Développement de matériaux hybrides poreux pour le stockage et le transport du gaz naturel

Contexte du projet : Aujourd’hui, nous faisons face à plusieurs défis environnementaux et socio-économiques tels que le changement climatique, la pollution urbaine, l’épuisement des ressources fossiles et leur augmentation de prix. Le gaz naturel (GN), composé majoritairement de méthane, est considéré comme un carburant relativement propre permettant d’améliorer de manière significative la qualité de l’air, réduire les émissions de CO₂ et diminuer la dépendance au pétrole. De plus, le GN géographiquement mieux réparti dans le monde, présente un pouvoir calorifique plus élevé et une émission de CO₂ plus faible comparée au charbon et au pétrole. Cependant, en raison de sa faible densité, son stockage et son transport restent difficiles et onéreux en absence de pipelines. Par conséquent, l'adsorption de GN (ANG) dans des matériaux poreux, à température ambiante et à des pressions relativement basses, est une solution alternative séduisante pour le transport et le stockage de GN, de biométhane ainsi que pour les applications embarquées. Compte tenu de la capacité limitée des adsorbants poreux actuels (zéolithes, charbons actifs, MOFs et COPs), le développement de nouveaux adsorbants efficaces pour la technologie ANG est hautement désiré. C’est dans ce contexte que s’inscrit le sujet de thèse dont l’objectif principal consistera à concevoir, préparer et caractériser des matériaux polymères organiques covalents hybrides (hybrid-COP) pour le stockage et le transport du gaz naturel.

Mission : Le programme de travail du doctorant sera consacré au développement de ces matériaux hybrides nanoporeux. Le premier volet de la thèse consistera en la synthèse de matériaux hybrides poreux basés sur des unités polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS). Dans le deuxième volet, un travail de caractérisation physico-chimique approfondie des hybrid-COP poreux sera mené pour établir la relation structures-propriétés.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR « ANGSTROEM » en collaboration avec les laboratoires MADIREL (Univ. Aix-Marseille), LIPhy (Univ. Grenoble-Alpes) et SIMaP (INP Grenoble).

L’Institut de Chimie Radicalaire ICR (UMR7273) est une Unité Mixte de Recherche ayant l’Université d’Aix-Marseille et le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) comme tutelles. Créée le 1 janvier 2012, l’ICR est rattaché à l’INstitut de Chimie (INC) du CNRS. D’un point de vue scientifique La création de l’UMR résulte d’une forte volonté de regrouper les compétences complémentaires d’équipes de recherche spécialisés en chimie radicalaire et d’y associer l’expertise, de deux équipes, centrée sur les méthodes de modélisation (MQ et MM) et la caractérisation moléculaire ou macromoléculaire respectivement.

D’une manière générale l’objectif de l’Unité est double et consiste à :

- Explorer, contrôler et utiliser la réactivité des espèces radicalaires dans des processus chimiques ou biologiques.

- Créer de nouvelles espèces radicalaires stables pour des applications ciblées.

Le candidat recherché devra justifier d’un master ou d’un diplôme d’ingénieur en science des matériaux assorti d’une solide expérience en chimie organique et d’une bonne maitrise des outils analytiques (RMN, CES, DSC, ATG, …). De plus, la personne choisie doit être curieuse, motivée et dynamique, autonome au laboratoire et apte à présenter les résultats de ses travaux de recherche lors des réunions avec les différents partenaires du consortium.

Une bonne capacité d’organisation et du respect des engagements du candidat, un savoir-faire relationnel, ainsi qu’un esprit critique, seront particulièrement appréciés pour mener à bien ce projet.