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Sciences pour l'ingénieur >> Chimie
2 proposition(s).

Développement de composants métalliques par stéréolithographie - Application au cuivre pour le domaine de l'énergie

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Recyclage et Valorisation des Matériaux

Matériaux, Photochimiste

01-09-2019

SL-DRT-19-0751

marilyne.roumanie@cea.fr

La stéréolithographie (SLA) est un procédé de fabrication additive robuste qui s'appuie sur la réaction de photopolymérisation. Plus spécifiquement, la SLA métal fait intervenir une résine photoréticulable associée à une poudre métallique. Dans ce procédé, le polymère confère une tenue mécanique suffisante à la pièce lors de sa fabrication. Ce polymère est ensuite éliminé thermiquement, étape de déliantage, puis la pièce est consolidée par frittage. Cette technologie a l'avantage, par rapport à la fabrication additive par fusion sur lit de poudre, d'être versatile en terme de matériaux, de s'appuyer sur le savoir-faire de la métallurgie des poudres en terme de déliantage/frittage et d'être facilement intégrables par les industriels de ce domaine. Le cuivre est un métal d'intérêt pour l'énergie de par ses propriétés thermique (385 W/m.K) et électrique (59,6 x 106 S.m-1) élevées. La mise en forme par fabrication additive de ce métal offre la possibilité de concevoir de nouvelles géométries d'échangeurs thermiques, de convertisseurs électriques ou de créer des pièces spécifiques pour les transistors ou l'électronique de puissance. L'objectif de la thèse est de maîtriser l'impact du procédé de stéréolithographie (formulation, interaction lumière/matière, traitement thermique) sur les propriétés thermiques et électriques du cuivre sur pièces massives et architecturées. Pour cela, il est nécessaire de comprendre le rôle de la formulation sur le taux de réticulation et les propriétés mécaniques à cru, d'établir des liens entre taux de réticulation et décomposition des résines chargées pour limiter les risques de fissures liées à l'étape de traitement thermique, et de définir les relations entre les propriétés thermique et électrique du cuivre sur objets simples et structurés en fonction du taux de contamination en éléments légers, de la microstructure et de la densité des objets.

Optimisation de la qualité du biopétrole obtenu par liquéfaction hydrothermale de micro-algues : étude de l'influence de la composition biochimique des micro-algues

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de ThermoConversion de la Bioressource

Master 2R ou école d'ingénieur spécialité : Chimie organique ou analytique ou génie des procédés, un stage précédent sur la conversion de la biomasse serait un plus.

01-09-2019

SL-DRT-19-0826

anne.roubaud@cea.fr

Les µalgues sont étudiées comme ressources à haut potentiel pour la substitution de carburants d'origine fossile en s'appuyant sur la photobioconversion du CO2. Dans cette filière dite de 3e génération, diverses voies de conversion en biocarburant sont à l'étude, comme par exemple la valorisation de la fraction oléagineuse des algues mais aussi la conversion de la biomasse algale entière directement en bio-pétrole par liquéfaction hydrothermale. C'est ce dernier procédé, aujourd'hui considéré selon nos estimations (Delrue et al., 2012, 2013, Hognon et al. 2015a, 2015b) comme l'un des plus viables sur le plan technique, économique et environnemental, qui nous intéresse ici. La conversion de la matière organique se fait alors en milieu aqueux à température modérément élevée (280-400°C) et sous-pression (8-25 MPa). Les produits obtenus sont un bio-pétrole brut, qui concentre le carbone et l'essentiel du contenu énergétique initial des algues, une phase aqueuse contenant la fraction minérale (dont les éléments fertilisants azotés et phosphorés utiles pour la production des algues) ainsi que des espèces organiques résiduelles, et enfin un gaz en quantité minoritaire constitué de CO2 quasi-pur. L'objectif de ce travail de thèse est d'établir les relations entre la composition du biopétrole obtenu par liquéfaction hydrothermale et la composition des µalgues matières premières. Pour cela, il s'agira de convertir des lots d'algues de compositions maitrisées en lien avec le choix des souches de µalgues et aussi leurs conditions de culture. En effet, la composition biochimique d'une µalgue varie fortement en fonction des conditions de sa culture et du moment de la récolte. Le travail de thèse sera réalisé au moyen d'essais expérimentaux disponibles au laboratoire, réacteur batch de type autoclave ou pilote en continu. L'objectif est de déterminer les conditions optimales pour la conversion d'une biomasse algale en terme de conditions procédés mais aussi de composition de biomasse, c'est dire une sélection de souche et de conditions de culture associée; mais aussi d'aboutir à un mécanisme réactionnel permettant une première simulation de ce procédé de liquéfaction hydrothermale appliqué aux micro-algues. Ce travail permettra ainsi d'optimiser les conditions du procédé et son efficacité. Le travail de thèse donnera lieu à des échanges avec les différents partenaires du projet ANR Rafbioalg notamment IRCELYON qui intervient en parallèle sur le raffinage des biohuiles et le CEA DPACA pour la partie ressource algale pour la sélection, la caractérisation de la biomasse.

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