Thèse Catalyseurs à Base de Biochar Multifonctionnels une Solution Holistique pour le Contrôle de la Pollution par les Hap et la Capture du Carbone H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut National Polytechnique de Toulouse École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Laboratoire de recherche : LCC - Laboratoire de Chimie de Coordination Direction de la thèse : Philippe SERP ORCID 0000000320593424 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-10-01T23:59:59 Ce projet propose une nouvelle génération de catalyseurs à base de biochar multifonctionnels capables d'adsorber, de dégrader catalytiquement et de minéraliser simultanément les HAP d'origine pétrolière lors d'un traitement thermique à basse température, tout en retenant une fraction stable de carbone dans le sol assaini. Grâce à une conception intégrée des catalyseurs, à l'ingénierie des réactions et à l'analyse du bilan massique du carbone, cette recherche vise à établir une plateforme de dépollution durable, associant la réduction de la pollution à une séquestration durable du carbone. Les sols contaminés par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituent un problème environnemental majeur en raison de leur toxicité, persistance et faible biodégradabilité. Les technologies conventionnelles telles que la bioremédiation ou la désorption thermique présentent des limitations en termes de temps de traitement, efficacité sur les composés lourds et consommation énergétique.Les biochars sont des matériaux carbonés poreux présentant une forte surface spécifique, une stabilité chimique élevée et une capacité d'adsorption importante. Lorsqu'ils sont imprégnés de métaux de transition, ils peuvent agir comme supports catalytiques efficaces pour les réactions de craquage, de reformage et de décomposition thermique des hydrocarbures.Dans ce contexte, le développement d'un procédé catalytique combinant adsorption, conversion thermique et stabilisation du carbone représente une approche innovante pour la remédiation des sols tout en favorisant la séquestration du carbone. Ce projet vise à développer et évaluer des biochars catalytiques imprégnés de métaux pour la dégradation des HAP dans des sols contaminés en réacteur fixe à pression atmosphérique. Les objectifs spécifiques sont :Concevoir des biochars fonctionnalisés (Fe, Ni ou bimetalliques) adaptés à la catalyse des hydrocarbures.Étudier la conversion catalytique des HAP en produits gazeux et condensables à température modérée.Quantifier les bilans de carbone (gaz, liquides, solide, coke résiduel).Évaluer la stabilité et l'évolution du catalyseur dans le temps.Identifier les conditions optimales pour une dépollution efficace avec valorisation énergétique et maintien du carbone stable dans le sol. Le travail expérimental sera réalisé en réacteur fixe opérant à pression atmosphérique.Préparation de sols modèles contaminés et sols réels enrichis en HAP (phénanthrène, pyrène, etc.).Synthèse de biochars à partir de biomasse lignocellulosique, suivie d'une imprégnation métallique (Fe, Ni ou Fe-Ni).Caractérisation des matériaux (BET, SEM-EDS, XRD, XPS, Raman, CHNS).Réalisation d'essais de traitement thermique sous atmosphère inerte (N) ou contrôlée.Analyse des produits :Phase solide : GC-MS, TOC, CHNS, TGAPhase gazeuse : GC-TCD/FID (H, CO, CO, CH)Phase liquide : GC-MSÉtablissement de bilans de masse et de carbone pour identifier les voies réactionnelles.Étude de la désactivation et de l'évolution du catalyseur.

Cette bourse PTDF est allouée à M. Baba Sadiq.

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