Description

Les SAFs constituent une voie prometteuse pour réduire significativement l’empreinte carbone du secteur aéronautique tout en respectant les exigences strictes de sécurité du transport aérien. Toutefois, la compréhension et la maîtrise des mécanismes de combustion, de la réactivité des carburants et de la formation des polluants sont essentielles pour permettre l’intégration sûre et efficace des SAFs issus de la lignine. Répondre à ces enjeux constitue l’objectif central de cette thèse.
Le travail de thèse reposera sur une approche combinant expérimentation et modélisation. La combustion de carburants substituts représentatifs des SAFs à base de lignine sera étudiée à l’aide de deux dispositifs expérimentaux complémentaires : (i) une machine à compression rapide (RCM) permettant de déterminer les délais d’auto-inflammation et de quantifier les espèces intermédiaires à des températures inférieures à 1000 K et à haute pression ; (ii) un brûleur à flamme laminaire pré-mélangée en configuration stagnation, destiné à mesurer les profils détaillés d’espèces chimiques à haute température à l’aide de systèmes avancés de chromatographie en phase gazeuse.
Les carburants-modèles seront sélectionnés en lien avec les travaux menés par les partenaires du CDP LILLEGNIN sur les procédés de dépolymérisation et d’hydrodésoxygénation de la lignine, et devraient appartenir principalement aux familles des alkylbenzènes ou des alkylcyclohexanes. Les données expérimentales obtenues à partir des deux réacteurs serviront à développer et valider un modèle cinétique détaillé pour la combustion de substituts de SAFs dérivés de la lignine. Cette approche intégrée permettra une analyse approfondie de la cinétique de combustion contrôlant la réactivité du carburant et la formation des polluants, apportant des connaissances fondamentales pour la formulation de carburants aéronautiques de nouvelle génération et la conception de turbines plus propres et plus efficaces fonctionnant avec des SAFs à base de lignine.

Compétences requises

Prérequis : Le/la candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur en chimie ou en physico-chimie. Un goût prononcé pour le travail expérimental est indispensable. Des connaissances solides en combustion et en cinétique chimique constitueront un atout. Une bonne maîtrise de l’anglais scientifique (écrit et oral) ainsi qu’une aptitude au travail en équipe dans un environnement collaboratif sont requises.

Bibliographie

« Aviation: Technologies and Fuels to Support Climate Ambitions towards 2050 ». Concawe, s. d. Consulté le 6 novembre 2024. https://www.concawe.eu/publication/aviation-technologies-and-fuels-to-support-climate-ambitions-towards-2050/.

Stone, Michael L., Matthew S. Webber, William P. Mounfield, et al. « Continuous Hydrodeoxygenation of Lignin to Jet-Range Aromatic Hydrocarbons ». Joule 6, nᵒ 10 (2022): 2324‑37. https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.08.005.

Freitas Paiva, Mateus, Sunitha Sadula, Dionisios G. Vlachos, Robert Wojcieszak, Guillaume Vanhove, et Fábio Bellot Noronha. « Advancing Lignocellulosic Biomass Fractionation through Molten Salt Hydrates: Catalyst-Enhanced Pretreatment for Sustainable Biorefineries ». ChemSusChem n/a, nᵒ n/a (2024): e202400396. https://doi.org/10.1002/cssc.202400396.

Battin-Leclerc, F., N. Delort, I. Meziane, O. Herbinet, Y. Sang, et Y. Li. « Possible Use as Biofuels of Monoaromatic Oxygenates Produced by Lignin Catalytic Conversion: A Review ». Catalysis Today, SI:Lignocellulose fuels, vol. 408 (janvier 2023): 150‑67. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2022.06.006.

Mots clés

carburants d’avion durables (SAFs), combustion, modélisation cinétique, auto-inflammation, flamme