MEETME : Catalyse homogène assistée par plasma non thermique pour l'hydrogénation du CO₂ en méthanol

Contexte

La valorisation du CO₂ constitue un enjeu important pour le développement d'une chimie plus durable.¹ Parmi les molécules d'intérêt, le méthanol est considéré comme un intermédiaire stratégique, à la fois vecteur d'énergie, matière première pour la synthèse chimique et plateforme pour la production de nombreux composés à forte valeur ajoutée. Le projet MEETME propose d'explorer une approche entièrement nouvelle en combinant plasma non thermique et catalyse homogène moléculaire pour l'hydrogénation du CO₂ en méthanol. Si les couplages entre plasma non thermique et catalyse hétérogène ont déjà démontré des effets de synergie, les rendements en méthanol restent limités en raison des contraintes thermodynamiques, des réactions parasites et de la dégradation du produit formé en phase gazeuse.² En parallèle, les catalyseurs homogènes à base de ruthénium permettent d'obtenir d'excellentes performances mais nécessitent encore des températures et des pressions élevées.³

L'hypothèse de ce projet est que les espèces réactives générées par le plasma pourraient activer le CO₂ et l'hydrogène avant leur dissolution dans une phase liquide contenant un catalyseur moléculaire, ouvrant ainsi une nouvelle voie de réaction susceptible de fonctionner dans des conditions beaucoup plus douces. À ce jour, aucune étude n'a exploré le couplage entre plasma non thermique et catalyse homogène, ce qui confère au projet un caractère fortement exploratoire.

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Background

The conversion of CO₂ into value-added chemicals is an important challenge in the transition toward a more sustainable chemical industry. Among the possible products, methanol is regarded as a strategic platform molecule, serving as an energy carrier, a feedstock for chemical synthesis, and a precursor for the production of numerous high-value chemicals.

The MEETME project aims to explore a completely new approach by combining non-thermal plasma (NTP) with homogeneous molecular catalysis for the hydrogenation of CO₂ to methanol. While the combination of non-thermal plasma with heterogeneous catalysis has already demonstrated promising synergistic effects, methanol yields remain limited due to thermodynamic constraints, competing side reactions, and the degradation of the methanol formed in the gas phase. In parallel, homogeneous ruthenium catalysts have shown excellent catalytic performances, but they still require relatively high temperatures and hydrogen pressures.

The central hypothesis of this project is that reactive species generated by the plasma can activate CO₂ and hydrogen prior to their dissolution into a liquid phase containing a molecular catalyst, thereby opening a new reaction pathway capable of operating under significantly milder conditions. To the best of our knowledge, the combination of non-thermal plasma and homogeneous catalysis has never been investigated, making this project highly exploratory.

Environnement scientifique

La thèse sera réalisée au laboratoire IC2MP (Université de Poitiers, CNRS) dans un environnement interdisciplinaire associant spécialistes de la catalyse et de la chimie des plasmas. Le projet donnera accès à des équipements de pointe et à des collaborations nationales et internationales.

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Research environment

The PhD project will be carried out at the IC2MP laboratory (CNRS UMR 7285, University of Poitiers, France) within an interdisciplinary research environment bringing together expertise in catalysis and plasma chemistry. The successful candidate will benefit from access to state-of-the-art research facilities and will have the opportunity to develop collaborations with national and international research partners.

Profil recherché

Le candidat ou la candidate devra être titulaire (ou en cours d'obtention) d'un Master 2 en chimie ou physicochimie. Des connaissances en catalyse homogène, chimie organométallique ou physicochimie constitueront un atout, sans être indispensables.

Le projet s'adresse à une personne curieuse, motivée et souhaitant évoluer à l'interface entre la chimie moléculaire, la catalyse et la chimie des plasmas.

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Candidate profile

Applicants should hold, or expect to obtain before the start of the PhD, a Master's degree (M.Sc. or equivalent) in Chemistry or Physical Chemistry. A background in homogeneous catalysis, organometallic chemistry, or physical chemistry would be an advantage but is not essential.

We are looking for a curious, highly motivated candidate with a strong interest in interdisciplinary research at the interface of molecular chemistry, homogeneous catalysis, and plasma chemistry.