Développement d’un procédé hybride rotatif couplant Rotating Packed Bed et Spinning Disc Reactor pour la capture et minéralisation du CO2

Dans un contexte de lutte contre le changement climatique, la capture et la valorisation du CO₂ atmosphérique représentent des leviers essentiels pour la décarbonation de l’industrie. Cette thèse s’inscrit dans cette dynamique en explorant une stratégie innovante combinant capture du CO₂ et sa minéralisation sous forme de carbonate de calcium, produit valorisable dans divers secteurs industriels.

L’objectif principal est de développer un procédé compact et intensifié basé sur le couplage de deux technologies centrifuges avancées : le Rotating Packed Bed (RPB) pour la capture du CO₂ par absorption, et le Spinning Disc Reactor (SDR) pour la précipitation contrôlée du carbonate. Cette configuration originale vise à surmonter les limitations des procédés classiques en améliorant les transferts de matière et le contrôle des réactions chimiques, tout en réduisant l’encombrement et la consommation énergétique.

La thèse se déroulera en trois étapes :

Optimisation individuelle des procédés RPB et SDR : étude des conditions opératoires optimales pour la capture efficace du CO₂ et pour la formation de carbonates de qualité contrôlée.

Conception et expérimentation d’un dispositif hybride intégrant les deux technologies sur un même axe rotatif.

Validation expérimentale et modélisation numérique (CFD) pour analyser les phénomènes hydrodynamiques complexes et développer un outil de conception généralisable à l’échelle industrielle.

Ce travail pluridisciplinaire à l’interface de la génie des procédés, de la chimie et de l’ingénierie environnementale vise à proposer une solution innovante et durable pour la valorisation du CO₂. 

Notre unité de recherche est placée sous la triple tutelle du CNRS, de l’Institut National Polytechnique de Toulouse et de l’Université Toulouse. Elle accueille 160 chercheurs, enseignants chercheurs, administratifs, techniciens et ingénieurs, et environ autant de doctorants, post-doctorants et stagiaires de tous niveaux. Au croisement des Sciences et de la Technologie, nos recherches, menées de front sur les plans expérimental et théorique, diffusent les dernières avancées scientifiques au cœur des procédés de transformation de la matière et de l’énergie.

Le/la canditat(e) doit avoir un diplôme d’ingénieur ou équivalent en génie chimique ou génie des
procédés voire en génie mécanique (mécanique des fluides) avec une appétence pour les procédés.
Il/elle doit être motivé(e) et enthousiaste pour le travail expérimental et numérique. Les qualités
requises pour mener à bien les travaux de recherches sont l’organisation, l’autonomie rapide, la
rigueur, la curiosité scientifique et la persévérance.