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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Lutte contre le réchauffement climatique: capture du CO2 atmosphérique avec des nanofluides

Spécialité : PHYSIQUE / Physique des liquides

Contact : CARRIERE David,
e-Mail : david.carriere@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 54 89
Laboratoire : NIMBE/LIONS

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 28/05/2021

Résumé :
L'une des voies que le Groupe Intergouvernemental d'Experts sur le Climat encourage fortement pour capturer le CO2 atmosphérique est l'utilisation d'amines liquides, suivie de la récupération et du stockage souterrain profond. Mais l'étape de récupération du CO2 est actuellement trop énergivore. Nous visons à comprendre comment l'ajout de nanoparticules peut mener à une récupération efficace en termes d'émission nettes de carbone.

Sujet détaillé :
Le Groupe Intergouvernemental d'Experts sur le Climat (GIEC) souligne que pour atténuer le changement climatique, nous devons capturer c.a. 100 à 1000 GtCO2 dans le siècle à venir, et atteindre la neutralité carbone en 2050. L'une des voies fortement encouragées par le GIEC est le captage du CO2 par des amines liquides, suivi de sa récupération et son stockage souterrain profond. Mais un problème essentiel rend le procédé actuellement inefficace: la récupération du CO2 est réalisée par chauffage, et est trop énergivore.
Dans ce contexte, nous étudions comment l'ajout de nanoparticules améliore la récupération du CO2 des amines liquides. Ces «nanofluides» ont une efficacité reconnue, mais il y a peu d'indications sur la façon d'atteindre une composition appropriée, et aucun consensus sur le mécanisme d'amélioration. Notre objectif est de remplacer les approches actuelles d'essai-erreur par des lignes directrices rationnelles qui mèneront à la meilleure combinaison nanoparticule + amine liquide.

Le but de ce stage est de prouver / réfuter que la récupération du CO2 est bien décrite par des modèles de nucléation hétérogène de bulles. Ceci nécessitera de : i) réaliser les dispersions de nanoparticules dans les amines liquides, et d'évaluer in situ leur(s) taille(s), leur état de dispersion et leur surface active par diffusion des rayons X ii) mesurer le taux de nucléation des bulles avec un montage de laboratoire dédié iii ) confronter les résultats expérimentaux aux modèles de nucléation.
Techniques utilisées au cours du stage :
Diffusion des rayons X, microscopie optique, théories de la germination

Mots clés : Nanoparticules, chimie des solutions

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