les propriétés des catalyseurs (activité, rendement aromatique et stabilité) seront rationalisées par des études DFT menées sur l'adsorption de molécules oxygénées modèles, en tenant compte de l'effet des inhibiteurs H2O, CO et CO2 (partenaire LPCT).

Contexte de travail

Le/la doctorant.e travaillera au sein de l'Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS), une unite mixte de recherche CNRS – Université de Lille localisée à Villeneuve d'Ascq et spécialisée dans la catalyse hétérogène. Plus spécifiquement, il/elle intégrera l'équipe MATCAT, qui s'intéresse à la synthèse de catalyseurs et à l'étude de leur stabilité (http://uccs.univ-lille1.fr/index.php/fr/catalyse-heterogene/matcat). Le changement d'échelle ainsi que la mise en forme seront évalués grâce à la plateforme technologique UPCAT de l'Institut Chevreul. Cette plateforme, dévouée à la préparation de catalyseurs, est équipée de réacteurs de synthèse à grande échelle, de différentes techniques de mise en forme (extrusion, granulation, impression 3D etc.) ainsi que d'outils analytiques spécifiques. La partie de la thèse sera réalisée au sein du laboratoire L2CM, unité mixte de recherche Université de Lorraine - CNRS.

Le/la doctorant.e aura obtenu un Master ou un diplôme d'ingénieur en chimie ou génie chimique. Une première expérience en catalyse hétérogène sera perçue favorablement.

Un bon niveau en français et/ou en anglais est obligatoire. Ceci sera évalué en cas d'entretien

Contraintes et risques

Les risques chimiques associés au travail expérimental sont minimisés par l'utilisation obligatoire d'équipements de protection individuels, la présence de hottes d'extraction, et des formations aux risques dédiées.

Informations complémentaires

Merci de joindre une lettre de motivation et vos relevés de note de Lice et Master avec votre CV.

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