Électrification directe de particules catalytiques dans un réacteur à lit fixe par effet Joule pour la décarbonation de l’industrie

Dans le cadre du programme ANR (ANR-25-CE51-0120), le projet e-FixedBed a pour ambition de développer un nouveau concept de réacteur électrifié catalytique en réalisant un chauffage in-situ d'un lit fixe en faisant passer un courant électrique dans le lit directement. Actuellement, le concept de chauffage par effet Joule est étudié depuis 5 ans soit par passage de courant à travers le tube externe du lit, soit in-situ en utilisant un interne conducteur structuré comme les mousses à porosité ouverte pour des réactions catalytiques principalement endothermique. Si le concept a été démontré, l'utilisation de mousses comme support de catalyseur reste très contraignante car un coating est requis pour déposer la phase active; et surtout la quantité de catalyseur par unité de volume reste faible ce qui conduit à des productivités volumétriques plus limitées par rapport à un lit fixe traditionnel même en considérant les apports des mousses sur les limitations diffusionnelles externes par exemple. Le projet abordera les problématiques de matériau constituant le lit avec comme point de départ des supports à base de biochar; la problématique du point de contact solide-solide et de la circulation du courant électrique ; des performances en transfert de chaleur; d'une mise en application avec la réaction RWGS et du reformage à sec, et enfin des problématiques liées à la sécurité de ce procédé électrifié, du scale-up et d'aspect technico-économiques abordés de manière préliminaire.

Les objectifs de la thèse sont:
i) comprendre et optimiser le passage de courant dans un empilement de particules ;
ii) mettre en œuvre une preuve de concept d’un réacteur électrifié par effet Joule pour la réaction RWGS et réaliser une étude paramétrique ;
iii) étudier le scale-up du concept par modélisation/simulation.
 

La personne recrutée en thèse travaillera sur deux laboratoires: IRCELYON et CP2M qui sont localisés sur le même site (Campus la Doua à Villeurbanne). Elle travaillera également avec les partenaires du projet comme le laboratoire Ampère qui est en charge du développement des solides et des problématiques électriques ; le laboratoire ICPEES qui fonctionnalisera les supports conducteurs pour la réaction catalytique cible ; et une partie des travaux menés à IRCELYON sur l’analyse de risques et une étude technico-économique.
Ces travaux de thèse seront expérimentaux requérant des techniques analytiques et de la mise en œuvre de réaction et en modélisation.
La personne recrutée sera encadrée par une équipe ayant des compétences complémentaires entre catalyse, cinétique, génie de la réaction, modélisation/simulation qui possède une expertise reconnue dans le domaine de de l’intensification des réacteurs catalytiques et de l’électrification. Elle bénéficiera d’un environnement d’excellente qualité aussi bien au niveau technique avec de nombreuses plateformes, qu’au niveau scientifique au sein de IRCELYON et du CP2M.

La ou le candidat.e présentera de solides connaissances dans le domaine du génie des procédés et/ou de la catalyse (profil M2 ou école d’ingénieur).