Un certain nombre de déchets industriels et ménagers recèlent des métaux d’intérêt économique voire géostratégique, en faible à très faible concentration. Il y a un véritable enjeu socio-économique à pouvoir traiter ces déchets de telle sorte à concentrer ces métaux en vue de leur recyclage. Il se trouve que les systèmes hydrothermaux naturels sont capables de trier sélectivement les éléments chimiques qui sont dilués dans la croûte terrestre. Dans une approche géo-inspirée, nous proposons de développer un procédé hydrothermal de traitement de poudres d’aimant permanent NdFeB afin d’obtenir un produit enrichi en terres rares, principalement Nd, Dy et Pr qui sont tous considérés comme des éléments critiques.
L’idée ici est de développer un procédé hydrothermal permettant de séparer ces phases en condition de chimie douce à partir de poudres d’aimant. La stratégie scientifique suivie va consister à mener des expériences de laboratoire incluant des mesures calorimétriques afin d’aboutir à une description thermodynamique du système. Celle-ci sera implémentée dans un code thermodynamique et hydrodynamique (interface COMSOL) afin d’orienter la stratégie d’optimisation de la séparation et de réaliser un premier changement d’échelle (1g vers 1kg) vers un procédé industriel de faible empreinte écologique. Les résultats de ces travaux pourront ensuite s’appliquer au recyclage d’autres éléments.
La/le candidat(e) recherché(e) possède une formation en chimie - physique avec une affinité particulière pour la modélisation (thermodynamique & hydrodynamique) ainsi que pour l’expérimentation (chimie hydrosolvothermale). Les connaissances nécessaires en géochimie pourront être acquises pendant la thèse.
Contexte de travail
La/le doctorant(e), rejoindra une équipe comprenant un laboratoire de Sciences de la Terre (ISTerre, Grenoble - https://www.isterre.fr/) et un industriel (Cristal Innov – Saint-Hélène du Lac - https://www.cristal-innov.com/fr/) spécialiste de la croissance cristalline en conditions hydrothermales.
Son activité sera partagée entre les deux sites, principalement à ISTerre-Grenoble dans un premier temps (expérimentation/modélisation) puis progressivement à Cristal Innov pour la phase finale de changement d’échelle. Ce projet est financé par l’ANR et implique également le Laboratoire des Multi-matériaux et Interfaces de l’UCLB1 (LMI).
Contraintes et risques
La composante expérimentale de la thèse nécessitera un travail en laboratoire de chimie et la manipulation d'équipements de haute-pression. La/le doctorant(e) suivra donc des formations adaptées. Une formation courte à l'utilisation de COMSOL sera également suivie.
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