BHULK - Développement et optimisation de bétons cimentaires écologiques renforcés par bio-additif polysaccharide

Le secteur du bâtiment est un acteur majeur des émissions de gaz à effet de serre. Les matériaux de construction traditionnels, notamment ceux à base de ciment, génèrent un important impact environnemental. Face à ce défi, le projet B-HULK vise à développer une nouvelle génération de bétons et mortiers à haute performance renforcés par le biopolymère naturel chitosane, issu de biomasse renouvelable.

Cette approche innovante permet de diminuer la quantité de ciment nécessaire tout en améliorant de manière significative la résistance mécanique et la durabilité des matériaux.

L’objectif de la thèse est d’étudier le comportement hygrothermique de matériaux afin de développer et optimiser des formulations de bétons incorporant différentes teneurs en chitosane. Ces formulations devront atteindre une résistance à la compression supérieure à 50 MPa.

Objectifs spécifiques :

• Étudier la fonctionnalisation du chitosane pour améliorer ses propriétés en termes de captation de polluants et de protection contre la corrosion des armatures.
• Caractériser la microstructure, les propriétés mécaniques et la durabilité face au vieillissement, gel-dégel, et conditions environnementales agressives.
• Collaborer avec les partenaires industriels, notamment la PME Nano-H, pour favoriser la montée en échelle et la valorisation du procédé.

Le CETHIL (Centre d'Énergétique et de Thermique de Lyon, https://cethil.insa-lyon.fr/fr) est une unité mixte de recherche (UMR 5008) de l'INSA Lyon, du CNRS et de l'Université Claude Bernard Lyon 1. Le laboratoire, composé d'environ 115 personnes, est spécialisé dans la thermique et son application à divers systèmes énergétiques. C'est l'un des seuls laboratoires au niveau national et international qui traite en continuum une gamme aussi étendue d'échelles de longueurs et de températures. La thèse aura lieu au sein de l’équipe ThEBE (Thermique et énergétique des bâtiments et de leur environnement) composée d’une quinzaine de chercheurs permanents.

Le CETHIL dispose d'un ensemble exceptionnel de plateformes expérimentales reconnues et développées depuis plus de 15 ans, couvrant toutes les gammes de taille et de température pour l'analyse thermique et énergétique.

Le laboratoire IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères, https://imp-umr5223.cnrs.fr/) présente un ensemble de compétences unique couvrant toute la chaîne de valeur dans le domaine des matériaux polymères. La force de l’IMP réside dans sa capacité à coordonner les savoirs scientifiques et les moyens pour mettre en œuvre une démarche d’ingénierie multi-échelle et pluridisciplinaire en assemblant des briques fondamentales issues de la chimie et de la physique des polymères mises en jeu dans les procédés de mise en œuvre à l’échelle laboratoire mais aussi à l’échelle pilote pour concevoir des matériaux polymères à architecture contrôlée, respectueux de l’environnement et porteurs de fonctionnalités.

Le laboratoire ILM (Institut Lumière Matière, https://ilm.univ-lyon1.fr/)constitue un pôle d’excellence en physique et en chimie en région Auvergne-Rhône-Alpes, bénéficiant d’une reconnaissance internationale pour la qualité de ses travaux.

L’institut articule sa démarche autour d’un continuum entre recherche fondamentale, réponse aux enjeux sociétaux et innovation. Cette approche s’accompagne d’un engagement collectif en faveur de l’excellence scientifique, de l’éthique et de la responsabilité en matière de recherche.

Les activités scientifiques de l’iLM s’organisent selon six axes thématiques principaux :

Matériaux avancés et optique, Matière complexe et systèmes hors équilibre, Nanosciences, Optique, milieux dilués et processus ultrarapides, Théorie et modélisation, Vivant, santé et environnement.

La plateforme technologique ILMTech, interface entre recherche et innovation, offre des équipements de pointe et une expertise technique au service des partenaires académiques et industriels.

Le projet s'inscrit dans un partenariat académique et industriel financé par la Région ARA, impliquant le CETHIL, l’IMP, l’ILM et la PME Nano-H, spécialisée en nanotechnologies.

Retombées scientifiques :

• Production d'articles scientifiques dans des revues à fort impact
• Communications lors de conférences internationales
• Compréhension approfondie des propriétés des matériaux à base de chitosane

Retombées environnementales :

• Limitation des déchets alimentaires

• Réduction de l'impact environnemental du secteur de la construction
• Développement de solutions de construction durable

Retombées économiques :

• Développement d'une économie circulaire autour de la valorisation des déchets
• Valorisation des résultats en collaboration avec l'industrie

Formation requise :

• Master 2 en Génie Civil, Chimie des matériaux, Science des matériaux ou équivalent.
• Connaissances en matériaux cimentaires, expérimentations et modélisation.

Compétences techniques :

• Expérience en caractérisation expérimentale et analyse microstructurale.
• Compétences expérimentales en matériaux et durabilité.
• Maîtrise des outils de modélisation et simulation numérique appréciée.

Qualités personnelles :

• Autonomie et rigueur scientifique
• Capacité à mener des projets de recherche pluridisciplinaires
• Aptitudes à la communication écrite et orale
• Motivation pour les enjeux environnementaux et de développement durable
• Excellent niveau de français à l'oral et à l'écrit. Bon niveau d’anglais exigé.