Développement d'un modèle thermomécanique générique pour les matériaux poreux pyrolysables – PYROMECA

Le phénomène de pyrolyse est central pour les applications à hautes températures faisant intervenir des matériaux polymères. Certaines sont au cœur des préoccupations actuelles telles que la conversion thermochimique de la biomasse pour la production d'énergie et de molécules vertes. Trois communautés ont particulièrement œuvré au développement de connaissances fondamentales sur la pyrolyse : pyrolyse de la biomasse, protection incendies, entrée atmosphérique. Un effort récent a permis de combiner les avancées de ces trois communautés en un modèle générique, mis à disposition dans un logiciel en accès libre. Cependant, un phénomène de tout premier ordre, qui n'a pas fait l'objet de développement fondamentaux par la communauté, est celui de la déformation mécanique liée à la pyrolyse. Un matériau tel que le bois, par exemple, connait une perte de volume de 50% et des contraintes internes telles qu'il s'ensuit une fissuration importante. L'objectif de ce projet est de développer le domaine de la thermomécanique des matériaux pyrolysables, que nous proposons de nommer pyromécanique. Dans cet objectif, nous allons revisiter le séchage haute température afin de prendre en compte la pression exercée par une phase liquide, la thermodynamique de la pyrolyse afin de prendre précisément en compte la pression porale (poromécanique), les déformations élastoplastiques liées à la dilatation mécanique et au retrait. Notre équipe spécialisée dans l'étude des milieux poreux pourra ainsi en combinant utilement l'ensemble de ses expertises produire une nouvelle génération de modèles pour les matériaux poreux pyrolysables par une approche de prise de changement d'échelle. Pour la validation, nous développerons un moyen expérimental innovant, permettant de caractériser in-situ et en temps réel le comportement multi-échelle du matériau dans un tomographe.