Offre de thèse : Maitrise des écoulements multiphasiques et mise en œuvre de la photocatalyse en réacteur Taylor-Couette
Résumé
Les procédés exploitant la photocatalyse hétérogène sont une technologie prometteuse dans la mitigation des impacts écologiques. Leurs applications principales sont la dépollution (traitement des eaux usées, la purification de l’air, etc.) et la valorisation du CO2 (croissance de micro-algues, production du H2) (Binjhade et al., 2022 ; Supplis, 2020). Le principe de ce procédé repose sur les propriétés de conduction électrique des semi-conducteurs et exploite des processus dans lesquels la lumière, à une énergie suffisante, interagit avec la surface du semi-conducteur (Figure 1). Pour la dépollution de l’eau, le fluide à traiter est mis en contact avec un catalyseur solide activé par l’action de la lumière permettant ainsi la dégradation des composés organiques présents au sein du fluide. Parmi les matériaux ayant des propriétés photocatalytiques, le dioxyde de titane (TiO2) est le plus utilisé en raison de sa disponibilité, de sa stabilité chimique et de son faible coût.
L’efficacité d’un tel procédé dépend de nombreux facteurs, tels que l’hydrodynamique du réacteur notamment en situation multiphasique (fluide porteur, particules catalytiques, gaz produits) et la chimie, mais au premier ordre, et quel que soit le système physico-chimique considéré, de la transmission de la lumière à l’intérieur du milieu réactionnel en écoulement.
Une marge significative pour l’optimisation d’un tel procédé, commune à tous les systèmes, réside donc dans la capacité à maitriser le transfert radiatif couplé à la dispersion des particules de catalyseur au sein de l’écoulement. L’objectif de la Thèse est donc d’amener une compréhension approfondie des interactions entre l’apport de lumière, les écoulements et le transport des particules réactives afin d’améliorer la conception de ces systèmes hétérogènes et rendre possible leur exploitation à une échelle industrielle.
Profils de candidature recherchée : Master ou Ingénieur
– Génie Chimique
– Mécanique des fluides et Transferts
Encadrement
Sophie Charton CEA/DES/ISEC/DMRC
German Garzon Losik CEA/DES/ISEC/DMRC/STDC/LRVE
Eric Climent Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse
