Ingénieur de recherche : Synthèse et caractérisation d’aérogels à base de carbone biosourcé - CDD 12 mois

ENVIRONNEMENT DU POSTE :

École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines- Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation.

Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être.

IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient.

Le Centre RAPSODEE est un centre de formation et de recherche d’IMT Mines Albi. Il rassemble une centaine de personnes dont 34 Enseignants Chercheurs, 1 Chercheur CNRS, 1 Ingénieur de Recherche CNRS, 4 Ingénieurs de Recherche et Développement, 2 Ingénieurs d'Etudes CNRS, 11 techniciens et 3 personnels administratifs.

Au titre de la formation, il est un acteur au sein d’IMT Mines Albi de la formation ingénieur généraliste (statut étudiant ou apprenti) et porte les options « Énergies renouvelables, Production et Construction durables » et « Procédés et processus pharmaceutiques, agroalimentaires et cosmétiques» et le parcours Energie et transition numérique de l’option « Ingénierie de la donnée pour les systèmes d'information et les systèmes énergétiques » ainsi que le mastère spécialisé Bâtiment à Energie Positive»

Au titre de la recherche, RAPSODEE est une Unité Mixte de Recherche associée au CNRS depuis 2001 (UMR 5302). Le centre est structuré en deux groupes de recherche (groupe Energétique et Environnement et groupe Poudres et Procédés) et pilote deux plateformes de recherche et d’innovation (GALA : Galénique Avancée et VALTHERA : VALorisation THERmique des résidus de transformation des Agro-ressources).

Site Internet de RAPSODEE : https://rapsodee.imt-mines-albi.fr/fr

DESCRIPTION DU POSTE :

Bien que le graphène ait été synthétisé pour la première fois en 2004, la commercialisation du procédé est confrontée à certains défis attribués notamment au faible rendement et au coût de production élevé. Ces problèmes pourraient être résolus en utilisant la biomasse et les biodéchets comme précurseurs pour la synthèse du graphène. Étant donné l'abondance de la biomasse, en particulier les biodéchets, et l’urgence face à la gestion des déchets, la transformation de ces ressources en un produit à valeur ajoutée tel que le graphène représente une voie durable et prometteuse.

La synthèse du graphène à partir de la biomasse est un challenge en raison du faible degré de graphitisation. Par conséquent, des catalyseurs métalliques tels que le fer et le calcium ont été utilisés pour améliorer le processus de graphitisation. Jusqu'à présent, des progrès significatifs ont été réalisés pour la graphitisation de la cellulose, un matériau dit « non-graphitisable ». Bien que des progrès substantiels aient été réalisés dans la synthèse du graphène à partir de matériaux non conventionnels, des progrès sont nécessaires pour comprendre les mécanismes de formation des systèmes graphène aérogel/xérogel-métal, les paramètres contrôlant le processus et l'optimisation du procédé en fonction des applications visées. Un autre défi majeur concerne la source d'énergie nécessaire à la graphitisation. Le chauffage conventionnel pendant la graphitisation catalytique a été bien expliquée dans des articles récents. Ce travail explorera l'impact sur la graphitisation par une source solaire concentrée et d'une source à haute densité énergétique par comparaison avec un chauffage conventionnel.

Pour améliorer les performances du graphène synthétisé dans les domaines d'application visés, deux structures distinctes de graphène 3D, les aérogels et les xérogels, seront étudiées. Notamment, l'impact de la technique de séchage sur la structure des pores du gel sera étudié.

Ainsi, l'objectif principal de cette étude est de synthétiser, caractériser et utiliser des aérogels/xérogels de graphène-métal produits à partir de biomasse et de biodéchets, par graphitisation conventionnelle et solaire. Les applications visées concernent les domaines de l'énergie et de la dépollution, avec un accent particulier sur la séquestration du CO2 et le stockage de l'hydrogène.

Activités

Les verrous scientifiques du projet sont :

·       Comprendre les paramètres contrôlant la formation des systèmes aérogel/xérogel de carbone-métal en fonction des conditions opératoires et des matières premières sélectionnées, et décrire le mécanisme de formation de l'aérogel.

·       Mettre en évidence la relation entre les propriétés physico-chimiques, mécaniques, électriques et thermiques et le procédé de production (conventionnel et solaire).

·       Modéliser et optimiser avec précision la nano et la macro structure du système aérogel/xérogel-métal en fonction des domaines d'application donnés.

·       Utiliser la modélisation dynamique moléculaire pour déterminer les énergies d'activation et les énergies totales associées à l'ajout d'atomes de carbone sur différentes surfaces/interfaces métalliques et carbonés (carbone amorphe et graphitique). À l'échelle atomique, les surfaces énergétiques de la phase intermétallique ainsi que leurs changements structurels en fonction des températures de carbonisation seront modélisées par des simulations « Ab-initio Molecular Dynamics » (AIMD) basées sur la « Density Functional Theory » (DFT) afin de prédire avec certitude les propriétés de l'aérogel.

Sous la direction de Ange Nzihou, le (la) candidat(e) travaillera au Centre RAPSODEE à IMT Mines Albi pour la production de matériaux utilisant le chauffage conventionnel, et pour leur caractérisation. Un séjour est prévu à l'université de Princeton (USA) pour effectuer et analyser les données  issues du Synchrotron.

CAPACITE ET ATTITUDES :

La pratique avancée de l’anglais (écrit et oral) est nécessaire. Le (la) candidate devra faire preuve d’une grande capacité de synthèse et d’initiative dans la réalisation du projet.

PROFIL RECHERCHE :

Le (La) candidat(e) doit être titulaire d'un doctorat en génie des procédés ou en science des matériaux, ou en chimie ou en physique, et posséder une solide expérience de caractérisation des solides, en particulier des matériaux à base de carbone. Une expérience dans certaines des techniques suivantes, XRD, XPS, TGA, FTIR, sorption de N2, SEM-EDS, HR-TEM, spectroscopie Raman, Synchrotron, et en modélisation sera très appréciée.

AU-DELÀ DE L’ENVIRONNEMENT PROFESSIONNEL, POURQUOI NOUS REJOINDRE ? :

·       Cadre de travail agréable dans un campus de 22 ha

·       49 Jours de congés

·       Possibilité de télétravailler jusqu’à 3j /semaine

·       Restauration administrative sur place

·       Aide à la mobilité durable pour le transport domicile-travail

·       Action sociale (protection sociale complémentaire et aide aux familles)

·       Aide au déménagement

INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES :

·     Nature et durée du contrat :  12 mois

·     À usage interne :

• Catégorie du poste et métier de référence :  Catégorie II, Métier R – Ingénieur de Recherche et Développement

·     Métier(s) de référence des agents pouvant postuler : Toutes catégories

·     Localisation du poste : Albi

·     Date limite de candidature : 25 décembre 2024

·     Date de prise de fonction souhaitée :  1er janvier 2025

·     Les postes offerts au recrutement sont ouverts à toutes et tous avec, sur demande, des aménagements pour les candidates et candidats en situation de handicap

·     Emploi ouvert aux titulaires de doctorat génie des procédés ou de génie des matériaux carbonés avec une première expérience post-doctorale

·     Contacts :

o   Sur le contenu du poste :  Ange Nzihou, ange.nzihou@mines-albi.fr

o   Sur les aspects administratifs/RH: Laura Olivier, laura.olivier@mines-albi.fr