Synthèse de Biocarburants par Pyrolyse de biomasse et reformage Catalytique en mousses céramiques - BioPyroCat

par Mira Abou Rjeily

Projet de thèse en SI - Sciences de l'Ingénieur

Sous la direction de Jaona Randrianalisoa, Cédric Gennequin et de Hervé Pron.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences du Numérique et de l’Ingénieur (Reims, Marne) , en partenariat avec Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (laboratoire) depuis le 01-10-2019 .


  • Résumé

    Résumé Face à la diminution des réserves mondiales d'énergies fossiles, et la nécessité de limiter les émissions de gaz à effet de serre (entre autres le CO2) et particules toxiques (NOx, SO2), l'augmentation de la part des énergies renouvelables dans la production énergétique devient indispensable. La production de combustibles à partir de ressources renouvelables constitue une alternative intéressante car leur mode de stockage et d'utilisation reste relativement analogue aux combustibles fossiles. La production des biocarburants traditionnels (comme le bioéthanol) à partir des plantes sucrées, des amylacés et des plantes oléagineuses est limitée par sa concurrence vis-à-vis des cultures à vocation alimentaire et par son impact négatif sur la biodiversité. A contrario, la biomasse dite de seconde génération (« biomasse 2G »), à base de matière ligno-cellulosique issue de coproduits agricoles ou forestiers et de résidus, est une solution viable car elle permet de réduire significativement la surface agricole nécessaire à la production. Un biocarburant produit dans de telles conditions reste donc une solution d'avenir. Le projet BioPyroCat vise à concevoir un nouveau prototype de réacteurs de pyrolyse et de reformage catalytique à deux étages pour la production de gaz de synthèse à partir de différentes sortes de biomasses de seconde génération. C'est un projet novateur s'appuyant sur les compétences en thermique et en thermochimie confirmées de l'ITheMM (Reims) et de l'UCEIV (Dunkerque), partenaire de ce projet. Il s'inscrit dans une politique de recherche globale impliquant le Pôle Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (SNI), de l'URCA, de la Région Grand – Est, le pôle de compétitivité IAR et à la SFR Condorcet pour son aspect « valorisation de la biomasse » et le pôle de compétitivité Materalia, pour son aspect matériaux (la biomasse et les catalyseurs à base de céramiques). Missions et Méthodologie La ou le doctorant(e) aura la tâche de concevoir et réaliser un réacteur pilote permettant la pyrolyse de biomasse et le reformage catalytique de biogaz produit en gaz de synthèse. L'accent sera mis sur le design de réacteurs à deux étages et d'un catalyseur innovant à base de mousse céramique. La ou le doctorant(e) suivra un plan comportant les différentes étapes suivantes : • Revues bibliographiques des technologies existantes ; • Design des réacteurs incluant de nouvelles solutions techniques ; • Mise en œuvre des catalyseurs sur supports céramiques ; • Caractérisation (biomasse et catalyseurs) ; • Réalisation d'un prototype et essais expérimentaux. Partenariat : Ce projet s'intègre dans un partenariat entre l'ITheMM et l'Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant (UCEIV - EA 4492), de l'Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO). L'équipe « Remédiation et valorisation – Traitement catalytique et énergie propre » de l'UCEIV dispose d'une expertise mondialement reconnue dans les domaines du reformage et de la catalyse. Plus spécifiquement, l'UCEIV participera à l'élaboration et à la caractérisation des catalyseurs sur supports en mousses céramiques. Ce partenariat s'inscrit dans la continuité de la collaboration existante entre les deux unités. Le ou la doctorant(e) sera amené(e) à séjourner au sein de l'UCEIV pour réaliser l'élaboration et la caractérisation d'échantillons catalysés. Profil du candidat(e) / compétences / qualités - Ingénieur ou Master 2 (en Génie des Procédés, Energétique ou disciplines équivalentes ; - Goût pour l'expérimentation ; - Une connaissance des logiciels de simulation de procédés sera un plus ; - Très bon niveau d'Anglais ; - Et une très bonne capacité à communiquer et à s'intégrer dans une équipe. Salaire net mensuel: autour de 1420 € Nature du contrat : CDD à plein temps de 36 mois Date de début prévue : 1er octobre 2019 Localisation : Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM) UFR Sciences Exactes et Naturelles Moulin de la Housse – BP 1039 51687 REIMS cedex 2. Candidatures (CV, lettre de motivation, relevés de notes M1 et M2 et noms de deux références) à transmettre à l'attention de : M. Jaona RANDRIANALISOA – MCF (HdR) E-mail : jaona.randrianalisoa@univ-reims.fr

  • Titre traduit

    Synthesis of Biofuels via Biomass Pyrolysis and Catalytic reforming by ceramic foams - BioPyroCat


  • Résumé

    Abstract Due to rapid reduction of world reserves of fossil fuels, for limiting greenhouse gas emissions, participating to the global warming, and for avoiding toxic particles emission, the increase of clean and sustainable energy sources is of crucial importance. Fuel production from biomass, called as “biofuels” constitutes an alternative to address the strong dependence to the fossil fuels. However, first generation of biofuels produced: (i) by fermentation of food crops such as sugar cane, corn, wheat, and sugar beet; and (ii) by transesterification of plant oils such as rapeseed oil, palm oil reduces the available food crops and area of cropland. Consequently, they cause a rise of food prices and probably shortages in some countries. At the same time, the biomass, called second generation, namely non-food parts of current crops, non-food crops such as forest and agricultural residues, waste wood, and industry waste, is identified as suitable solution. The BioPyroCat project aims to design new two-stage based reactor for the pyrolysis of second-generation biomass and for catalytic reforming of the resulting biogas. This innovative project will use competences and facilities in the area of heat transfer, thermodynamics and thermochemistry available at ITheMM (Reims) and UCEIV (Dunkerque), the partner. The present project falls within the research priority of the University of Reims Champagne-Ardenne and the “Grand – Est” Region. It also falls within the framework of the IAR competitive cluster, the Materalia competitive cluster, and the joint research structure “SFR Condorcet” for the biomass valorization and the development of new catalyst materials.