Offre de thèse
Caractérisation des propriétés physico-chimiques de résidus solides issus de carbonisation hydrothermale de biomasses
Date limite de candidature
06-07-2026
Date de début de contrat
01-11-2026
Directeur de thèse
MAUVIEL Guillain
Encadrement
La co-encadrante de cette thèse est la docteure Sylvie Valin du CEA Grenoble. La bourse de cette thèse est financée par le CEA et le/la doctorant.e sera principalement situé au CEA Grenoble. Il ou elle viendra plusieurs semaines par an à Nancy pour réaliser des expériences, échanger avec son directeur de thèse et suivre des cours de l'école doctorale.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Axe 4 - CITHERE - Cinéthique et Thermodynamique pour l'Energiecontexte
La carbonisation hydrothermale (HTC pour Hydrothermal Carbonisation) est un procédé de conversion thermochimique mené en milieu aqueux entre 180 et 260°C, à une pression de 2 à 6 MPa. Le produit principal issu de la biomasse est un résidu solide carboné (appelé hydrochar). Les applications envisagées pour l'hydrochar sont variées : combustion, gazéification, adsorption, catalyse, amendement des sols, carbone dur pour accumulateurs Na-ion, …, chacune nécessitant des propriétés spécifiques. Il est nécessaire de mieux élucider les liens entre ces propriétés, les conditions de carbonisation et la nature de la biomasse utilisée.spécialité
Génie des Procédés, des Produits et des Moléculeslaboratoire
LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
Mots clés
carbonisation, hydrothermal, hydrochar
Détail de l'offre
La carbonisation hydrothermale (HTC pour Hydrothermal Carbonisation) est un procédé de conversion thermochimique mené en milieu aqueux entre 180 et 260°C, à une pression de 2 à 6 MPa. Le produit principal issu de la biomasse est un résidu solide carboné (appelé hydrochar). Les applications envisagées pour l'hydrochar sont variées : combustion, gazéification, adsorption, catalyse, amendement des sols, carbone dur pour accumulateurs Na-ion, …, chacune nécessitant des propriétés spécifiques.
L'objectif de la thèse est de caractériser et comprendre différentes propriétés physico-chimiques des résidus carbonés issus de l'HTC de biomasses. L'attention sera portée en particulier à l'hydrophobicité et aux capacités de séchage, aux caractéristiques physiques et texturales des particules obtenues (porosité, granulométrie, surface spécifique) ainsi qu'aux caractéristiques chimiques (composition). L'influence du type de biomasse et des conditions de l'HTC sur ces propriétés sera évaluée.
La démarche s'appuiera sur : des expérimentations HTC en réacteurs batch sur différentes biomasses préalablement sélectionnées, ainsi que la mise en œuvre de différentes techniques de caractérisation des hydrochars ; une analyse des résultats visant à déterminer des corrélations entre les caractéristiques, en élucidant les liens entre la ressource et les propriétés de l'hydrochar en fonction des conditions opératoires.
Keywords
carbonization, hydrothermal, hydrochar
Subject details
Hydrothermal carbonization (HTC) is a thermochemical conversion process carried out in an aqueous medium between 180 and 260°C, at a pressure of 2 to 6 MPa. The main product from biomass is a solid carbonaceous residue (called hydrochar). Hydrochar has a variety of applications: combustion, gasification, adsorption, catalysis, soil amendment, hard carbon for Na-ion accumulators, etc., each requiring specific properties. The objective of this thesis is to characterize and understand the different physicochemical properties of the carbonaceous residues obtained from the HTC of biomass. Particular attention will be paid to hydrophobicity and drying capacity, the physical and textural characteristics of the particles obtained (porosity, particle size distribution, specific surface area), as well as their chemical characteristics (composition). The influence of the type of biomass and the HTC conditions on these properties will be evaluated. The approach will be based on: HTC experiments in batch reactors on different previously selected biomasses, as well as the implementation of different hydrochar characterization techniques; an analysis of the results aimed at determining correlations between the characteristics, by elucidating the links between the resource and the properties of the hydrochar according to the operating conditions.
Profil du candidat
Diplôme de Master ou équivalent en chimie analytique ou en génie des procédés
Candidate profile
Master's degree or equivalent in analytical chemistry or process engineering
Référence biblio
Guizani, C., Jeguirim, M., Valin, S., Limousy, L., & Salvador, S. (2017). Biomass chars: The effects of pyrolysis conditions on their morphology, structure, chemical properties and reactivity. Energies, 10(6), 796.
Le Brech, Y., Jia, L., Cissé, S., Mauviel, G., Brosse, N., & Dufour, A. (2016). Mechanisms of biomass pyrolysis studied by combining a fixed bed reactor with advanced gas analysis. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 117, 334-346.
Buendia-Kandia, F., Mauviel, G., Guedon, E., Rondags, E., Petitjean, D., & Dufour, A. (2017). Decomposition of cellulose in hot-compressed water: detailed analysis of the products and effect of operating conditions. Energy & Fuels, 32(4), 4127-4138.