Doctorant(e) – Cinétique et thermodynamique à haute température des biocarbones graphitiques (biochars). Application au stockage d’énergie

Ce travail s’inscrit dans un projet ERC (European Research Council) Advanced Grant. L’ERC est une organisation européenne de financement qui soutient des projets de recherche de rupture à travers des appels à projets très compétitifs, dans le cadre du programme Horizon Europe de l’Union européenne.

Le projet ERC vise à évaluer la capacité de stockage de composites innovants en biocarbone. Il s’agit d’une famille de matériaux carbonés et durables issus de la biomasse permettant de stocker l’énergie dans différents environnements, contrairement à la plupart des solutions actuelles reposant sur des matériaux d’origine fossile ou non durables. Cela devrait se traduire par une réduction notable des émissions de CO₂ et des économies d’énergie. Le travail sera réalisé dans un environnement international avec des visites régulières dans les laboratoires de partenaires en France et aux États-Unis.

Les études actuelles portent sur la sélection des biomasses, leur caractérisation, ainsi que sur la pyrolyse et la graphitisation afin de produire des composites de biocarbone. Dans le cadre de ce travail ERC et en parallèle des autres études en cours dans notre groupe de recherche, ce travail de doctorat sera dédié à la compréhension et à la mise en œuvre du stockage d’énergie dans différentes conditions (technologie, température, atmosphère…). Les dimensions et la forme géométriques optimales du composite, le cycle de stockage, le bilan énergétique, la résistance mécanique, la cinétique de corrosion et la thermodynamique seront étudiés.

Cette étude portera sur les transformations multi-échelles (micro, nano et atomique) chimiques, mécaniques et structurales du biocarbone au cours du cycle de stockage. L’évolution de la nanostructure du biocarbone, de son aromaticité et de ses degrès de graphitisation, ainsi que l’impact du cycle de stockage et les conditions de stockage sur les propriétés du biocarbone seront étudiés. La spectroscopie Raman, la diffraction des rayons X (XRD), la microscopie électronique en transmission (TEM) et la spectroscopie de photoélectrons X (XPS), entre autres techniques complémentaires, seront utilisées à cette fin. L’étude devra analyser la relation entre la structure du carbone, la stabilité thermomécanique et la conductivité du biocarbone, ainsi que l’impact de ces propriétés sur les performances de stockage.

École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines- Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation.

Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être.

IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient.

Le poste est à pourvoir au sein du Centre RAPSODEE (Recherche d'Albi en génie des Procédés des SOlides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement), unité mixte de recherche CNRS dédiée aux procédés, matériaux et énergies durables.

La thèse sera encadrée par le Professeur Ange Nzihou.

Des indicateurs environnementaux, notamment la consommation d’énergie et les émissions de CO₂, seront déterminés et comparés à ceux de matériaux de référence et commerciaux.

École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines- Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation.

Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être.

IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient.

Le poste est à pourvoir au sein du Centre RAPSODEE (Recherche d'Albi en génie des Procédés des SOlides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement), unité mixte de recherche CNRS dédiée aux procédés, matériaux et énergies durables.

Le poste est basé à IMT Mines Albi ; les expériences de stockage d’énergie (énergie solaire concentrée et autres sources de chaleur fatale) seront réalisées à Albi, au laboratoire PROMES-CNRS (Odeillo, France) ainsi que dans le laboratoire de notre partenaire aux États-Unis.

Niveau de formation et/ou expérience minimums requis :

Master (ou équivalent) en génie des procédés, génie des matériaux, science des matériaux ou chimie physique.

Compétences, connaissances et expériences souhaitables :

• Connaissances en transferts de chaleur et de matière
• Expérience en caractérisation des solides (XRD, XPS, TGA-DSC, SEM, TEM, Raman, etc.)
• Notions en matériaux carbonés et procédés thermiques
• Sensibilité aux enjeux énergétiques et environnementaux

Capacités et aptitudes :

• Rigueur scientifique, capacité d’analyse et de synthèse
• Autonomie et esprit d’initiative
• Bonne communication écrite et orale en anglais