Stagiaire M2

Sujet de stage de Master 2 :
Processus thermochimiques favorisant l'auto-inflammation des plantes

Lieu du stage :
Institut P' (ENSMA-86), IC2MP, EBI (Université de Poitiers-86)

Profil :
thermique, pyrolyse, combustion

Gratifications : ≈ 650€/mois (4,35 €/heure)

Entreprise :
L'Institut P' est un laboratoire de recherche des domaines des Sciences Physiques et des Sciences de l'Ingénierie. L'étudiant sera rattaché majoritairement aux équipes Combustion Hétérogène et Convection, Optimisation et Systèmes Thermiques du département D2 spécialisées en sécurité incendie et en transferts thermiques.

Contexte :
Les changements climatiques ont de nombreuses conséquences environnementales, notamment la recrudescence des feux de forêt qui touchent durement de nombreuses régions dans le monde chaque année avec des périodes de sècheresse et de canicule plus importantes. Les feux de forêt extrêmes sont eux aussi en augmentation et mettent en danger de plus en plus de vies humaines dont celles des pompiers : les mégafeux, impossibles à circonscrire du fait de leur puissance, et les feux éruptifs, imprévisibles et soudains (aussi appelés phénomènes thermiques ou encore embrasements généralisés éclair). La région Nouvelle-Aquitaine n'est pas épargnée, avec des feux de grande ampleur notamment lors de l'été 2022. De plus en plus de zones sont considérées comme étant à risque incendie. Dans notre région, cette zone remonte jusqu'à la Vienne avec entre autres la réserve du Pinail, constituée d'une végétation de landes et qui a déjà brûlé à 95% en 1991.

Devant ce constat, il est indispensable d'améliorer les moyens de lutte. Pour ce faire, il est nécessaire d'améliorer nos connaissances des mécanismes de propagation des feux de forêt (Schneider et al La propagation des feux se fait par chauffe de la végétation qui implique l'émission de différents gaz à sa surface en fonction de la température. À une température et une concentration de gaz données, une auto-inflammation va avoir lieu et propager le feu.

La plupart des études sur la propagation des feux de forêt ne prennent en compte que les effets à plus grande échelle, notamment les aspects physiques (thermique et mécanique des fluides), ou ne s'intéressent qu'aux composés chimiques finaux principaux issus de la combustion (CO, CO
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, H
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O). L'originalité de cette étude est une approche interdisciplinaire et multi-échelles associant l'analyse moléculaire à l'étude des paramètres biologiques et d'inflammabilité. Les données que nous souhaitons obtenir permettront d'identifier les facteurs thermochimiques mais aussi biologiques favorisant l'auto-inflammation de la végétation et donc la propagation des feux de forêt pour mener à des feux extrêmes.

Description des missions :
Le projet consiste à caractériser physiologiquement les plantes que nous souhaitons tester pour les soumettre à des essais à hautes températures pour déterminer les facteurs thermochimiques favorisant leur auto-inflammation à l'échelle des branches et de la plante. À l'échelle des branches, nous disposons d'un four tubulaire. À l'échelle de la plante, nous disposons d'une enceinte cubique d'environ 1 m
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équipée d'un panneau radiant d'une puissance de 20 kW. La caractérisation des émissions pourra être effectuée en continu par un détecteur à ionisation de flamme (FID), et de manière ponctuelle avec des tubes (SPEE) permettant l'extraction en phase solide. Les SPEE seront analysés à l'IC2MP par thermodésorption couplée à la chromatographie et à la spectrométrie de masse (TD-GC-MS). Le suivi des températures sera réalisé à l'aide de thermocouples et d'une caméra infrarouge.

Les résultats de cette étude ont pour finalité de trouver des indicateurs qui permettent de mieux anticiper les survenues de feux extrêmes et d'améliorer les moyens de lutte. Une autre finalité à moyen/long terme sera d'apporter des éléments permettant de sélectionner les essences dans le cas d'un reboisement.

L'étudiant aura pour mission de : mettre en place le dispositif et le protocole expérimentaux, notamment en ce qui concerne la caméra infrarouge, réaliser des essais d'auto-inflammation de plantes et analyser les évolutions de la température et des gaz émis à la surface de la plante durant leur déshydratation et pyrolyse.

Cette étude pluridisciplinaire est menée grâce à la collaboration de chercheurs de trois laboratoires de l'Université de Poitiers qui disposent des moyens suivants :

- la serre et les équipements de suivi physiologiques du laboratoire EBI à Poitiers

- la plateforme feu PERICLES ainsi que des caméras infrarouge de l'institut P' à Chasseneuil (ENSMA) pour faire des tests d'auto-inflammation

- les instruments d'analyse moléculaire, dont un pyrolyseur couplé à une GC-MS, de l'Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP)

Encadrants :
Bruno Coudour et Matthieu Fénot de l'Institut P' (physique), Laurent Lemée de l'IC2MP (chimie) et Fabienne Dédaldéchamp du laboratoire EBI (biologie).

Le projet se fera dans le cadre du projet ANR JCJC TSWP rattaché à l'Université de Poitiers.

Contact :

Qualifications

• Connaissances en thermique, pyrolyse, combustion
• Compétences techniques : mesure de température (thermocouple, caméra IR), des compétences en mesure d'espèces chimiques (GCMS, FID) seraient un plus,
• Compétences expérimentales : Capacité à mettre en place un dispositif et un protocole
• Compétences en communication : Aisance dans la rédaction de rapports et dans la communication d'idées.
• D'autres qualifications appréciées incluent une capacité à travailler en équipe mais aussi en autonomie et à savoir faire des points sur l'avancement.