Doctorant (H/F) : Etude de résines pour la récupération des platinoides contenus dans des effluents industriels

Les missions du poste

Sujet de thèse
Contexte
La récupération des métaux d’intérêt présents dans des déchets électroniques (DEEE) est au cœur des enjeux actuels en matière de recyclage et de sécurisation des approvisionnements. Nos équipes (LHYS à l’ICSM et LPSD au DMRC) sont respectivement centrées sur des thématiques de récupération des métaux précieux, et de développement de nouveaux procédés de séparation. Dans ce cadre, nous avons étudié l’extraction sélective du palladium à partir de lixiviats (solutions issues de la dissolution plus ou moins sélective) de DEEE, et montré que certains dérivés de la famille des malonamides peuvent présenter d’excellentes propriétés (affinité et sélectivité). Ces molécules peuvent être intégrées sur support solide, en appliquant les méthodologies développées pour la décontamination des effluents aqueux radioactifs. Les premiers résultats obtenus ont permis le dépôt d’une demande de brevet, et l’application des résines préparées au traitement d’effluents industriels est en cours d’étude au laboratoire.

Projet: La thèse proposée a ainsi pour objectif d’étudier le mécanisme de récupération sélective des différents éléments du groupe du platine, ainsi que les problématiques liées aux interactions entre ces cations d’intérêt et les autres ions présents dans les effluents industriels traités. En particulier, les interactions entre différents cations métalliques et les réactions redox associées feront l’objet d’une étude détaillée.
Le travail consistera à préparer les résines, et étudier leur fonctionnement en milieux simulé puis réel. Plusieurs tâches seront donc à consiéder :
- Les greffons organiques spécifiques aux éléments cibles seront préparés en quelques étapes simples et bien décrites à partir de matières premières commerciales ;
- Les supports solides seront sélectionnés parmi les produits industriels disponibles ;
- Les matériaux incorporant les greffons seront préparés et complètement caractérisés (MEB, BET, taux de fonctionnalisation) ;
- Les capacités de décontamination des matériaux sur effluents simulés seront évaluées, en fonction des différents paramètres (composition des solutions multimétalliques, taux de fonctionnalisation, greffon, température) et les métaux récupérés seront quantifiés (ICP-AES, COT).;
- Le mécanisme de récupération des platinoïdes sera complètement élucidé, en insistant sur la spéciation des métaux récupérés (en solution et sur le solide) ;
- Les limites et potentialités des matériaux en fonction des différents effluents industriels disponibles seront finalement établies.
Pour cette étude, les laboratoires LHYS et LPSD disposent de moyens d’élaboration et de caractérisation des greffons (RMN liquide, UHPLC/MS) caractérisation des solides (MEB, granulomètre laser, BET, ATG, RMN solide) et d’analyses chimiques en solution (chromatographie ionique, ICP-AES). L’ensemble des travaux seront conduits sur le site nucléaire de Marcoule, sur les installations de l’ICSM et de HERA.
Ce sujet s’adresse à un(e) ingénieur(e) chimiste ou équivalent, préférentiellement diplômé d’un Master Recherche, possédant de bonnes connaissances en chimie générale, et attiré par un sujet appliqué, à l’interface entre chimie moléculaire, chimie de coordination, chimie des solutions, caractérisation analytique et génie chimique.

Contexte de travail

La thèse se déroulera au sein de l'Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM), au LHyS, le Laboratoire des systèmes hybrides pour la séparation (https://icsm.fr/lhys.html), qui cherche à développer de nouvelles approches dans le domaine de l’économie circulaire, en préparant des composés de métaux à haute valeur ajoutée à partir de déchets, en tenant compte des contraintes économiques et écologiques. La thèse est financée par le CNRS, dans le cadre d'un projet collaboratif impliquant une PME du recyclage et le CEA : Le projet MOTRIS (MOdernisation du Traitement et Recyclage Innovant de métaux critiques et Stratégique), porté par l’entreprise Sovamep basée à Muret (Haute-Garonne), a été retenu dans le cadre du plan FRANCE 2030 lancé par le Ministère de l'Industrie. Ce projet ambitieux a pour objectif de moderniser les chaînes de recyclage du titane et des cartes électroniques de l’entreprise, afin de recycler efficacement des déchets industriels, contribuant ainsi à l'économie circulaire et à la réduction de la dépendance aux matières premières importées.

Contraintes et risques

Connaissance du risque chimique souhaitée.