Doctorant Compréhension et prédiction de la réactivité catalytique des biochars à partir de la ten

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.
Contexte:
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 automatiq

Conditions particulières d'exercice

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde: 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers) , en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Profil recherché

Contraintes et risques:
Pas de risque spécifique

Présentation de Cnrs

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.