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PEPR SPLEEN :Optimisation de contacteurs membranaires pour le captage du CO2

ABG-123506 Thesis topic
2024-04-29 Other public funding
Laboratoire de Génie Chimique Toulouse
Toulouse - Occitanie - France
PEPR SPLEEN :Optimisation de contacteurs membranaires pour le captage du CO2
  • Process engineering
  • Energy
  • Materials science
membrane, contacteurmembranaire, captage CO2

Topic description

La diminution des émissions de gaz à effet de serre GES dont le CO2 est une priorité majeure pour la lutte contre le réchauffement climatique[1]. Parmi toutes les possibilités et selon des différents scénarios envisagés, la capture du CO2 pourrait représenter 10 à 20% des réductions nettes d'émission de GES.

 

L'état français a lancé un programme prioritaire de recherche PEPR SPLEEN[2] visant à décarbonner l'industrie dans le cadre du quatrième Programme d’Investissements d’Avenir PIA4. Au sein de ce PEPR, le projet IMOSYCCA (Intensified MOdular SYstems for friendly CO2 Capture) a pour but de concevoir des unités de captage modulaire du CO2 pouvant être mises en œuvre par des utilisateurs non familiarisés avec la manipulation de produits chimiques pouvant être dangereux.

 

Le projet regroupe plusieurs partenaires devant réaliser des tâches complémentaires en interaction : le Laboratoire de Génie Chimique (LGC), le Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP), le laboratoire de Chimie Agro industrielle (LCA), le Laboratoire de Chimie-Physique Macromoléculaire (LCPM) et l’IFP Energies Nouvelles (IFPEN).

 

Une des technologies envisagées est l'utilisation de contacteurs membranaires[3] permettant le captage du CO2 dans des nouveaux solvants d'absorption non toxiques et potentiellement biosourcés. Dans ce cadre, des chercheurs du thème Matériaux et Procédés Membranaires du département GIMD du LGC[4] vont travailler au développement de membranes fibres creuses en polymère et de contacteurs membranaires originaux. Ce développement se fera en interaction avec le LCA (nouveaux solvants), le LRGP (contacteurs membranaires) et le LCPM (nouveaux polymères pour la synthèse de membranes).

 

Dans ce cadre, nous recherchons un doctorant motivé par la lutte contre le réchauffement climatique, le développement de nouvelles technologies, aimant travailler en équipe. Le doctorant sera accompagné par des chercheurs permanents et ingénieurs (2 Pr, 1 MCF-HDR, 2 IE) et d'un autre doctorant travaillant sur le même projet. Un mode de fonctionnement permettant une synergie et une mise en œuvre de l'intelligence collective sera recherchée.

 

 

Objectifs de la thèse :

L'objectif général de la thèse est d'optimiser les contacteurs membranaires utilisées pour le captage de de CO2 utilisant des solvants physiques : intensification et modularité. Les contacteurs membranaires sont un dispositif fait de fibres creuses arrangées classiquement à la manière d'un échangeur de chaleur à faisceaux tubulaires et permettant la mise en contact de deux phases gaz et liquide. Une fois la fibre creuse choisie, les performances du contacteur dépends de la géométrie du contacteur et des écoulements des deux phases notamment au travers de la résistance coté liquide avec notamment des problèmes de distribution du liquide.

Au travers d'un travail expérimental et numérique, il s'agit de revoir la conception de contacteurs membranaires en abordant des géométries écartées ou difficiles à réaliser afin d'optimiser les performances.

Dans le cadre d'un aller-retour entre des approches numériques et expérimentales, le doctorant sera amené à concevoir et réaliser les contacteurs membranaires. Les contacteurs seront caractérisés au travers de mesures des flux de transfert, des résistances aux transferts ou de compacités. Le doctorant recevra l'appui d'une IE recrutée pour accompagner les doctorants. Ce travail sera réalisé en parallèle d'une autre thèse travaillant sur la fabrication de fibres creuses. Une synergie est alors attendue.

Un travail de compte rendu important est à prévoir :

  • Suivi à l'aide d'un cahier de laboratoire dans le cadre de l'assurance qualité.
  • Présentations internes à l'équipe ou au LGC
  • Présentations lors des réunions de projets Imosycca ou du PEPR Spleen
  • Rédaction de tout ou partie de rapports du projet Imosycca
  • Communications dans un contexte international (congrès, articles, …)

Le télétravail sera possible mais le travail expérimental exige un présentiel important.

La participation à une fresque du climat et un atelier 2 tonnes est prévue durant la thèse.

 

[1] https://www.ipcc.ch/

[2] https://www.celluleenergie.cnrs.fr/autres-pepr/pepr-spleen/

[3] https://www.researchgate.net/profile/Alan-Gabelman/publication/222302867_Hollow_Fiber_Membrane_Contactors/links/5cb3ebe9299bf1209766572c/Hollow-Fiber-Membrane-Contactors.pdf?origin=publication_detail

[4] https://lgc.cnrs.fr/recherche/gimd/membranes/

Starting date

2024-10-01

Funding category

Other public funding

Funding further details

Projet Imosycca / PEPR SPLEEN

Presentation of host institution and host laboratory

Laboratoire de Génie Chimique Toulouse

LGC est une unité mixte de recherche (UMR 5503) entre l'Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT), l'Université Paul Sabatier (UPS) et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). LGC est un important laboratoire français, avec près de 310 collaborateurs (permanents, doctorants, post-docs, etc.) organisée en 5 départements. Le LGC traite à la fois les aspects scientifiques et technologiques de tout processus qui impliquent une transformation ou un transfert de masse et/ou d'énergie. Les études développées au LGC visent à améliorer le processus lui-même ou le produit final et offrent de réels progrès dans l'intégration du développement durable et du processus industriel.

PhD title

Génie des Procédés

Country where you obtained your PhD

France

Institution awarding doctoral degree

Université Paul sabatier

Graduate school

MEGEP

Candidate's profile

  • Formation bac + 5 en génie des procédés / génie chimique, connaissance d'outils numériques de simulation
  • Curieux.se et intéressé.e par les technologies et un travail dans un contexte de recherche et développement appliqué à la transition énergétique / environnementale.
  • Autonomie, rigueur, capacités rédactionnelles et de communication Anglais/Français, force de proposition, capacité de travail en équipe.

Prise de fonction au dernier trimestre (Octobre-Décembre) 2024

2024-07-15
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