Doctorant(e) – Étude des performances de stockage d’énergie de biocarbones graphitiques (biochars) et caractérisation multi-échelle.

Ce travail s’inscrit dans un projet ERC (European Research Council) Advanced Grant. L’ERC est une organisation européenne de financement qui soutient des projets de recherche de rupture à travers des appels à projets très compétitifs, dans le cadre du programme Horizon Europe de l’Union européenne.

Le projet ERC vise à évaluer la capacité de stockage de composites innovants en biocarbones. Il s'agit d'une famille de matériaux carbonés avancés et durables issus de la biomasse, permettant de stocker l’énergie dans différents environnements, contrairement à la plupart des solutions actuelles reposant sur des matériaux d’origine fossile ou non durables. Cela devrait se traduire par une réduction notable des émissions de CO₂ et des économies d’énergie. Les travaux seront menés dans un environnement international, avec des visites régulières dans les laboratoires de partenaires en France, en Inde et aux États-Unis.

Les études actuelles se concentrent sur la sélection des matières premières issues de la biomasse, leur caractérisation, ainsi que sur la pyrolyse et la graphitisation pour produire des composites de biocarbones, ainsi que sur leur utilisation pour le stockage d'énergie dans diverses configurations et environnements.

Dans le cadre de ce projet ERC et parallèlement à d'autres études en cours au sein de notre groupe de recherche, ce travail de doctorat sera axé sur la mesure et le calcul de données thermodynamiques et cinétiques. La compréhension du comportement cinétique et thermodynamique, à savoir la dissolution-précipitation, la nucléation, la croissance et la stabilité des grains du composite à base de biocarbones pendant leur formation, sera déterminée notamment par l'élaboration d'un diagramme de phases à plusieurs composants. Les données issues de l'expérience seront comparées à celles issues de la modélisation. Cette approche devrait permettre d'optimiser les propriétés thermophysiques et chimiques du biocarbone et d'affiner les procédures expérimentales et numériques.

Le poste est basé à l'IMT Mines Albi et dans les laboratoires partenaires aux États-Unis avec des séjours de recherche dans les laboratoires de partenaires internationaux aux États-Unis, en France et en Inde.

La thèse sera dirigée par le professeur Ange Nzihou et codirigée par un chercheur de l'université de Princeton (États-Unis).

École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines- Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation.

Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être.

IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient.

Le poste est à pourvoir au sein du Centre RAPSODEE (Recherche d'Albi en génie des Procédés des SOlides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement), unité mixte de recherche CNRS dédiée aux procédés, matériaux et énergies durables.

Niveau de formation et/ou expérience minimums requis :

Master (ou équivalent) en génie des procédés, génie des matériaux, science des matériaux ou chimie physique.

Compétences, connaissances et expériences souhaitables :

• Connaissances en thermodynamique et/ou en modélisation cinétique
• Compétences en programmation (par exemple, analyse de données, calcul scientifique)
• Expérience des techniques de caractérisation des matériaux telles que la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie de photoémission (XPS), l'analyse thermogravimétrique et calorimétrique (TGA-DSC) et la sorption d'azote (N₂)
• Connaissance des techniques de microscopie et de spectroscopie (SEM-EDS, HR-TEM, spectroscopie Raman, spectroscopie NMR)

Capacités et aptitudes :

• Rigueur scientifique, capacité d’analyse et de synthèse
• Autonomie et esprit d’initiative
• Bonne communication écrite et orale en anglais