Thèse Propriétés Cinétiques Thermodynamiques et Thermophysiques à Haute Température du Biocarbone Biochar Graphitique Issu de la Biomasse Applications au Stockage de l'Énergie H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : IMT Mines Albi École doctorale : MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés Laboratoire de recherche : RAPSODEE - Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement Direction de la thèse : Ange NZIHOU ORCID 0000000215472567 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 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 biocarbones. Il s'agit d'une famille de matériaux carbonés avancés 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 CO et des économies d'énergie. Les travaux seront menés dans un environnement international, avec des visites régulières dans les laboratoires de partenaires en France, en Inde et aux États-Unis.Les études actuelles se concentrent sur la sélection des matières premières issues de la biomasse, leur caractérisation, ainsi que sur la pyrolyse et la graphitisation pour produire des composites de biocarbones, ainsi que sur leur utilisation pour le stockage d'énergie dans diverses configurations et environnements. Dans le cadre de ce projet ERC et parallèlement à d'autres études en cours au sein de notre groupe de recherche, ce travail de doctorat sera axé sur la mesure et le calcul de données thermodynamiques et cinétiques. La compréhension du comportement cinétique et thermodynamique, à savoir la dissolution-précipitation, la nucléation, la croissance et la stabilité des grains du composite à base de biocarbones pendant leur formation, sera déterminée notamment par l'élaboration d'un diagramme de phases à plusieurs composants. Les données issues de l'expérience seront comparées à celles issues de la modélisation. Par ailleurs, des méthodes d'apprentissage automatique (Machine Learning) seront utilisées pour prédire et optimiser les propriétés thermodynamiques et cinétiques des matériaux à base de biochar étudiés. Le modèle sera développé en intégrant des macropropriétés mesurables des matériaux, telles que les coefficients de dilatation thermique et le coefficient de Poisson, des descripteurs moléculaires (densité, température de fusion, entropie, etc.), ainsi que des informations sur les défauts microstructuraux et l'organisation structurale aux échelles micrométriques. La combinaison des travaux expérimentaux, de la modélisation et de la simulation devrait permettre d'optimiser les propriétés thermophysiques et chimiques des biocarbones, tout en affinant les approches expérimentales et numériques mises en oeuvre. 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 biocarbones. Il s'agit d'une famille de matériaux carbonés avancés 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 CO et des économies d'énergie. Les travaux seront menés dans un environnement international, avec des visites régulières dans les laboratoires de partenaires en France, en Inde et aux États-Unis

Il est attendu que le/la candidat(e) soit titulaire d'un master (ou équivalent) en génie des procédés, génie des matériaux, science des matériaux ou chimie physique.Le/la candidat(e) devra posséder de solides connaissances en thermodynamique (thermodynamique des fluides et des solides, diagrammes de phases) et/ou en modélisation cinétique. Des compétences en programmation, notamment en analyse de données, calcul scientifique, quantification des incertitudes, optimisation de modèles et apprentissage automatique (machine learning), sont attendues. Une expérience des techniques de caractérisation des matériaux, telles que la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie de photoémission des rayons X (XPS), l'analyse thermogravimétrique et calorimétrique (TGA-DSC) et la sorption d'azote (N), sera appréciée. Une connaissance des techniques de microscopie et de spectroscopie, notamment la microscopie électronique à balayage couplée à la spectroscopie dispersive en énergie (SEM-EDS), la microscopie électronique en transmission à haute résolution (HR-TEM), la spectroscopie Raman et la spectroscopie RMN, constituera également un atout.

• Programmation
• Poisson
• SEM
• Machine learning
• Analyse de données
• Spectroscopie
• Chimie