Intitulé de l’offre : CDD doctorant(e) (H/F) CNRS en plasma-catalyse (équipe MEDIACAT)
Date de publication : lundi 21 mars 2022
Nom du responsable scientifique : Catherine BATIOT-DUPEYRAT
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Mission
Le sujet de thèse consiste à étudier une voie de synthèse du méthanol à partir de biogaz en couplant plasma et catalyse. Actuellement le biogaz (constitué majoritairement de méthane et de dioxyde de carbone) est principalement utilisé pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité en proximité des sites de méthanisation. Or la synthèse de composés à haute valeur ajoutée comme le méthanol constitue un moyen de stockage chimique de l’énergie, particulièrement important lorsque les besoins en énergie sont plus faibles.
La synthèse de méthanol à partir de biogaz est une alternative à l’utilisation de carbone fossile. La mise en œuvre d’un procédé catalytique classique nécessite une installation coûteuse, peu adaptée à de petites unités alors que l’utilisation d’un plasma non-thermique est relativement simple et peut parfaitement s’intégrer au procédé de méthanisation. Il présente en outre l’avantage de fonctionner à pression atmosphérique et température ambiante en mode « on/off ».
Le couplage du plasma à la catalyse a été beaucoup étudié, notamment pour l’activation du méthane et du dioxyde de carbone. Malgré les avancées dans ce domaine, la compréhension des interactions plasma-catalyse doit être approfondie. Une des conclusions étant qu’un catalyseur actif sous décharge plasma n’est pas celui ayant montré l’activité catalytique la plus élevée dans un procédé thermique. Par conséquent le développement de nouveaux catalyseurs est nécessaire et notamment la mise en forme des solides doit être étudiée. Ceci afin d’optimiser l’interaction entre les espèces actives générées dans la phase gazeuse par le plasma et la surface du matériau catalytique. Il a été montré, grâce à des calculs théoriques, que la décharge ne pouvait pas se propager dans la microporosité des catalyseurs, définir une taille de pore optimale est un enjeu important et constitue la base du projet de recherche.
Il est prévu d’étudier la réactivité du biogaz en utilisant des matériaux géopolymères mis en forme préparés à température ambiante à l’IRCER (Limoges). Ces matériaux de type aluminosilicates seront synthétisés sous forme de mousse en leur conférant de la macroporosité, au sein de laquelle la décharge plasma pourra se développer et libérer les espèces actives réagissant à la surface du matériau catalytique. Par ailleurs ces travaux seront réalisés en étroite collaboration avec des chercheurs du laboratoire PPrime, chargés du développement de simulations numériques afin de mieux comprendre l’interaction plasma-catalyse.
Responsable scientifique de l’étude : Catherine BATIOT-DUPEYRAT