Bio-aérogels hybrides pour la concentration et la conversion catalytique du CO2 en produits chimiques de base // Hybrid bioaerogels for the concentration and catalytic conversion of CO2 into commodity chemicals

Les carbonates organiques cycliques (COC) sont des composés liquides stables et généralement nontoxiques qui permettent de garantir une séquestration à long terme du CO2. Leur synthèse est largement exploitée dans l'industrie, car ils peuvent servir de solvants et d'intermédiaires dans la fabrication de produits chimiques de base. La synthèse directe de COC à partir d'alcènes et de dioxyde de carbone (carboxylation oxydative) présente l'avantage de permettre l'utilisation d'alcènes, qui sont moins toxiques, plus disponibles et moins onéreux que les époxydes correspondants. Néanmoins, très peu de catalyseurs hétérogènes susceptibles de promouvoir une réaction monotope ont été décrits dans la littérature et les plus efficaces combinent des métaux rares à des peroxydes organiques en tant qu'oxydant.
Le projet vise à concevoir des catalyseurs hétérogènes sélectifs et réutilisables, capables de concentrer le CO2 à partir d'un mélange de gaz et de l'incorporer dans des carbonates cycliques par le biais d'une carboxylation oxydative monotope d'alcènes, dans des conditions douces. Pour ce faire, des bioaérogels seront préparés à partir de polysaccharides biosourcés capables, dans le cas du chitosane, de capter le CO2 par chimisorption. Ils seront ensuite fonctionnalisés avec des complexes inorganiques aptes à
catalyser de l'oxydation des alcènes en époxydes ou l'insertion de CO2 dans ces derniers pour donner des COC à température ambiante et à faible pression de gaz. Les catalyseurs hétérogènes ainsi obtenus seront testés et optimisés sur des alcènes issus de la pétrochimie, ainsi que sur des esters d'acides gras et des terpènes biosourcés. Grâce à l'utilisation d'oxydants verts (O2 ou H2O2), à la réutilisation du catalyseur et à la récupération aisée des produits, la réalisation de cette proposition réduirait l'impact
environnemental et le coût de la production de COC, tout en contribuant à l'économie des stratégies de captage et de valorisation du dioxyde de carbone.
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Cyclic organic carbonates (COCs) are stable, generally non-toxic liquid compounds that ensure long-term CO2 sequestration. Their synthesis is widely used in industry, as they can serve as solvents and intermediates in the manufacture of basic chemicals. The direct synthesis of COCs from alkenes and carbon dioxide (oxidative carboxylation) has the advantage of using of alkenes as starting material, which are less toxic, more readily available, and less expensive than the corresponding epoxides. Nevertheless, very few heterogeneous catalysts capable of promoting a one-pot reaction have been described in the
literature, and the most effective ones combine rare metals with organic peroxides as oxidants. The project aims to design selective and reusable heterogeneous catalysts capable of concentrating CO2 from a gas mixture and incorporating it into cyclic carbonates through one-pot oxidative carboxylation of alkenes under mild conditions. To achieve this, bioaerogels will be prepared from biosourced polysaccharides capable, in the case of chitosan, of capturing CO2 by chemisorption. They will then be functionalized with inorganic complexes capable of catalyzing the oxidation of alkenes into epoxides or the insertion of CO2 into the latter to produce cyclic organic carbonates at room temperature and low gas
pressure. The heterogeneous catalysts thus obtained will be tested and optimized on alkenes derived from petrochemicals, as well as on bio-sourced fatty acid esters and terpenes. Through the use of green oxidants (O2 or H2O2), catalyst reuse, and easy product recovery, the fulfilment of this proposal would reduce the environmental impact and cost of COC production, while contributing to the economics of carbon dioxide capture and utilization strategies.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://www.cbm-lab.fr/Pages/BioCE/Presentation.aspx

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Concours pour contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

218 CSV- Chimie et Sciences du Vivant

Chimiste ou physico-chimiste doté d'une grande curiosité intellectuelle, de l'envie de mener un projet original et de gagner en autonomie, le candidat aura le goût pour le détail, le travail expérimental soigné, les projets multidisciplinaires et en équipe. Prérequis essentiel : moyenne générale égale ou supérieure à 12/20 en M1 et en M2 ou en deuxièmes et troisièmes années d'école d'ingénieur. Le candidat devra fournir le classement officiel dans la promotion pour chaque diplôme et avoir été classé au moins dans le premier 25%. Il serait souhaitable une première expérience dans au moins un de ces domaines : chimie inorganique et de coordination ; modification chimique de polysaccharides ; catalyse moléculaire ; spectroscopie de complexes inorganiques. Rémunération de 2.300 euros brut par mois en première année.
We are looking for an intellectually curious chemist or physical chemist willing to develop an original project and to become progressively autonomous, the ideal candidate will possess a taste for details, careful experimental work, multidisciplinary projects, and teamwork. Required: an expected MSc or MEng with overall marks of at least 12 / 20 over the last two academic years of study. Furthermore, the candidate will provide an official ranking for each degree obtained and shall be ranked in the top 25% of his/her class. Desirable skills: - Previous experience in coordination chemistry and inorganic chemistry, including the spectroscopic characterisation of inorganic complexes - Chemical functionalisation of polysaccharides - Molecular catalysis Gross salary will be 2,300 euros/month (about 1,790 euros net) during the first year.