Post-doctorant.e : étude expérimentale des émissions atmosphériques issues du freinage

Ecole sous tutelle du ministère en charge de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, et école de l’Institut Mines Télécom, IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20000 m² de laboratoires pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les domaines suivants :

-             Sciences et Technologies du Numérique

-             Processus pour l’Industrie et les Services

-             Energie et Environnement

-             Matériaux et Procédés avancés appliqués aux polymères, composites et génie civil.

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’Ecole : www.imt-nord-europe.fr

Le poste est à pourvoir au sein du CERI Energie et Environnement. Le CERI Énergie et Environnement de l’Institut Mines Telecom Nord Europe mène des activités de recherche sur les thématiques environnementales en lien avec la qualité de l’air et l’impact des activités humaines sur la composition des atmosphères intérieures et extérieure. Les projets de recherche s’appuient sur une recherche fondamentale et appliquée en Sciences de l’Atmosphère et visent à une meilleure compréhension des processus physicochimiques de génération, de transport, de transformation et de dépôt des polluants gazeux et particulaires, en lien avec leurs impacts sur le changement climatique, la santé humaine et les écosystèmes.

Enjeux scientifiques et projet de recherche :

Ce projet de recherche s’insère dans les objectifs du programme CPER Hauts-de-France 2021-2027 «Recherche et Innovation en Transport et Mobilité Ecoresponsables et Autonomes» (RITMEA), porté par la FR CNRS TTM 3733, Axe 2 «Efficacité énergétique et optimisation de la consommation dans la mobilité et émission» et de son WP3 TriboGreen «Réduction des émissions sonores et de particules & COV issues de la friction» (https://www.frttm.fr/ritmea). Au sein du WP3 TriboGreen, il s’agit plus précisément d’étudier le volet visant à réduire les émissions de particules et composés organiques volatils (COV) issues de l’usure des freins. En effet, les émissions de polluants atmosphériques, particules et COV, liées au freinage mécanique de véhicules, sont un enjeu de santé publique en raison de leur possible toxicité, qui est fonction entre autres de leurs caractéristiques physico-chimiques et des quantités inhalées. Dans le secteur automobile, la norme EURO7 - 2026 impose la réduction des pollutions non liées directement au moteur et limite les quantités de particules émises en freinage automobile. Dans le secteur ferroviaire, ce sont les concentrations élevées en particules, dans les stations souterraines, qui constituent une problématique préoccupante.

L’usage, la composition et les propriétés des matériaux de friction en contact et de leurs caractéristiques mécaniques, thermiques et physico-chimique (oxydation) respectives sont des facteurs qui peuvent influer sur la quantité et la nature des émissions du freinage. La réduction de ces émissions suppose : (1) de mesurer et de caractériser précisément les émissions de particules (en nombre, masse, taille, physico-chimie) et les émissions de COV (identification, quantification), et (2) d’identifier les mécanismes-sources et les facteurs d’influence (matériaux, usages) prépondérants des émissions. Cette connaissance permettra d’identifier des pistes d’action pour diminuer les émissions liées au freinage des véhicules.

La réduction des émissions sera traitée ici par le levier des matériaux, ceux de friction notamment, qui est une solution facilement implémentable en pratique. L’approche innovante du projet consiste en la possibilité d’élaborer des matériaux de friction (patins) de composition connue, adaptée aux questions scientifiques ciblées. Ainsi, il sera possible, par exemple, d’ajouter un métal-traceur ou de simplifier la matrice organique. De plus, si la mesure des particules issues du freinage a fait l’objet de nombreuses recherches, les études sur les émissions des COV issus du freinage sont beaucoup moins nombreuses.

Cette mission s’appuiera sur les expertises du LaMcube (Centrale Lille, Université de Lille, Villeneuve d’Ascq) en science des matériaux et tribologie et sur celles du CERI EE (IMT Nord Europe, site de Douai) en métrologie et chimie analytique des émissions atmosphériques particulaires et gazeuses. Elle sera menée en étroite collaboration entre les deux laboratoires, situés à 30 km l’un de l’autre, et accessibles facilement par transport en commun ou par véhicule électrique de service (trajet d’environ 30 minutes).

Activités :

Le projet vise à l’amélioration de la performance environnementale du freinage mécanique des véhicules, par l’étude du lien entre processus tribologiques et émissions atmosphériques (particules et COV), sur des matériaux à formulation réelle ou contrôlée. Pour sa réalisation, le projet nécessite le recrutement d’un.e Post-doctorant.e, idéalement en physico-chimie des matériaux, tribologie et physico-chimie analytique des polluants atmosphériques.

Sa mission sera, dans un premier temps, d’élargir la gamme des COV mesurés aux HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) par prélèvement sur des cartouches d’adsorption adaptées suivies d’une analyse TD-GC-FID/MS.

Dans un second temps, deux matériaux composites à formulation contrôlée seront élaborés et caractérisés physico-chimiquement (composition chimique, dégradation thermique…). Puis les essais contrôlés de freinage seront menés pour l’étude du lien entre les processus-sources tribologiques, leurs facteurs d’influence (matériau, usages) et les émissions atmosphériques.

Un support technique et scientifique sera apporté pour toutes ces missions.

À l’issue du projet, les résultats devraient permettre au moins une publication et une communication sur des mécanismes-sources et des facteurs qui influencent les émissions de particules et COV issus du freinage.

Profil de la candidate/du candidat : (Prérequis/ Diplôme)

Doctorat en physico-chimie des matériaux ou physico-chimie analytique atmosphérique, idéalement avec une expérience en TD-GC-FIS/MS, en traitement statistique des données et en management de projet. Le/la candidat.e doit faire preuve d’ouverture d’esprit sur les plans scientifique et technique, ce qui lui permettra de travailler efficacement sur des projets multidisciplinaires.