Doctorant en génie des procédés – Électrochimie et énergie durable
Sujet de thèse
« Systèmes électrochimiques auto‑alimentés par micro‑turbines à gaz pour le traitement durable des eaux contaminées »
Thèse financée dans le cadre du programme conjoint CNRS–Université de Sherbrooke sur les technologies durables pour l'eau et l'énergie.
Contexte scientifique
La raréfaction des ressources en eau et la présence croissante de polluants émergents (résidus pharmaceutiques, pesticides, perturbateurs endocriniens, composés per‑ et polyfluoroalkylés – PFAS) constituent des défis majeurs pour les sociétés modernes. Malgré les progrès réalisés dans le domaine du traitement des eaux usées, de nombreux contaminants persistent après les traitements conventionnels et menacent les écosystèmes aquatiques ainsi que la santé humaine. Les procédés électrochimiques avancés figurent aujourd’hui parmi les technologies les plus prometteuses pour la dégradation de ces polluants récalcitrants. Ils permettent de générer in situ des espèces oxydantes très réactives sans ajout de réactifs chimiques et peuvent conduire à une mineralisation complète des contaminants. Toutefois, leur déploiement à grande échelle demeure encore limité notamment par leur consommation énergétique.
Le projet international Turb'Eaux propose une approche innovante visant à transformer cette contrainte en opportunité. L’idée consiste à valoriser les gaz produits lors des traitements électrochimiques (hydrogène, oxygène et gaz halogénés) au moyen d’une micro‑turbine capable de convertir leur énergie en électricité. À terme, cette stratégie pourrait permettre de réduire significativement la consommation énergétique nette du procédé et contribuer au développement de systèmes de traitement des eaux à faible empreinte carbone.
Objectifs de la thèse
- Concevoir et optimiser un électrolyseur favorisant simultanément les transferts de matière, la dégradation des contaminants et la récupération des gaz ;
- Étudier l'influence des paramètres opératoires (densité de courant, géométrie du réacteur, composition des effluents, conditions hydrodynamiques) sur les performances de traitement et la production de gaz ;
- Caractériser qualitativement et quantitativement les gaz produits au cours de l’électrolyse ;
- Établir des corrélations entre efficacité de dépollution, rendement électrochimique et potentiel de valorisation énergétique ;
- Développer des modèles électrochimiques et hydrodynamiques couplés permettant de prédire le comportement du procédé ;
- Participer à l'intégration du système avec une micro‑turbine à gaz développée par les partenaires canadiens afin d...