Towards carbon circularity via waste py-oil upgrading: understanding and predicting matrix effects

Le projet de thèse se place dans le contexte du recyclage et de la valorisation des produits hydrocarbonés tels que les pneus et les plastiques usagés. Une voie de retraitement possible concerne les pyrolysats issus de ces produits. Ceux-ci, bien que pouvant être jugés comme non conventionnels ont un pouvoir calorifique au moins similaire aux carburants actuels et sont chimiquement stables. Ils peuvent être directement ou indirectement recyclés, moyennant des étapes d’hydrotraitement et fractionnement, vers des carburants d’intérêt, 
Néanmoins, ces pyrolysats contiennent de nouvelles molécules dont il s’avère nécessaire de connaître les modes de réactions et les réactivités/inhibitions croisées en particulier au cours l’étape de purification. L’objectif de la thèse est donc d’identifier les composés les plus réfractaires susceptibles de conditionner la réactivité de ces flux dans l’étape d’hydrocraquage et de fournir les outils de modélisation cinétique et de prédiction de leur transformation en produit valorisables. Un type de composé sera particulièrement ciblé et concerne les molécules azotées dont il est nécessaire de procéder à l’élimination pour maximiser l’activité dans l’étape suivante d’hydrocraquage.
Pour atteindre cet objectif, cette thèse vise à développer une méthodologie d’évaluation de la réactivité des pyrolysats, sous forme de mélanges synthétique, d’abord dans des réacteurs batch ce qui permettra d’établir un modèle cinétique préliminaire. Puis d’affiner les paramètres du modèle pour une mise en œuvre dans un réacteur lit fixe comme cela pourrait être le cas pour une application dans les procédés industriels similaires à ceux existant. Des techniques analytiques avancés seront mises en œuvre pour caractériser les effluents, ainsi que des modèles numérique, mathématique et de génie chimique pointus pour tenter de dégager les diverses contributions à la cinétique intrinsèque comme à la cinétique globale de transformation des impuretés présentes dans les pyrolysats.

Mots clefs: Génie Chimique, Process System Engineering, Cinétique, Catalyse, Energies nouvelles, recyclage, pyrolysats, tests batch, tests lits fixes

• Directeur de thèse    Professeur, THYBAUT Joris, Laboratory for Chemical Technology, Ghent University, ORCID : 0000-0002-4187-7904
• Ecole doctorale    Ghent University, https://www.ugent.be/doctoralschools/en
• Encadrant IFPEN    Docteur, CELSE Benoit, R123, benoit.celse@ifpen.fr, ORCID : 0000-0002-2503-6734
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2023
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Master Génie Chimique ou Process System Engineering
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français indispensable, anglais souhaitable