Thèse Approche Intégrée du Traitement des Déchets d'Une Ville Design et Optimisation d'Un Procédé de Valorisation Multi-Déchets pour une Production Multi-Vecteurs H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut National Polytechnique de Toulouse École doctorale : MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés Laboratoire de recherche : LGC - Laboratoire de Génie Chimique Direction de la thèse : Catherine AZZARO-PANTEL ORCID 0000000158325199 Début de la thèse : 2026-10-01 Sujet de thèse 2026 - CEA Liten / GRDF/ Laboratoire de Génie Chimique

Approche intégrée du traitement des déchets d'une ville : design et optimisation d'un procédé de valorisation multi-déchets pour une production multi-vecteurs

A l'échelle d'une ville, différents déchets (ménagers, composts, boues de station d'épuration, déchets verts, plastiques non recyclés, huiles usagées, métaux, verres, autres) sont produits avec des saisonnalités et des contenus carbone variables au cours du temps. Ces déchets sont aujourd'hui valorisés, et pour certains, incinérés ou enfouis. D'autres voies de valorisation soutenables telles que la pyrogazéification, la gazéification hydrothermale ou la méthanisation peuvent être envisagées.

De nombreuses études scientifiques portent principalement sur la valorisation d'une typologie de déchets [1] [2] [3] [4] ou sur le fonctionnement d'un couple technologies/déchets sans réelle prise en compte de l'intégration territoriale des filières, de la variabilité des gisements et ni d'une évaluation systémique [5]. L'analyse des flux de déchets d'une ville dans son ensemble peut cependant permettre d'identifier des synergies entre différentes typologies de déchets et de valoriser au mieux ces déchets pour réduire les recours aux énergies fossiles [6].

Dans ce contexte, un verrou scientifique majeur réside dans le développement d'une approche intégrée permettant de modéliser, optimiser et évaluer des systèmes multi-déchets et multi-vecteurs à l'échelle territoriale. L'objectif de la thèse est d'étudier la valorisation des déchets d'une agglomération en s'adaptant aux fluctuations saisonnières de la production de déchets, de la typologie des déchets et de la demande locale en énergie (chaleur, électricité, gaz). La thèse prendra en compte le cadre réglementaire (Directive Européenne Déchets, loi AGEC, RED III [7] notamment) et les aspects technico-économiques et environnementaux. Elle s'appuiera sur l'étude d'un à trois territoires représentatifs et visera l'établissement d'une méthodologie d'étude applicable à tous types de territoire.

La progression suivante est anticipée pour les travaux de thèse :

- Identification d'un territoire d'étude : établissement d'une typologie de territoire en lien avec la production et la gestion des déchets. Collecte de données et reconstitution des séries de données.
- Typologie des déchets : analyse des gisements, de leur disponibilité, de la concurrence avec d'autres usages, de leur saisonnalité, de leur composition, de la réglementation afférente.
- Étude bibliographique : analyse de l'état de l'art sur la valorisation multi-déchets, les technologies de conversion (méthanisation, pyrogazéification, gazéification hydrothermale, incinération), de leur capacité de flexibilité opérationnelle, ainsi que sur les approches de modélisation intégrée et d'optimisation territoriale (MILP, modèles multi-échelles ...)
- Identification et Simulation statique des procédés de valorisation (bilans matière et énergie, calcul des besoins en utilités pour le fonctionnement du procédé).
- Simulation et optimisation dynamique de type MILP (Mixed Integer Linear Programming) des flux de déchets, de leurs voies de valorisation et des demandes en énergie, intégrant des indicateurs technico-économiques et environnementaux Le modèle MILP s'appuiera sur les performances issues des simulations procédés pour représenter les arbitrages entre technologies et déterminer les configurations optimales du système de valorisation multi-déchets.
- Evaluation des scenarios : analyses technico-économiques et environnementales des solutions optimisées, permettant la comparaison et la hiérarchisation des configurations de systèmes de valorisation.
Collaboration CEA-GRDF-LGC

Les candidatures sont à adresser à Cécile Diamantis (****@****.**), Pierre-André Maitre (****@****.**) (encadrement de la thèse) et Catherine Azzaro-Pantel (****@****.**) (direction de thèse).

CEA-GRDF-LGC Collaboration

Applications should be sent to Cécile Diamantis (****@****.**) and Pierre-André Maître (****@****.**) , as well as Catherine Azzaro-Pantel (****@****.**)

- Formation de niveau Master 2 ou diplôme d'ingénieur
- Profils recherchés : génie des procédés, énergétique, mathématiques appliquées, optimisation, génie industriel....
- Connaissances des procédés et de la technico-économie
- Appétence pour le calcul scientifique, l'analyse des résultats de simulation et la compréhension d'éventuels problèmes d'optimisation
- Maîtrise d'outils de programmation scientifique.
- Capacité d'autonomie, curiosité scientifique
- Dynamisme et bon relationnel pour le travail en équipe.