Identification et Modélisation des Conditions de mélange et d’opération de cOdigestion de sous-[...]

INSTITUT POLYTECHNIQUE UNILASALLE; France; Sur place; EUR 24 000 - 30 000; Plein temps

Résumé du poste

Un institut de recherche en ingénierie cherche un doctorant pour travailler sur la co-digestion de sous-produits agricoles. Le candidat développera des modèles numériques multiphysiques et validera les conditions de mélange dans un cadre de thèse CIFRE. Ce rôle implique des compétences en modélisation et une passion pour la recherche appliquée. Vous collaborerez avec des experts et serez impliqué dans la publication scientifique.

Prestations

Financement par CIFRE

Travail dans un environnement de recherche collaboratif

Accès à des ressources de pointe

Qualifications

• Expérience en modélisation multiphysique et rhéologie.
• Capacité à travailler sur des projets de recherche appliquée.
• Compétences en rédaction scientifique et communication.

Responsabilités

• Développer un modèle numérique multiphysique avec OpenFOAM.
• Valider les conditions de mélange à une échelle pilote.
• Rédiger des rapports d'avancement et des articles scientifiques.

Connaissances

Modélisation multiphysique

Analyse des propriétés rhéologiques

Utilisation d'OpenFOAM

Développement de méthodes de mesure

Formation

Doctorat en sciences

Description du poste

Identification et Modélisation des Conditions de mélange et d’opération de cOdigestion de sous-produits agricoles en METhanisation en voie solide continue (IMCOMET)

Topic description

La méthanisation en voie solide constitue une solution prometteuse pour la valorisation énergétique des sous-produits agricoles. La société OCTOMETHA a développé une technologie innovante de méthanisation en voie solide continue, validée sur un pilote industriel de 30 kW, puis sur une unité de kWe à Camps-en-Amiénois (Somme). Cette technologie se distingue par l'absence de broyage préalable et un déplacement naturel de la matière induit par l'évolution de sa rhéologie pendant la digestion anaérobie. L’Institut Polytechnique UniLaSalle et l’université de technologie de Compiègne (UTC) accompagnent la société OCTOMETHA dans la compréhension des mécanismes scientifiques impliqués afin d’optimiser le procédé industriel.

Les travaux antérieurs, notamment la thèse de Manuel Hernandez-Shek, ont permis de caractériser les propriétés rhéologiques des substrats et de développer des méthodes de mesure adaptées. Une étude récente d’Antoine Blondel a analysé la distribution des temps de séjour et l'écoulement des substrats et du lixiviat dans le réacteur. Ces avancées ont montré que la rhéologie des substrats n’est pas le seul paramètre influençant l’hydrodynamique — la cinétique biologique, la taille et la porosité des particules, ainsi que la forme du réacteur, jouent également un rôle déterminant. Il est donc nécessaire d’étudier le processus de digestion anaérobie en voie solide avec une approche transdisciplinaire et multiphysique pour l’optimiser.

Objectifs de la thèse

Cette thèse vise à développer une approche intégrée combinant validation expérimentale à différentes échelles et modélisation multiphysique avancée, afin d'optimiser la co-digestion des sous-produits agricoles dans le procédé OCTOMETHA. Les objectifs sont : (i) identifier les paramètres opératoires clés de la co-digestion en voie sèche continue, (ii) évaluer et quantifier la rhéologie des milieux complexes tout au long du procédé, et (iii) développer un modèle multiphysique avancé pour optimiser ce procédé.

La co-digestion en méthanisation est essentielle pour maximiser la production de méthane et la rentabilité du procédé. Les conditions de mélange seront définies via des plans de mélange, permettant d’établir des conditions optimales testées à une échelle pilote plus grande. La température, en mode mésophile ou thermophile, sera également étudiée à l’aide de réacteurs de laboratoire de 2 à 60 litres.

La caractérisation et l’optimisation expérimentale du comportement rhéologique des mélanges seront essentielles. Il s’agira d’étudier l’évolution des propriétés mécaniques, l’impact de la composition des mélanges, ainsi que les effets d’échelle sur l’écoulement. Ces résultats permettront d’optimiser les conditions de mélange et d’alimentation, puis de valider ces recettes sur un réacteur pilote de 1 m³ pour envisager leur transfert à l’échelle industrielle.

Un modèle numérique multiphysique sera développé avec le logiciel OpenFOAM, intégrant l’écoulement des fluides non-newtoniens, les transferts de masse entre phases solide et liquide, ainsi que l’évolution des propriétés rhéologiques durant la digestion. L’objectif est d’établir des corrélations entre propriétés rhéologiques et performances du procédé, notamment la production de biogaz, la distribution des temps de séjour, et la stabilité hydrodynamique.

Modalités de réalisation de la thèse

Le doctorant sera financé par la société OCTOMETHA dans le cadre d’un dispositif de thèse CIFRE. Il/elle sera inscrit(e) à l’école doctorale Science pour l’ingénieur de l’UTC (ED SPI n° 71) et mènera ses travaux à UniLaSalle (Beauvais), avec des missions ponctuelles dans des établissements partenaires. Il/elle participera à des réunions régulières, rédiger des rapports d’avancement, et contribuera à la valorisation scientifique par des articles et communications dans des conférences nationales et internationales.

Directeurs de thèse

Prof. Thierry Ribeiro, Professeur des Universités, UTC
Dr Laura André, Enseignante-chercheuse, UniLaSalle