Recyclage des métaux critiques de catalyseur : modélisation de la lixiviation et des interactions support/métaux dans un réseau poreux

Contexte : Actuellement, seuls 10 à 20 % des catalyseurs industriels en fin de vie sont réutilisés. Or, ils contiennent des métaux critiques (Ni, Co) et la gestion de ces ressources est de plus en plus tendue et réglementée. Ainsi, le recyclage des catalyseurs émerge comme un défi majeur, tant sur le plan environnemental qu’économique. Le procédé d’hydrométallurgie (incluant la lixiviation, i.e. l’extraction des métaux par un acide) est aujourd’hui incontournable pour le recyclage des métaux. Mais, ce procédé demande à être soigneusement optimisé pour améliorer le taux de récupération des métaux, minimiser l'utilisation de solvants et préserver le support aluminique pour permettre sa ré-utilisation. Cela ouvre la voie à un recyclage en boucle courte, permettant la réutilisation du lixiviat et du support pour créer de nouveaux catalyseurs. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie de modélisation des étapes de lixiviation des catalyseurs sur des structures poreuses complexes pour permettre d’optimiser ensuite la mise en œuvre de ces procédés.
Descriptif : La première étape du travail consistera donc à acquérir les données expérimentales nécessaires à la modélisation (solubilité, cinétique de désorption, caractérisation des supports…) et évaluer l’impact des conditions opératoires sur la lixiviation. Des caractérisations détaillées appuieront ces expérimentations afin de construire et valider un schéma réactionnel. La seconde partie consistera à élaborer un modèle de grain intégrant les cinétiques de lixiviation ainsi que des descripteurs du réseau de pores, notamment la tortuosité.  
Cette offre s'adresse aux candidats intéressés par l'innovation dans le domaine des procédés de recyclage des matériaux et désireux de contribuer à des solutions durables et efficaces dans le domaine de l'hydrométallurgie en particulier.

Mots clefs : Economie circulaire, Recyclage des métaux, réseaux poreux, modélisation

• Directrice de thèse et encadrante IFPEN : Dr Clémence NIKITINE, Ingénieure de recherche, IFPEN, ORCID : 0000-0003-2642-4349 
• Ecole doctorale    ED206 chimie, procédés, environnement, Université Lyon
• Localisation du doctorant    IFP Energies Nouvelles, Lyon, France  
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFP Energies Nouvelles
• Qualifications    Master 2 ou diplôme d’ingénieur en génie chimie ou chimie des matériaux
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR), maitrise du français souhaitable niveau B1  
• Autres qualifications    
  • Appétence pour l’expérimentation et la modélisation.
  • Connaissance d’un langage de programmation requis. 
  • Des connaissances en caractérisation des matériaux seraient un plus

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