Identification et quantification universelle des substances perfluorées (PFASs) dans les déchets plastiques et recyclés

Le recyclage des plastiques est l'un des défis de la transition énergétique. Les plastiques sont largement utilisés dans de nombreux domaines (automobile, emballage et habitat) et génèrent une énorme quantité de déchets. Le recyclage mécanique s'accompagnant généralement d'une dégradation des propriétés du plastique, le recyclage chimique (dissolution, dépolymérisation ou conversion) est nécessaire pour développer une économie circulaire, dans laquelle les monomères et/ou polymères purifiés peuvent être utilisés dans des applications similaires à celles du matériau vierge produit à partir de combustibles fossiles. Le produit final chimiquement recyclé devra répondre à des spécifications en fonction de chaque application. Très récemment, la législation (Convention de Stockholm, REACH, ...) pour les matériaux plastiques et en particulier pour les matériaux en contact avec les aliments (FCM) se focalise sur les substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS) en raison de leur persistance et de leur nocivité sur la santé humaine. Ces composés sont principalement utilisés comme ignifugeants, auxiliaires de fabrication, traitement de fluoration et résistants à l'humidité. Cependant, la nature et la quantité exactes des PFASs présents dans les déchets plastiques à recycler sont difficilement estimables et donc largement inconnus. 
Pour relever ce défi, le projet de thèse propose de développer une méthodologie complète pour la spéciation du fluor basée sur l'analyse non ciblée. Elle sera basée sur le développement de méthodes d'extraction pour les PFASs volatils et non volatils dans un ensemble d'échantillons de déchets plastiques associés à des techniques de couplage basées sur la GC et/ou LC avec à la fois une quantification spécifique du F par ICP-MS/MS et une identification par HRMS, potentiellement couplée à une spectrométrie de mobilité ionique. La quantification à l'aide de l'approche du bilan matière du F sera utilisée mais apparaît également comme un verrou à lever. 

Mots clefs: Recyclage du plastique, Spéciation du Fluor, méthodes d’extraction, chromatographie, Spectrométrie de masse haute résolution, Spectrométrie de masse par couplage à plasma inductif, bilan matière

• Directeur de thèse  Dr. Charles-Philippe LIENEMANN, HDR, IFPEN
• Co Directeur externe    Prof. Jörg FELDMANN, Professeur, Université de Graz
• Ecole doctorale    ED206 - Ecole doctorale Chimie, Procédé, Environnement, https://www.edchimie-lyon.fr/
• Encadrant IFPEN    Dr. Fabien CHAINET, Ingénieur de Recherche, Dpt. Caractérisation des Fluides, fabien.chainet@ifpen.fr, 
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France (2/3) et Université de Graz (Autriche) (1/3)
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2023
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Master en sciences analytiques, en sciences chimiques ou spécialité matériaux
• Connaissances linguistiques    Bonne maîtrise du français et de l’anglais 
• Autres qualifications    Solides connaissances en sciences analytiques et plus particulièrement en chromatographie, méthodes d’extraction et spectrométrie de masse (HRMS et ICP/MS). Goût prononcé pour l’expérimentation.