Description du sujet de thèse

L’introduction de molécules biosourcées dans notre société nécessite de revoir fondamentalement les modes d’activation de ces molécules, et notamment ceux des sucres qui constituent jusqu’à 60-80% de nos déchets de biomasse. Les deux principaux verrous auxquels la chimie est confrontée dans ce domaine sont (1) la désactivation des catalyseurs et (2) l’utilisation de solutions diluées conduisant à de faibles productivités de réacteur Dans ce contexte, les ultrasons hautes fréquences sont en train d’émerger comme une technologie prometteuse pour activer les sucres à plus basses températures, et éviter ainsi leur polymérisation dans le milieu réactionnel. Cependant, le contrôle de la sélectivité de ces réactions reste un enjeu majeur. Le couplage de la catalyse avec les ultrasons hautes fréquences offrent des possibilités encore peu explorées pour contrôler plus finement, voire modifier la sélectivité des réactions mises en jeu.
L’objectif de cette thèse est d’étudier l’effet de l’implosion de bulles de cavitation en surface de catalyseurs hétérogène afin de créer un effet de synergie. La stabilité des catalyseurs, le confinement d’espèces excitées en surface des catalyseurs et plus généralement comprendre comment les ultrasons hautes fréquences peuvent assister un catalyseur dans l’étape déterminante d’un cycle catalytique sont des points qui seront plus particulièrement abordées. Les réactions étudiées concerneront majoritairement la transformation de substrats biosourcés, comme par exemple l’oxydation de sucre. La productivité des réacteurs, la stabilité et l’activité des catalyseurs seront des critères essentiels qui seront pris en compte pour l’évolution du sujet de thèse vers une chimie toujours plus performante.

Rôle du/de la candidat(e) : Il/elle aura en charge de développer le procédé de couplage entre ultrason hautes fréquences et catalyse. Les réactions seront typiquement effectuées dans un autoclave et la réaction sera suivie par chromatographie en phase gazeuse et liquide ainsi que par RMN 1H/13C et spectrométrie de masse. Les effets sonochimiques seront quant à eux étudiées par sonoluminescence. Elle/Il devra également comparer ses résultats avec la littérature en termes de performances catalytiques (rendement, sélectivité, productivité, etc.).

Compétences attendues du candidat : Elle/il devra présenter de solides connaissances dans le domaine de la catalyse (homogène ou hétérogène) appliquée à la chimie organique. On attend également du/de la candidat(e) qu’il/elle soit curieux(se) et imaginatif(ve) pour challenger l’équipe en proposant par exemple des approches radicalement différentes.

Contexte de travail

Ces recherches seront menées au CNRS à l’Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP) situé à l’Université de Poitiers en France. IC2MP est une unité mixte entre l’Université de Poitiers et le CNRS travaillant sur la conception de réactions/produits durables. Il s’agit d’un institut interdisciplinaire qui étudie (1) la conception de procédés propres (catalyse, bio-solvants, énergies renouvelables, technologies alternatives, etc.) et (2) le transfert et la bioaccumulation de molécules organiques dans les écosystèmes. Dans ce projet le(a) candidat(e) rejoindra l’équipe « Catalyse en milieux non conventionnels ». L’équipe mène des recherches sur (1) le remplacement du carbone fossile par du carbone renouvelable et (2) le développement de technologies propres pour la chimie. Le(a) candidat(e) aura un accès complet à la plate-forme analytique de l’IC2MP (PLATINA), comprenant tous les équipements majeurs requis pour caractériser les molécules organiques et les catalyseurs générés dans le cadre de ce projet (XPS, XRD, TEM/SEM, spectrométrie de masse, RMN, etc.). La thèse sera réalisée sous la responsabilité d’un directeur de recherche CNRS et le(a) candidat(e) sera inscrit(e) à l’école doctorale Théodore Monod de l’Université de Poitiers. Des séjours seront prévus à Institut de Chimie Séparative de Marcoule notamment pour réaliser des études de sonoluminescence. Ce projet bénéficiera également d’un partenariat avec des industriels de la chimie.
Ce poste se situe dans un secteur relevant de la protection scientifique et technique et nécessite donc, conformément à la règlementation, que votre arrivée soit autorisée par l’autorité compétente du ministère de l’enseignement scientifique et de la recherche (MESR)

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l’autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

– Exposition aux ultrasons haute fréquence
– Prévoir mission courte à l’Institut de Chimie Séparative de Marcoule