Captage des PFAS par fractionnement par mousse : Etude Expérimentale, Modélisation et Chémoinformatique

Contexte et objectifs : Les PFAS (pour « per- and polyfluoroalkyl substances»), constituent un groupe de composés chimiques de synthèse qui montrent des propriétés exceptionnelles, notamment un caractère omniphobique ainsi qu’une très haute résistance autant chimique que thermique. Néanmoins, cette haute stabilité leur vaut leur surnom actuel de « polluants éternels » car ils montrent une très faible dégradabilité biologique ou chimique, ce qui rend ces composés persistants dans l’environnement. Parmi tous les composés formant cette grande famille (plus de 4 700 composés selon l’OCDE), ce sont les PFAS non-polymériques à chaîne courte qui nous intéressent, particulièrement les acides per- et polyfluoroalkylés, ceux dont la réglementation est plus focalisée en raison de leur potentielle toxicité. 

Les technologies actuelles permettant de capter ces PFAS sont nombreuses (e.g. sorption, osmose inverse, filtration membranaire, fractionnement par mousse) mais restent toutes perfectibles et nécessitent encore de la recherche pour comprendre les phénomènes mis en jeu. Dans ce projet, nous proposons de se concentrer sur une de ces technologies, le fractionnement par mousse. C’est un procédé physico-chimique dans lequel les composés tensioactifs sont extraits d’une solution (généralement aqueuse) par l’injection de gaz, qui est devenu une technologie de plus en plus intéressante pour le traitement des polluants récalcitrants dans l’eau. Pour maitriser cette technologie, il est donc très important de pouvoir prédire et contrôler la quantité et la qualité de mousse produite lors de la captation.
 
Programme : Nous proposons une approche en deux étapes : une étape expérimentale suivie d’une étape de modélisation. Premièrement, il faut établir un plan d’expériences permettant d’obtenir une cartographie de l’impact des paramètres physico-chimiques et compositionnels pertinents dans le processus d’adsorption des PFAS. Pour cela, il nous faudra analyser la stabilité de la mousse, la capacité de moussage, la qualité de la mousse ainsi que le nombre et distribution de tailles des bulles. D’autres paramètres tels que le temps de bullage, le débit de gaz injecté ou la composition des phases impliquées seront aussi étudiés. Ensuite, ces données expérimentales permettront de proposer une étude physico-chimique qui s’appuiera sur une modélisation afin d’arriver à une meilleure compréhension physique de ce phénomène de moussabilité. Des outils issus de la Chémoinformatique pourront être mis en œuvre pour établir des modèles prédictifs, notamment des modèles QSPR (pour « quantitative structure-property relationship ».

Mots clefs: Fractionnement par mousse, PFAS, expérimentale, modélisation, chémoinformatique, QSPR. 

• Directeur de thèse    Dr Christophe PREUX, IFPEN, ORCID : 0000-0002-7528-9270  
• Ecole doctorale    Sorbonne Université, ED 388
• Encadrant IFPEN    Dr Christian BLAZQUEZ EGEA, ORCID : 0000-0002-1604-8370
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil-Malmaison, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Physico-Chimie, ingénierie chimie ou procédés
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Fort intérêt pour l’expérimentation indispensable et appétence pour la modélisation et la chémoinformatique.

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.