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Défis technologiques >> Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets
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Recyclage des polymères fluorés contenus dans les nouvelles technologies pour l'énergie (NTE)

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des technologies de valorisation des procédés et des matériaux pour les EnR

Master 2 sciences des matériaux, chimie

01-10-2021

SL-DRT-21-0502

emmanuel.billy@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

Les polymères fluorés sont aujourd'hui très largement utilisés pour leur propriété de résistance mécanique et chimique et leur durabilité. Les polymères sont incontournables dans le champ des NTE comme les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (membrane Nafion dans les PEMFC), les batteries (PVDF aux électrodes), ou les panneaux photovoltaïques (EVA à l'interface verre cellule). Avec l'avènement des technologies décarbonées la question du recyclage est devenue centrale pour la mise sur le marché de ces technologies. Historiquement, les procédés de recyclage ont été conçus pour le traitement de différentes technologies et le traitement de grands volumes. Ceci a conduit à la mise en place de procédés pyrométallurgiques (haute température) qui sont robustes, mais destructifs et non sélectifs. Dans un contexte contraint par les enjeux stratégique, législatif (taux de recyclage) et environnementaux, il est nécessaire de recycler « plus » et « mieux ». Cette thèse vise à la recherche de nouvelles voies humide ou sèche pour le traitement de composés fluorés. L'utilisation des liquides ioniques pour la solubilisation des polymères sera une voie privilégiée. Leurs propriétés physico-chimiques intrinsèques (pas ou très peu volatils, inflammables et durables), en font des candidats tout désignés pour surmonter les problématiques de sécurité et d'environnement. Le travail de thèse s'articulera en 3 volets. Dans un premier temps, un état de l'art sera réalisé pour l'évaluation des procédés conventionnels et des milieux pour le traitement des composés fluorés. L'état de l'art se resserrera sur les polymères fluorés utilisés dans le champ des nouvelles technologies pour l'énergie (NTE). Une seconde partie traitera de la chimie des polymères et des solvants pour satisfaire à la mise en solution et récupération des polymères par voie humide et sèche. Une troisième partie à caractère fondamental, visera à lier les résultats macroscopiques aux évolutions structurales des polymères.

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Diminution du coût énergétique de la capture du CO2

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire Micro-Sources d'Energie

Master or Engineering degree in Chemistry or Materials Science

01-10-2021

SL-DRT-21-0503

arthur.roussey@cea.fr

Energie verte et/ou décarbonnée dont bioprocédés et valorisation des déchets (.pdf)

La réduction des émissions de CO2 est l'enjeu majeur de notre génération. La transition énergétique vers des sources bas carbone prendra du temps et la capture du CO2 aux sources d'émission ou directement depuis l'atmosphère est une solution de mitigation en fort développement. La capture du CO2 est un procédé cyclique, mettant en jeu une étape de piégeage, suivi d'une étape de régénération pendant laquelle un flux contenant un pourcentage élevé de CO2 est obtenu, puis stocké. Le coût de la capture du CO2, notamment dans le cas de la capture depuis l'atmosphère (~400 ppm), est très élevé (100-400?/tCO2),[1],[2] ce qui est en grande partie dû au coût énergétique élevé de l'étape de désorption et régénération du piège (~1500 kWh/tCO2). L'objectif de la thèse sera de synthétiser de nouvelles polyamines et d'étudier leurs interactions avec le CO2 et l'eau, avec pour objectif de réduire diminuer significativement le coût énergétique de la capture du CO2 et d'améliorer la stabilité thermique des sorbents. [1] K. Z. House, A. C. Baclig, M. Ranjan, E. A. van Nierop, J. Wilcox, et H. J. Herzog, « Economic and energetic analysis of capturing CO2 from ambient air », Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 108, no 51, p. 20428, déc. 2011. [2] M. Fasihi, O. Efimova, et C. Breyer, « Techno-economic assessment of CO2 direct air capture plants », J. Clean. Prod., vol. 224, p. 957-980, juill. 2019.

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