Valorisation énergétique de la biomasse et combustion des bio-fuels gazeux

L’Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement (ICARE) est une unité propre du CNRS dont les thématiques de recherche s’articulent autour de : i) la combustion et les systèmes réactifs ; ii) l’atmosphère et l’environnement ; iii) la propulsion spatiale et les écoulements à grande vitesse. Ces axes couvrent les domaines de l’énergie et de l’environnement, d’une part, et de l’espace et de la propulsion, d’autre part. Dans la thématique "Combustion et systèmes réactifs", nos recherches portent particulièrement sur l’optimisation des systèmes de combustion, la réduction des émissions polluantes et l’utilisation de combustibles alternatifs afin de limiter le recours aux sources d’énergie fossile.

Contexte et objectif

L’Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement (ICARE) est une unité propre du CNRS dont les thématiques de recherche s’articulent autour de : i) la combustion et les systèmes réactifs ; ii) l’atmosphère et l’environnement ; iii) la propulsion spatiale et les écoulements à grande vitesse. Ces axes couvrent les domaines de l’énergie et de l’environnement, d’une part, et de l’espace et de la propulsion, d’autre part. Dans la thématique "Combustion et systèmes réactifs", nos recherches portent particulièrement sur l’optimisation des systèmes de combustion, la réduction des émissions polluantes et l’utilisation de combustibles alternatifs afin de limiter le recours aux sources d’énergie fossile. Dans cette optique, l’étude proposée dans ce stage porte sur la valorisation énergétique des déchets par les voies de méthanisation et de gazéification, et en particulier sur la combustion des biofuels gazeux (biogaz et/ou syngas). Elle s’inscrit dans le cadre du projet Europe-Afrique LEAP-RE « Long-Term Joint Research and Innovation Partnership on Renewable Energy between the European Union and the African Union » Vil2Bio. La méthanisation est un processus biologique naturel de dégradation de la matière organique en milieu anaérobie, qui aboutit à la formation d’un gaz riche en méthane : le biogaz. La gazéification, quant à elle, est un procédé thermochimique qui convertit un combustible solide (bois, déchets organiques, etc.) en un combustible gazeux (syngas) grâce à l’injection contrôlée et en quantité limitée d’un agent oxydant (O₂, air, CO₂, etc.). La mission du stage consiste à mener une étude expérimentale sur la combustion des biofuels gazeux issus des processus de méthanisation et de gazéification. Dans un premier temps, une étude théorique et bibliographique sera effectuée pour estimer la composition des biofuels dérivés de différents types de déchets, notamment ceux disponibles dans les pays partenaires du projet (France, Allemagne, Algérie, Kenya, Maroc). Dans un second temps, les systèmes de combustion seront mis en place. Enfin, des expériences de combustion seront réalisées en utilisant diverses compositions de gaz et différents systèmes de combustion (brûleurs de laboratoire, gazinières). L’objectif principal est de caractériser le comportement des flammes en termes de stabilité et d’émissions polluantes selon les mélanges gazeux constituant les biofuels étudiés. Une optimisation des brûleurs existants sera également entreprise.

Travail à effectuer

- Etude bibliographique sur le sujet (méthanisation, gazéification, combustion des biofuels)

- Mise en place et adaptation des systèmes de combustion

- Etude de stabilité de flamme en fonction du type de brûleur et de la composition du mélange

- Visualisation de flamme par chimiluminescence sur OH* et/ou CH*

- Mesures et analyses des gaz de combustion

- Analyse des résultats et rédaction de rapport

Master 2 ou troisième année d’école d’ingénieur avec une spécialisation marquée en énergétique. Un goût prononcé et une aptitude avérée pour l’approche expérimentale sont indispensables. Des compétences en combustion et/ou en mécanique des fluides sont requises. Le candidat devra faire preuve de rigueur, d’autonomie et d’une grande motivation.