Doctorant (H/F) : Récupération et valorisation du vanadium de lixiviats de déchets

Informations générales
Intitulé de l'offre :
Doctorant (H/F) : Récupération et valorisation du vanadium de lixiviats de déchets

Référence : UMR5257-DAMBOU-010

Nombre de Postes : 1

Lieu de travail :
CHUSCLAN

Date de publication :
mercredi 15 mai 2024

Type de contrat :
CDD Doctorant/Contrat doctoral

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail :
Temps complet

Rémunération :
2 135,00 € brut mensuel

Section(s) CN :
Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

Description du sujet de thèse

Contexte
Le vanadium est un métal utile à la fabrication d'alliages résistants pour les besoins de secteurs spécifiques tels que l'aéronautique ou le nucléaire. Des développements récents ont élargi son intérêt à d'autres domaines grâce à ses propriétés optiques et électrochimiques. Sa production actuelle provient principalement de titanomagnétites vanadifères et de scories d'acier. D'autres sources minoritaires existent, par exemple en co-produit d'autres éléments (Fe, U, Al, P, Pb, Zn) ou en revalorisation de déchets issus des résidus pétroliers. Plus récemment a été proposé le recyclage de catalyseurs, bien qu'encore peu développé et presqu'exclusivement à l'échelle laboratoire. Cependant, ni la France ni l'UE n'ont accès aux ressources primaires, concentrées dans quelques pays. Il est donc essentiel de prévoir des voies d'approvisionnement en V secondaires permettant la sécurisation de cette ressource.
Projet: Le travail de thèse a ainsi pour objectif d'étudier diverses pistes de récupération du V à partir de déchets disponibles à l'échelle régionale et/ou nationale. Il se déroulera en 4 étapes, en commençant par une analyse bibliographique des voies de séparation pré-existantes en fonction du type de déchet. Ensuite, des déchets réels fournis par des industriels (catalyseurs, alliage TA6V) ou des laboratoires académiques (électrodes de batteries) seront caractérisés afin de déterminer le meilleur pré-traitement (grillage puis lixiviation en milieu acide ou basique). En complément, des expériences se feront sur des simulants/modèles synthétisés selon des modes opératoires disponibles dans la littérature. Les concentrations des ions solubilisés lors de la lixiviation seront déterminées par ICP-OES ou ICP-MS. De par ses quatre états de valence stables en milieu aqueux, la spéciation du vanadium varie fortement en fonction de la composition des déchets, du traitement thermique ou du milieu de lixiviation. La spéciation du vanadium sera donc systématiquement déterminée par UV-vis et/ou IR, complétés par des logiciels de modéli-sation type JChess ou PHREEQC. Le vanadium sera finalement séparé des autres éléments pré-sents par extraction liquide-liquide en faisant varier différents paramètres (pH, nature et con-centration de l'extractant, diluant utilisé). En fonction des résultats, des extractions solide-liquide, par exemple avec des fibres polyamidoximes[4], seront aussi testées. L'extraction compétitive ou synergique d'autres ions présents sera quantifiée et des méthodes seront développées pour purifier le vanadium, par exemple par désextraction sélective ou à l'aide d'agents complexants en phase aqueuse. La forme chimique du composé de vanadium final ainsi que sa pureté seront déterminées selon l'utilisation envisagée pour le V recyclé (e.g. V2O5 pour les matériaux de batteries). Pour ce faire, de nouveaux matériaux d'électrodes pourront être préparés par des collaborations académiques afin de qualifier le V issu du recyclage.

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'économ