CO2 Capture using Nanoporous Adsorbents: A Multiscale Numerical Approach from Molecular Aspects to the Engineering Scale

Capture du CO2 par des Matériaux Nanoporeux: Simulation Moléculaire et Approche Multiéchelles

• Auteur / Autrice : Pablo Grisanti
• Direction : Benoît Coasne
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement
• Date : Inscription en doctorat le 11/10/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux nanoporeux

Simulation numérique

Adsorption et transport CO2

Modèle multiéchelles

Nanoporous materials

Numerical simulation

CO2 adsorption and transport

Multiscale modeling

Résumé

Afin d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, iles méthodes de captation de CO2 dans l'air à l'aide de matériaux nanoporeux apparaissent comme une piste prometteuse. Dans ce contexte, les outils de la simulation numérique permettent de mieux comprendre les phénomènes moléculaires responsables pour le piégeage thermodynamique et cinétique du CO2 dans ces matériaux -- notamment, afin d'assister la conception de systèmes expérimentaux efficaces. L'objectif de cette thèse est double. (1) En utilisant des simulations moléculaires, nous proposons d'identifier les phénomènes microscopiques qui gouvernent la séparation du CO2 au sein d'un matériau nanoporeux. (2) En utilisant une stratégie bottom up, les résultats obtenus à l'aide de simulations moléculaires seront utilsés pour prédire le confinement et le transport des mélanges CO2/N2/H2O à l'échelle macroscopique.

In order to achieve carbon neutrality by 2050, methods for capturing CO2 from the air using nanoporous materials appear to be a promising solution. In this context, numerical simulation tools provide a better understanding of the molecular phenomena responsible for the thermodynamic and kinetic properties of CO2 in these materials - in particular, to assist in the design of efficient experimental systems. The aim of this PhD thesis is twofold. (1) Using molecular simulations, we propose to identify the microscopic phenomena that govern CO2 adsorption within a nanoporous material. (2) Using a bottom-up strategy, the results obtained from molecular simulations will be used to predict the confinement and transport of CO2/N2/H2O mixtures at a macroscopic scale.