Description
La diminution des émissions de gaz polluants est un besoin urgent contre le changement climatique. Parmi ces polluants, les oxydes d’azote (N2O, NO et NO2, en général NOx) ont une toxicité très élevée et un impact environnemental très marqué. Les NOx sont principalement produits par les procédés à haute température dans l’industrie et le transport. Malgré l’utilisation de vecteurs énergétiques renouvelables et décarbonés comme l’hydrogène vert, la problématique d’émissions de NOx est toujours d’actualité dans les applications de combustion à l’air à haute température, comme les chaudières et les moteurs à hydrogène.
La décomposition des NOx est principalement basée sur des réactions de craquage catalytique, comme c’est le cas des convertisseurs catalytiques des voitures. Le catalyseur est typiquement composé d’un support céramique contenant des métaux nobles, rares et coûteux (Ti, Pd, Pt, Rh), dont l’impact environnemental est considérable. Les catalyseurs biosourcés, produits par pyrolyse de bioressources riches en métaux, ont montré des résultats prometteurs en tant qu’alternative durable aux catalyseurs commerciaux. Cependant, pour que l’utilisation de ces catalyseurs s’inscrive dans une vraie approche industrielle et d’économie circulaire, définir leur mise en forme, ainsi que leur procédé de régénération est primordial.
Ainsi, ce sujet de stage est focalisé sur la définition d’un procédé pour la mise en forme et la régénération de catalyseurs biosourcés utilisés pour l’abattement des oxydes d’azote. Pour ce faire, des essais de densification physique des matériaux catalytiques seront réalisés sur une presse de laboratoire, en présence ou non d’un liant. Le lien entre les paramètres de compression (force, température, type de matrice) et les caractéristiques finales du catalyseur biosourcé sera étudié. Le mécanisme de régénération aura pour but la réactivation des fonctions de surface carbonées et métalliques nécessaires à l’activité catalytique. Il sera basé sur les études préalables sur les mécanismes de réaction et de désactivation des catalyseurs biosourcés en abattement des oxydes d’azote réalisés à RAPSODEE et sur la littérature. Ainsi, une régénération sous forme de boucle chimique autour du catalyseur sera établie. Elle pourrait consister en un cycle de réduction-oxydation via des composés solides donneurs et accepteurs d'oxygène, ou bien un cycle de carbonatation-calcination via des donneurs et accepteurs de CO2 .
1. Graul T, González Martínez M, Qiu Y, Fourgeaud F, Zeng K, Nzihou A. NOx decomposition using Ni- and Fe-loaded biocarbon catalysts. Appl Catal. O Open. Sept 1;:.
2. Fan LS, Zeng L, Wang W, Luo S. Chemical looping processes for CO2 capture and carbonaceous fuel conversion – prospect and opportunity. Energy Environ Sci. May 23;5:–80.
Profile
Le/La candidat(e) recherché(e) doit être titulaire d’un diplôme d’ingénieur (Bac) ou Master, avec de préférence une spécialisation en génie des procédés, matériaux, biomasse ou une expérience en lien avec la thermoconversion de la biomasse ou la bioraffinerie. Il/elle devra faire preuve de curiosité et rigueur scientifique, persévérance, prise de recul, un sens de l’écoute et du travail en équipe. Un bon niveau d’anglais oral/écrit et une bonne aptitude à la rédaction et à présenter des résultats en français/anglais seront un atout.
Starting date
-02-03
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