MESR : Etude expérimentale de la formation des macromolécules précurseurs de gommes et dépôts dans les carburants aéronautiques durables (SAF) // An experimental study of the formation of macromolecular precursors of gums and deposits in sustainable aviat

Le transport aérien est responsable de 2 à 3 % des émissions mondiales totales de CO2. L'augmentation constante du trafic aérien depuis les années 1970 conduit à prévoir que les quantités de CO2 émises par l'aviation seront quasiment multipliées par 2 d'ici 2035, si les technologies actuelles du secteur restent inchangées. Rappelons que la combustion d'une tonne de kérosène dans les moteurs conduit à environ 3 tonnes de CO2. La densité énergétique du kérosène est bien plus élevée que celle des batteries électriques actuelles, ce qui rend ce secteur des transports difficile, ou impossible dans le cas des long-courriers, à électrifier. L'industrie aéronautique se tourne donc vers l'utilisation de carburants aéronautiques durables (SAF), produits à partir de matières premières renouvelables pour réduire son empreinte carbone.
Les SAF se heurtent encore à des défis scientifiques majeurs pour une adoption massive, notamment en raison des normes strictes imposées aux carburéacteurs, qui garantissent non seulement la sécurité et les performances de combustion, mais aussi des fonctions essentielles comme le refroidissement, l'hydraulique et l'équilibrage de l'avion . Actuellement, les SAF, dont la composition chimique diffère des carburants fossiles, ne satisfont pas l'intégralité de ces exigences, limitant leur incorporation à un maximum de 50 %.
Les écarts entre les SAF et les normes des carburéacteurs fossiles s'expliquent par leur différence de composition chimique, notamment face aux contraintes thermiques. En effet, le carburéacteur doit rester stable à des températures allant jusqu'à 150°C pour éviter toute dégradation affectant ses propriétés critiques (comme le point de gel ou la viscosité). Sous l'effet de l'oxygène et de la chaleur, il subit une oxydation en phase liquide, un mécanisme encore mal maîtrisé pour les SAF qui sont composés d'alcanes branchés et linéaires. Cette dégradation génère des macromolécules, puis des gommes solubles et insolubles, qui altèrent la viscosité du carburant et forment des dépôts obstruant les circuits, jusqu'aux injecteurs. Les réactions à l'origine de ces précurseurs de gomme restent inconnues, et ce projet de thèse vise précisément à les identifier et à mesurer leur cinétique de formation.
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Air transport is responsible for 2 to 3% of global CO₂ emissions. The steady increase in air traffic since the 1970s suggests that aviation-related CO₂ emissions will nearly double by 2035 if current industry technologies remain unchanged. It is worth noting that burning one ton of kerosene in aircraft engines produces approximately three tons of CO₂. Kerosene's energy density far exceeds that of current electric batteries, making this sector of transportation difficult, or impossible in the case of long-haul flights, to electrify. The aeronautics industry is therefore turning to sustainable aviation fuels (SAF), produced from renewable feedstocks, to reduce its carbon footprint.
However, SAF still face major scientific challenges for widespread adoption, particularly due to the strict standards imposed on jet fuels, which ensure not only safety and combustion performance but also essential functions such as cooling, hydraulics, and aircraft balance. Currently, SAF, whose chemical composition differs from fossil fuels, do not fully meet these requirements, limiting their incorporation to a maximum of 50%.
The gaps between SAF and the standards for fossil-based jet fuels stem from differences in chemical composition, particularly under thermal constraints. Jet fuel must remain stable at temperatures up to 150°C to prevent degradation that could affect critical properties such as freezing point and viscosity. Under the influence of oxygen and heat, it undergoes liquid-phase oxidation, a mechanism that is still poorly understood for SAF, which consist of branched and linear alkanes. This degradation generates macromolecules, followed by soluble and insoluble gums, which alter fuel viscosity and form deposits that clog fuel systems, including injectors. The reactions responsible for these gum precursors remain unknown, and this thesis project aims precisely to identify them and measure their formation kinetics.
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Début de la thèse : 01/11/2026
WEB : https://bioscope.univ-lorraine.fr/

Financement d'un établissement public Français

Université de Lorraine

608 SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE

Nous recherchons un ou une étudiante extrêmement motivée qui sera pleinement impliquée dans un projet multidisciplinaire stimulant, impliquant la chimie d'oxydation, le génie et la cinétique chimique, la chimie analytique et la spectroscopie. Profil souhaité : i) master ou diplôme d'ingénieur en chimie, chimie-physique, génie chimique, ou domaines connexes ; ii) bonnes connaissances de l'anglais pour travailler dans un environnement international ; iii) intérêt pour les travaux expérimentaux. Une expérience avec une des méthodes analytiques du projet serait la bienvenue.
We are looking for a highly motivated student who will be fully involved in a stimulating multidisciplinary project involving oxidation chemistry, chemical engineering and kinetics, analytical chemistry, and spectroscopy. Desired profile: i) Master's degree or engineering degree in chemistry, physical chemistry, chemical engineering, or related fields; ii) good knowledge of English to work in an international environment; iii) interest in experimental work. Experience with one of the project's analytical methods would be welcome.