Postée il y a 20 jours
Les besoins en valorisation de la biomasse devraient croître dans les décennies à venir, en raison du remplacement nécessaire des matériaux et des énergies d'origine fossiles par des dérivés biosourcés. Parmi les technologies prometteuses, la pyrolyse se distingue comme un processus capable de convertir la biomasse ainsi que ses résidus en produits à haute valeur ajoutée tels que le biochar, les gaz et les bio-huiles. Alors que diverses technologies sont d'ores et déjà en déploiement pour différentes applications pilotes et même industrielles, il existe un besoin de modèles numériques robustes et fiables pour optimiser la qualité des produits sortant des réacteurs. Bien que la modélisation des réacteurs à lit fluidisé soit relativement avancée, les réacteurs de type vis sans fin sont assez peu étudiés encore, offrant ainsi une opportunité de développement et de recherche dans le domaine.
La modélisation de la pyrolyse de la biomasse dans un réacteur de type vis sans fin implique de prendre en compte des mécanismes multi-physiques avec un milieu en rotation, comprenant notamment : les interactions entre le gaz et les particules de biomasse, le transport d'espèces, les transferts de chaleur et de masse (y compris le rayonnement), et les réactions chimiques homogènes et hétérogènes. Deux approches de modélisation peuvent être utilisées pour simuler les interactions entre gaz et particules de biomasse : la méthode Euler-Lagrange (CFD-DEM) considère des particules réelles ou des paquets fictifs de particules interagissant les unes avec les autres, mais aussi avec l'écoulement et les parois du réacteur. L'approche Euler-Euler (TFM) considère quant à elle que les phases fluide et solide sont des phases continues inter-pénétrantes, avec des interactions particule-particule et particule-paroi modélisées empiriquement par des termes de fermeture selon la théorie cinétique des écoulements granulaires (KTGF). En ce qui concerne les modèles de cinétique chimique, des cinétiques globales simples peuvent capturer la décomposition de la biomasse en produits primaires (vapeurs condensables, solides et gaz), tandis que des cinétiques de réactions multi-composants et multi-étapes plus complexes, incorporant les ratios de cellulose, d'hémicellulose et de lignine, peuvent capturer de manière plus précise l'impact des différents types de biomasse. Sur la base de ces considérations et de l'état de l'art actuel relatif aux avancées en modélisation, le candidat validera tout d'abord la procédure de modélisation numérique en utilisant des configurations déjà simulées dans la littérature. Ensuite, le candidat qualifiera la procédure numérique mise au point à l'aide des résultats obtenus sur un réacteur de type vis sans fin. Cette validation impliquera la comparaison des résultats de simulation avec un ensemble de données expérimentales afin d'évaluer la robustesse et la fiabilité du modèle, ce qui sera crucial à terme pour optimiser le fonctionnement du réacteur.
Le.a candidat.e devra avoir une expérience préalable en mécanique des fluides numérique (CFD) et en modélisation thermochimique en génie des procédés, avec une maîtrise des outils Ansys Fluent et/ou OpenFOAM et/ou MFiX. Des compétences avérées dans la modélisation des processus de pyrolyse ou de combustion sont attendues. De bonnes compétences en communication écrite et orale en anglais sont également requises.
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Icam Lille collabore avec des institutions de recherche et des entreprises de renommée internationale. Pour ce contrat post-doctoral, le candidat retenu travaillera en collaboration avec l'Icam et le laboratoire TFT de l'ÉTS à Montréal sur un projet dédié aux écotechnologies pour la valorisation de la biomasse.