Identification et étude de descripteurs du malaxage d’une pâte de boehmite pour la conception de nouveaux de solides

Le contrôle des propriétés texturales du support d’alumine est un enjeu crucial dans le développement de nouveaux matériaux catalytiques : les propriétés de transport de matière du support sont influencées par la microstructure poreuse et sont critiques lors des étapes d’imprégnation de la phase active, puis au cours des réactions catalytiques. Un support d’alumine est constitué de cristallites élémentaires (quelques Å), qui s’agrègent pour former des agrégats (nm), qui peuvent ensuite s’agglomérer pour former des agglomérats (de 100 nm à 1 µm). C’est l’empilement de tous ces objets qui crée la microstructure poreuse. La préparation des supports est une succession de plusieurs opérations unitaires permettant de passer d’une poudre de boehmite à un support d’alumine mis en forme. Parmi elles, le malaxage a un fort impact sur les propriétés texturales du matériau final. Le couplage de phénomènes physico-chimiques, rhéologiques et hydrodynamiques au sein du malaxeur rend complexe la maîtrise de cette étape. L’objectif de cette thèse est de modéliser les phénomènes impliqués (craquage et agglomération des agrégats, évolution de la rhéologie, …) et de les valider grâce à une expérimentation dédiée et des caractérisations associées (DRX, porosimétrie N2 et Hg, MET, SAXS, DLS , rhéologie, …). Les briques élémentaires développées pourront ensuite être assemblées avec une hydrodynamique complexe afin de simuler un malaxeur. Une comparaison entre le modèle couplé et de l’expérimentation réalisée sur le malaxeur permettra de valider l’approche multi-échelle proposée. Ce travail de thèse contribuera à un objectif de plus grande ampleur : le développement d’un simulateur de malaxeur. Il prédira les propriétés texturales des supports en fonction des conditions opératoires de l’outil et des propriétés du gel considéré. A terme, ce simulateur donnera des pistes d’innovation technologique et opératoire pour améliorer ou développer de nouveaux supports.

Mots clefs : malaxage, pâte, boehmite, alumine, modélisation, caractérisation, propriétés texturales

• Directeur de thèse    Docteur, SCHWEITZER Jean-Marc, IFP Energies Nouvelles
• Ecole doctorale    ED206 Chimie, Procédé, Environnement, www.edchimie-lyon.fr
• Encadrant IFPEN    Docteur, MINIERE Marine, Département Réactions et Modélisation de Réacteurs, marine.miniere@ifpen.fr
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Lyon, France Laboratoire de Physique de l’ENS Lyon, Lyon, France
• Durée et date de début    3 ans, début le 1er décembre 2021 
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Master 2 dans une discipline appropriée (génie chimique, génie des matériaux)
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français indispensable, anglais souhaitable
• Autres qualifications    Bonnes connaissances en modélisation (programmation Fortran, C++…)