H/F - Offre de thèse en procédé de capture du CO₂ dans des contacteurs membranaires

Sujet de thèse :
Les travaux de thèse ont pour objectif de modéliser, de simuler et d'optimiser un procédé de captage de CO₂ par boucle d’absorption-désorption utilisant des solvants physiques et permettant de traiter des effluents gazeux à faible pression. La modélisation des écoulements et des transferts au sein de HFMCs permettra d’identifier une géométrie et des conditions opératoires optimales pour les étapes d’absorption et de régénération, ainsi que pour différents solvants. Le changement technologique vise à réduire de manière significative le coût énergétique de la capture, par rapport à la technologie conventionnelle utilisant l'absorption réactive dans une colonne garnie.
L’objectif ultime est d'identifier la conception optimale des contacteurs membranaires à fibres creuses (à contre-courant ou à courant croisé) adaptés aux nouveaux solvants et matériaux membranaires pour la capture du CO₂ et la régénération des solvants. Dans un premier temps, l'optimisation des performances de transfert, de la perte de charge et de la faisabilité sera réalisée en considérant des solvants conventionnels (eau, selexol). Afin de valider l’étude théorique, une étude expérimentale sera menée dans une installation pilote dédiée. Deuxièmement, l’étude sera étendue aux nouveaux solvants et membranes qui seront développés dans le cadre du projet. La configuration du procédé sera optimisée dans son ensemble par des approches d’optimisation énergétique et d’analyse du cycle de vie.

La thèse est financée par le CNRS à travers un contrat avec l’ANR (Agence nationale de la recherche) projet IMOSYCCA (Intensified Modular Systems for friendly CO2 capture) (2023-2029) qui fait partie du PEPR (Programmes et équipements prioritaires de recherche) SPLEEN (Support innovation to develoP new Largely carbon-frEE iNdustrial processes). La recherche sera menée en collaboration avec le LCPM (Laboratoire de Chimie-Physique Macromoléculaire) de Nancy, le LGC (Laboratoire de Génie Chimique) et le LCA (Laboratoire de Chimie Agro-industrielle) de Toulouse ainsi qu’avec l’IFPEN (Institut Français du Pétrole Énergies Nouvelles) de Solaize.
Contexte :
La thèse sera effectuée au Laboratoire réactions et génie des procédés, LRGP, unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université de Lorraine, UMR 7274. Le laboratoire est situé au centre historique de Nancy, sur le site de l’École nationale supérieure des industries chimiques, ENSIC (1 rue Grandville, 54000 Nancy, France). L’unité compte plus de 300 personnes, et constitue un des plus grands laboratoires français dans le domaine du génie des procédés. Le doctorant sera rattaché à l’axe de recherche Procédés, intensification, membranes, optimisation (PRIMO). L’équipe dispose d’une expertise dans les procédés membranaires, alliant des compétences dans la mise en œuvre des matériaux aux compétences en simulation des procédés.