Absorption catalysée des solvants de captage CO2 : relations entre les états de surface et les espèces actives durant les étapes d'absorption catalysées // Catalyzed absorption of CO2 capture solvents: relationships between surface states and active speci

L'écart de température globale entre l'ère préindustrielle et la dernière glaciation était de 6°C. Face aux +4°C projetés d'ici 2100, l'accord de Paris laisse une génération pour développer le tryptique : Sobriété, Efficacité, Technologie, et c'est sur cette dernière brique que se positionne ce sujet de recherche à visée applicative.
Pour cela, une rupture technologique vers des systèmes de capture de CO2 plus efficaces et optimisés, avec une empreinte énergétique minimisée, est essentielle. L'intensification des nouvelles technologies pourrait alors accélérer le déploiement du captage, comme avec les contacteurs rotating packed bed (RPB) affichant seulement quelues secondes de temps de passage.
Cette rupture devient alors source d'innovation, nécessitant de nouveaux agents et techniques de séparation pour capturer le CO2, eux aussi avec un besoin d'intensification pour rester compatible avec ces nouveaux contacteurs. Nous proposons ainsi dans ce projet d'étudier comment les catalyseurs peuvent être combinés aux solvants pour repousser les limites des cinétiques chimiques conventionnelles de capture de CO2.
Les travaux débuteront à l'ULCO par la synthèse et la sélection de matériaux catalytiques aux propriétés texturales et physico-chimiques modulables. L'objectif est d'élucider les relations structures/propriétés et de comprendre les mécanismes d'interaction régissant la complémentarité couple catalyseur/solvant.
À l'IFPEN (Solaize), des mesures d'absorption de CO₂ en réacteur triphasique (G/L/S) permettront de quantifier l'apport catalytique en conditions dynamiques. Des caractérisations ex-situ et des mesures operando de spéciation aux interfaces permettront d'identifier les intermédiaires réactionnels et d'optimiser les couples matériaux/solvants.
Enfin, un modèle cinétique global (G/L/S) sera développé pour identifier les régimes limitants et les temps caractéristiques, ouvrant la voie au dimensionnement de procédés de captage hautement intensifiés.
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The global temperature difference between the pre-industrial era and the last ice age was 6°C. Given the +4°C projected by 2100 under current trends, the Paris Agreement leaves only one generation to deploy the 'Sobriety, Efficiency, Technology' triad. This applied research project focuses on the 'Technology' pillar.
Achieving this requires a technological breakthrough toward more efficient, optimized CO₂ capture systems with minimized energy footprints, that go beyond conventional processes (amine scrubbing). One identified breakthrough technology enabling the intensification and acceleration of capture deployment involves the use of rotating contactors (Rotating Packed Bed), which reduce residence times to few seconds. This breakthrough technology requires the development of new separation agents compatible with these new contactors. In this project, we propose to study how catalysts can be combined with solvents to push the boundaries of conventional chemical kinetics for CO2 capture.
The research will begin at ULCO with the synthesis and selection of catalytic materials featuring tunable textural and physicochemical properties. The goal is to elucidate structure-property relationships and understand the interaction mechanisms governing catalyst/solvent complementarity.
At IFPEN (Solaize), CO₂ absorption measurements will be conducted in a three-phase (G/L/S) reactor to quantify catalytic performance under dynamic conditions. Ex-situ characterization and operando speciation at the interfaces will be used to identify reaction intermediates and optimize material/solvent pairings.
Finally, a global G/L/S kinetic model will be developed to identify limiting regimes and characteristic time scales, paving the way for the design of highly intensified carbon capture processes.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université du Littoral Côte d'Opale

585 Sciences, Technologie, Santé

Master 2 (ou équivalent) en Chimie-Physique. Des compétences en chimie du CO2 et en synthèse de matériaux inorganiques, en caractérisation de matériaux catalytiques et en la conduite d'essais catalytiques sont nécessaires. La connaissance de techniques de caractérisation physicochimique des matériaux est fortement recommandée. De bonnes connaissances sur la modélisation cinétique seront fortement appréciées. Un stage scientifique expérimental (M2 ou ingénieur) dans un labo de recherche ou R&D industriel est obligatoire. Compétences complémentaires utiles : Rédaction de rapports scientifiques et publications Présentation orales des résultats (Bilans de projets, conférences)
Master's degree (or equivalent) in Physical Chemistry. Skills in CO2 chemistry and inorganic material synthesis, catalytic material characterization, and catalytic testing are required. Knowledge of physicochemical material characterization techniques is highly recommended. A good understanding of kinetic modeling is highly desirable. An experimental scientific internship (Master's or engineering level) in a research laboratory or industrial R&D is mandatory. Additional useful skills: Writing scientific reports and publications; Oral presentation of results (project reports, conferences).