Évaluation des Adsorbants Hybrides Organique / Inorganique pour le Stockage du Gaz Naturel

Le gaz naturel est un des vecteurs énergétiques les plus importants. Il possède une valeur calorifique élevée et sa combustion génère des émissions d’oxydes de soufre plus faibles que celles du pétrole et du charbon. De plus, le méthane joue un rôle clé dans la transition énergétique, soit en tant qu’alternative pour l’hydrogène, soit par la production de biogaz.

Cependant, le stockage du méthane représente un défi majeur. Actuellement, le gaz naturel est stocké sous forme comprimée entre 200 et 300 bars ou sous forme liquéfiée à -165 °C. Une alternative prometteuse consiste à stocker le gaz naturel dans des adsorbants poreux, ce qui permettrait des conditions de stockage plus douces et une réduction des risques, un atout particulièrement important pour les applications dans le secteur du transport.

Dans le cadre du projet ANR ANGSTROEM, les laboratoires MADIREL et ICR recherchent un(e) doctorant(e) pour évaluer des matériaux adsorbants destinés au stockage du méthane. Au Laboratoire MADIREL, l'objectif est d'explorer les propriétés d’adsorption d’une nouvelle classe prometteuse de matériaux poreux : les polymères organiques covalents hybrides (POSS-COPs), qui seront élaborés par les partenaires de l’ICR .

Les objectifs spécifiques du projet sont :
(i) d’étudier les mécanismes d’adsorption du méthane en mesurant les quantités de gaz adsorbées ainsi que les énergies mises en jeu.
(ii) d’analyser la stabilité des matériaux développés lors de cycles d’adsorption/régénération.
(iii) d’évaluer l'effet des impuretés sur ces performances de stockage.

Le projet repose sur une collaboration entre des partenaires spécialisés dans la synthèse des matériaux (ICR) et des experts en simulation moléculaire (LiPhy / SIMap).

Le laboratoire MADIREL est située sur le campus Saint-Jérôme d’Aix-Marseille Université. Une vingtaine d’enseignant-chercheur et chercheurs sont réunis sur deux axes thématiques. Ce sujet de thèse s’inscrit dans les activités de recherche sur l’adsorption dans les matériaux poreux. Les thématiques plus larges abordés se situent dans la transition énergétique : le stockage des gaz vecteurs d’Energie, la dépollution de gaz industrielles, le captage et stockage du CO2, … Le laboratoire a un parc expérimental unique avec des dispositifs « fait maison », notamment sur le couplage calorimétrie-adsorption. Le/la candidat(e) sera exposé(e) à un éventail de techniques au laboratoire : l’adsorption de N2 à 77K, l’intrusion de mercure, la microcalorimétrie, … et formé(e) par des experts reconnus au niveau national et international.

Le / la candidat(e) devra être titulaire d’un Master en Chimie, Chimie Physique ou Génie Chimique.