Domaine, spécialité : Chimie-physique
Mots-Clés : transition énergétique, ciment et béton bas carbone, SAXS, microfluidique, automatisation
Unité d’accueil : NIMBE / LIONS
Résumé
Ce projet vise à adapter un microréacteur à ciment, récemment développé pour l’analyse in situ du durcissement par DRX, afin qu’il soit compatible avec la plateforme automatisée DIADEM FastNano de SAXS. L’objectif est de mieux comprendre l’évolution simultanée de la structure et de la porosité des ciments lors des premières étapes de durcissement, un facteur clé pour la capture du CO₂ et les propriétés mécaniques. Le stagiaire participera au développement technique du microréacteur ainsi qu’à la mise en place de scripts pour la collecte et le traitement automatisés des données SAXS.
Sujet détaillé
La production de clinker de ciment Portland ordinaire (OPC) représente jusqu’à 8 % des émissions mondiales de CO2. Environ 40 % de ce CO2 provient de l’énergie consommée pour chauffer le calcaire et les argiles bruts nécessaires à la production du clinker, tandis que les 60 % restants sont libérés par les carbonates piégés dans le calcaire. Malheureusement, seule une petite fraction de ce CO2 libéré est recapturée lorsque les ciments durcissent au cours des processus d’hydratation standard. Afin de réduire les émissions nettes de CO2, un nombre croissant de chercheurs et de start-ups (par exemple CarbonCure, Fortera) travaillent à la mise en place d’un processus de durcissement du ciment combinant hydratation et carbonatation afin de recapturer le CO2 libéré. Cependant, la carbonatation accélérée du ciment est un phénomène mal compris qui peut se dérouler selon des voies complexes en plusieurs étapes.
En raison de sa densité, de sa dureté et de son opacité, les processus de durcissement du ciment sont extrêmement difficiles à étudier. Pour relever ce défi, notre laboratoire a récemment mis au point un « microréacteur » à ciment qui permet d’analyser en temps réel le durcissement du ciment et l’a utilisé pour étudier l’évolution de la structure des ciments à l’aide de la diffraction des rayons X (DRX). L’objectif de ce stage est d’adapter le microréacteur pour qu’il puisse être utilisé sur la nouvelle plateforme automatisée DIADEM FastNano de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). En plus d’obtenir des informations structurelles par XRD, la SAXS nous permettra de découvrir l’évolution de la porosité des ciments au cours des premières étapes de durcissement, ce qui est crucial pour le transport du CO2 et la résistance mécanique. Le stagiaire nous aidera à développer le matériel du microréacteur pour effectuer l’analyse SAXS in situ et les scripts associés pour la collecte et le traitement automatisés des données SAXS.
Lieu du stage
CEA Saclay, (91) Essonne, France
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Master 2
- Poursuite possible en thèse : Oui
- Date limite de candidature : 2 février 2026
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques : SAXS/WAXS, DRX, impression 3D
Langages informatiques et logiciels : Python, pySAXS
Liens utiles
Site web du laboratoire : NIMBE/LIONS
Page personnelle du responsable de stage : Mark Levenstein