Production d'Hydrogène Écologique par Réaction entre Aluminium Recyclé et Gravats de Béton

Ce stage se déroulera au sein de l’équipe « Procédés des milieux dispersés » (PRODIS) du laboratoire LAGEPP, qui se consacre à l’étude des procédés de fabrication, de séparation, et de mise en forme de solides divisés, de polymères, et d’émulsions. Ces procédés impliquent la cristallisation/précipitation, l’agglomération, le séchage, la congélation/lyophilisation, la polymérisation des monomères liquides/gazeux, ou l’émulsification (en réacteur agité, mélangeurs statiques, homogénéisateur à haute pression, ultrasons ou membranes). L’activité de l’équipe s’étend de l’étude des mécanismes élémentaires (transferts couplés de matière et de chaleur, équilibres thermodynamiques, transition de phase solide, désolvatation, polymorphisme, réaction en chaîne, brisure/coagulation et nucléation) jusqu’à la conduite des procédés dans les conditions industrielles afin d’obtenir les propriétés d’usage souhaitées (la distribution de tailles des particules/gouttes, le faciès/forme cristalline polymorphique ou la viscosité de la dispersion). Les essais expérimentaux, le suivi en ligne et la modélisation sont les méthodes utilisées pour déterminer les facteurs clés du procédé, et pour l’optimisation, l’intensification ou la transposition de procédé à d’échelle industrielle. Les applications étudiées concernent le domaine de la chimie de spécialité, la pharmacie, la cosmétique, l’agro-alimentaire, les produits biologiques, les revêtements polymères, les matériaux pour le stockage de l’énergie et le traitement des effluents.

Objectifs : Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet GRAVH2 financé par l’ICL, en collaboration entre les laboratoires CP2M et LAGEPP, qui vise à développer un procédé innovant pour valoriser les gravats de béton et l’aluminium recyclé. L’objectif principal est d’explorer une réaction permettant la production d’hydrogène par interaction entre aluminium et gravats de béton en milieu aqueux. Ce procédé a pour ambition de contribuer à la transition énergétique en produisant un vecteur d’énergie propre. Le projet offre une opportunité unique pour un(e) étudiant(e) de travailler au cœur de la recherche interdisciplinaire et de relever des défis techniques et environnementaux d’actualité.

Déroulement du Stage : Le stage se déroulera en plusieurs phases distinctes. La première phase sera expérimentale, avec la mise en place d’expériences de réaction entre les gravats de béton et l’aluminium recyclé. Ces essais permettront d’explorer l’influence de plusieurs paramètres, tels que le pH, la taille des particules d’aluminium et des gravats, la température, et l’ajout potentiel d’oxydes métalliques. La deuxième phase consistera en une étude cinétique et une modélisation. Les données recueillies seront intégrées dans un modèle de simulation développé sur Matlab ou Python. Cette modélisation visera à comprendre et prédire la cinétique de la production d’hydrogène ainsi que la formation de précipités d’aluminate de calcium. Enfin, la dernière phase portera sur l’optimisation du procédé et la caractérisation des produits de la réaction.

Compétences développées : Ce stage permettra à l’étudiant(e) de développer un ensemble de compétences variées. Il ou elle acquerra de l’expérience en expérimentation dans des procédés multiphasiques solides/liquides, ainsi qu’en modélisation dynamique des réactions chimiques (cinétique, bilans de matière). L’étudiant(e) sera également formé(e) à la caractérisation des matériaux solides, notamment à travers des techniques de granulométrie et de microscopie. Ce stage offre enfin une approche interdisciplinaire alliant génie des procédés et science des matériaux, appliquée aux enjeux de valorisation des déchets et de transition énergétique.

Durée & rémunération : Stage de 6 mois, rémunéré selon la convention de stage en vigueur à l’Université UCBL1.

Nous recherchons un(e) candidat(e) en Master 2 ou fin de cycle ingénieur, avec un profil en génie des procédés et un intérêt prononcé pour l’innovation et les enjeux environnementaux. Des compétences en réacteurs, bilans de matière, et une expérience en modélisation seraient appréciées. La rigueur, l’autonomie et l’intérêt pour le travail interdisciplinaire seront également essentiels pour la réussite de ce projet.