Travailler au LCS

[OFFRE DE STAGE] Oxydation partielle photo-assistée du méthane : vers une réaction plus sélective et plus rentable

Aujourd’hui l’humanité a deux priorités majeures qui sont parfois liées : trouver une nouvelle ressource énergétique et contrôler le réchauffement climatique. Parmi les sources énergétiques disponibles, le gaz naturel comme le méthane fait partie des plus abondantes. Ses réserves mondiales prouvées sont en constante progression et correspondent actuellement aux estimations des ressources mondiales en pétrole brut.

Cependant, la difficulté de transport du méthane représente un frein au développement de son commerce international. Par exemple, le transport par méthanier nécessite la liquéfaction du gaz aux environs de -160°C à la pression atmosphérique. Cette solution est préférée pour de grandes distances mais malheureusement elle est peu rentable. En conséquent, et dans plusieurs cas, des millions de tonnes de méthane sont brulés sur place ou relâchés dans l’atmosphère vu le prix élevé du processus de stockage et de transport.

Une conversion chimique du méthane en produit liquide, tel que le méthanol, le formaldéhyde ou l’essence est une des solutions les plus prometteuses pour mieux exploiter ce gaz.

Le majeur défi est que pour la plupart des petits hydrocarbures l’oxydation directe (par O2 humide) n’est pas sélective. La principale raison de l’absence de sélectivité est la nature des radicaux libres qui se produisent durant la réaction et la forte exothermicité des réactions qui favorise la suroxydation. Cette dernière est due au fait que, dans des conditions thermiques (en phase liquide ou gazeuse), l’attaque des espèces oxydantes sur les composés partiellement oxydés se produit plus facilement que sur l’hydrocarbure de départ. L’absence du contrôle s’accentue tant que les produits s’accumulent sur la surface, limitant ainsi la conversion à quelques pourcents, dans la plupart des procédés utilisés.

L’objectif principale de ce projet est d’étudier l’oxydation photo-assistée du méthane, en utilisant des photocatalyseurs (semi-conducteurs) supportés sur des zéolites. Contrairement à l’oxydation du méthane par catalyse thermique à des températures relativement élevées (pour activer le méthane et générer les espèces actives), les photocatalyseurs sont capables de générer des espèces actives oxydantes (radicaux hydroxyles par exemple) à des températures beaucoup moins élevées (température ambiante par exemple). D’autre part, la zéolithe peut améliorer la conversion, en augmentant la surface de contact entre l’alcane en question et la surface du photocatalyseur d’une part, et la sélectivité en favorisant l’adsorption du produit désiré (généralement basique) sur les sites acides de la zéolithe d’autre part (ce qui limite la photooxydation totale).

 

Compétences du candidat

Le candidat doit avoir des connaissances approfondies en catalyse/photocatalyse. Des connaissances en spectroscopie IR, chromatographie gazeuse et/ou spectrométrie de masse seront un plus. Une maitrise de l’anglais est très appréciée.

Stage M2 en photocatalyse

Date envisagé : 01/02/2017 ; durée 5 mois ; indemnités de stage≈550€/mois

Contact : mohamad.elroz[at]ensicaen.fr

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