Thèse Décarthe Décarbonation de l'Énergie Thermique par les EnR Ressources Matériaux et Recyclage. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Perpignan Via Domitia École doctorale : Energie et Environnement Laboratoire de recherche : PROcédés, Matériaux et Energie Solaire Direction de la thèse : Regis OLIVES ORCID 0000000303696712 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-05T23:59:59 La décarbonation de l'énergie est un enjeu stratégique en France avec l'objectif national d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050 (SNBC). Même si l'électrification semble une option intéressante pour la décarbonation de la chaleur, les énergies renouvelables thermiques peuvent s'avérer être des solutions bien plus pertinentes. La chaleur qui constitue 50 % de l'énergie finale peut être produite indirectement via le vecteur électricité qu'il aura fallu générer ou directement à partir d'EnR thermique. Ces deux filières mobilisent de grandes quantités de matériaux et, pour certains, pouvant être critiques. Se pose alors la question de la disponibilité de ces matières et donc des ressources minérales dont on dispose et qui proviennent de la mine ou du recyclage. L'objectif de la thèse est de développer de nouveaux indicateurs qui doivent compléter l'analyse de cycle de vie par la prise en compte des questions relatives aux ressources matérielles. Ainsi, outre l'énergie grise, les émissions de CO2 et les pollutions engendrées, il s'agira d'intégrer les notions de disponibilité de la matière, de risques d'approvisionnement, de criticité et de recyclabilité. On s'appuiera sur une approche exergo-économique pour définir la rareté et la recyclabilité des matériaux. Cette analyse à la fois thermodynamique et économique du cycle de vie des matériaux devra conduire à définir des critères relatifs à la préservation des ressources, au recyclage et à la souveraineté énergétique. Pourront en découler des recommandations pour le choix des filières de production de chaleur décarbonée.
Plus précisément, la thèse vise à :
- Identifier les différents potentiels en termes énergétiques, niveaux de température, émissions de CO2 évitées selon les secteurs industriels (métallurgie, chimie, papier-carton, verre), ressources matérielles et de présence ou non d'infrastructures telles que les réseaux de chaleur ;
- Analyser le couplage systémique entre matériaux et procédés de production d'énergie, en particulier thermique ;
- Analyser le cycle de vie des ressources minérales en intégrant leur disponibilité, leur finitude et le recyclage
- Construire des indicateurs objectifs basés sur une approche thermodynamique (rareté thermodynamique, recyclabilité, valeur exergétique des matériaux) au regard de la préservation des ressources naturelles et de la criticité de certains éléments.
- Identifier quels seraient les moteurs et les freins potentiels à l'innovation technologique, en particulier dans le domaine des énergies renouvelables thermiques.
Le but est d'aboutir à un ensemble pertinent de critères et d'indicateurs couvrant les différents aspects relatifs aux ressources matérielles permettant l'exploitation des EnR thermiques pour la décarbonation de la chaleur.
Dans un contexte de transition énergétique, la décarbonation de l'énergie est un enjeu stratégique en France, avec l'objectif national d'atteindre la neutralité carbone d'ici 2050 (SNBC). Or, la chaleur correspond à près de 50 % de l'énergie finale. La décarbonation de la chaleur est abordée de plusieurs façons : électrification des usages thermiques, remplacement des combustibles fossiles par la biomasse, exploitation des énergies renouvelables thermiques telles que la géothermie et le solaire thermique. Ces dernières apparaissent comme l'une des solutions au mix énergétique français et en particulier sur le volet chaleur de l'énergie finale. Il s'agit donc de déployer des technologies adaptées à la production de chaleur industrielle et permettant de réels gains en termes de réduction des émissions de CO2. Le rôle des matériaux critiques dans la transition énergétique conduit à réinterroger les modes de décarbonation en regard des notions de réserves, de ressources et de recyclage. L'objectif de cette thèse est de développer une approche multicritère qui intègre les considérations à la fois techniques et socio-économiques relatives aux matériaux mobilisés pour exploiter les EnR et mener à bien la décarbonation de la chaleur. La thèse s'articulera autour des étapes suivantes :
+ Analyse exploratoire et état de l'art
- Etude des travaux académiques existants, notamment sur les systèmes EnR développés, les hybridations, leurs caractéristiques, les indicateurs pertinents, les ressources matérielles nécessaires, leurs impacts, ...
- Identification des procédés industriels qui peuvent bénéficier de l'hybridation avec des EnR
- Analyse des moteurs et des freins en Occitanie principalement à travers le cadre réglementaire, les données économiques, l'environnement local et en s'appuyant également sur un questionnaire à destination des collectivités.
+ Collecte de données
- Compilation des données quantitatives sur les ressources matérielles à mobiliser pour réaliser les installations EnR hybrides et éventuellement les infrastructures associées tels que les réseaux.
+ Modélisation exergo-économique et analyse comparée
- Modélisation d'écosystèmes industriels représentatifs en Région Occitanie en intégrant des critères multiples : économie d'énergie, émissions de GES, pollutions, coûts, disponibilité de la matière et risques d'approvisionnement, intérêts économiques, rareté thermodynamique, valeur exergétique, substitutions technologiques, taux de recyclage, etc.
- Analyse comparative des chaînes énergétiques et évaluation des gains apportés par l'utilisation des EnR et des impacts relatifs.
- Recommandations en terme de politiques publiques.