Valorisation du glycérol en produits d’oxydation à plus haute valeur ajoutée par photocatalyse et couplage plasma non-thermique avec la catalyse


Ce projet serait sous la direction de : Catherine BATIOT-DUPEYRAT

Unité de recherche : IC2MP, équipe MediaCat

École doctorale : Rosalind Franklin – Énergie, Environnement, Bio santé

Intitulé du sujet :

Valorisation du glycérol en produits d’oxydation à plus haute valeur ajoutée par photocatalyse et couplage plasma non-thermique avec la catalyse

Début de thèse : à partir du 01/10/2022
Cotutelle : Université Nationale de Bogota (Colombie)

Mots clés : catalyse, plasma, glycérol

Résumé

Les travaux porteront sur l’étude de la transformation du glycérol en hydroxyacétone et autres produits d’oxydation d’intérêt comme la di-hydroxyacétone ou le glycéraldéhyde en associant plasma et catalyse et en comparant les résultats avec un procédé photocatalytique. Les travaux seront réalisés dans le cadre d’une cotutelle internationale de thèse. Les matériaux seront préparés à Bogota à partir d’argiles naturelles colombiennes très abondantes dans le pays et particulièrement bon marché. Ces matériaux serviront de support aux phases actives : Cu, Co…Ils pourront également être dopés par des éléments alcalins afin d’étudier l’influence de la basicité des catalyseurs.

Contexte et problématique :

Dans le cadre de la lutte contre le changement climatique, la valorisation des énergies renouvelables tient une place importante. Dans le domaine du transport, l’utilisation de biomasse pour produire des biocarburants constitue une voie d’intérêt pour permettre la substitution du carbone fossile par du carbone renouvelable. La transformation chimique de plantes oléagineuse ou encore d’algues riches en huile fait intervenir une réaction de transestérification en présence d’un alcool et d’un catalyseur pour produire le biocarburant (ou biodiesel). La réaction s’accompagne de la formation d’un trialcool, le glycérol qu’il convient de valoriser pour permettre d’abaisser le coût global du procédé.

Description du sujet :

Les matériaux synthétisés seront testés en réactivité du glycérol par photocatalyse à Bogota. Le couplage plasma-catalyse sera développé à Poitiers. La réaction sera étudiée à partir d’une solution aqueuse de glycérol en utilisant deux géométries de réacteurs : pointe-plan et fil cylindre. Il est attendu que les espèces actives générées dans la phase gazeuse (He*, O3…) ainsi qu’à l’interface (OH.) pénètrent dans la phase aqueuse et conduisent à l’oxydation sélective du glycérol à la surface du catalyseur. Par ailleurs, une attention particulière sera portée sur les modifications structurales et texturales des catalyseurs induites par la décharge plasma. La caractérisation des matériaux avant et après traitement plasma ainsi que l’utilisation de la spectroscopie d’émission optique devraient permettre d’aboutir à une meilleure compréhension de l’interaction plasma-catalyse et de proposer des mécanismes réactionnels.

Méthodologie et mise en œuvre :

La répartition des tâches prévues est la suivante : 1) Définition des matériaux catalytiques et synthèse sous forme de poudre 2) Synthèse d’une série de matériaux catalytiques mis en forme 3) Mise en œuvre de la réaction sous plasma non-thermique dans un réacteur pointe-plan: étude paramétrique (puissance, temps de séjour, effet de la nature du gaz plasmagène…), puis étude cinétique 4) Etude de la réaction par couplage plasma non-thermique et catalyseur mis en forme : plaque… 5) Etude de la réaction par photocatalyse 6) Caractérisation des catalyseurs avant et après réaction.

Profil recherché :

Le candidat devra posséder de solides connaissances dans le domaine de la catalyse et la chimie analytique. Des connaissances dans le domaine du plasma non-thermique serait un plus.

Contact pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 09/05/22 :




ED CEGA 
Théodore Monod