Recyclage du PVC : compréhension et caractérisation de sa dissolution

Recycler nos déchets plastiques impose aujourd’hui de développer des procédés de régénération spécifiques à chacun d’entre eux. Parmi les plastiques, le PVC occupe une place à part, puisqu’il est majoritairement utilisé dans le domaine de la construction, via l’élaboration de produits (fenêtres, revêtements de sol, tuyaux, etc.) aux durées de vie longues. Or, l’évolution de la réglementation européenne au cours du temps a conduit à contrôler, voire interdire, l’usage de certains additifs du PVC largement utilisés dans le passé (stabilisants métalliques, plastifiants de type phtalates). Les déchets à base de PVC collectés aujourd’hui contiennent ces additifs hérités dangereux qui limitent grandement leur recyclage par les techniques actuelles. Pour répondre à cette problématique, la régénération par déformulation est prometteuse : elle consiste à dissoudre le plastique PVC et à extraire la fraction polymère de façon à revenir à une résine la plus pure possible.
L’enjeu de cette thèse est de comprendre et caractériser l’étape de dissolution du plastique PVC, en s’intéressant notamment au comportement des chaînes polymères en présence d’un solvant et d’un jeu de conditions opératoires données (gonflement, désenchevêtrement des chaînes). L’impact sur la fraction polymère du solvant choisi et des additifs présents sera particulièrement étudié, avec une approche méthodique permettant de screener les effets de chacun. Pour cela, après une bibliographie centrée sur la déformulation du PVC (dont solvants et techniques analytiques ad hoc), le candidat combinera stratégies expérimentales, analytiques et calculs (par exemple basés sur les paramètres de solubilité de Hansen) pour qualifier les phénomènes de gonflement et de dissolution lors de l’interaction polymère-solvant, en visant des conditions expérimentales douces, mais en prenant également en compte la toxicité des solvants et leur disponibilité.
Le/la doctorant.e sera responsable de la réalisation des expériences, de la collecte et de l’interprétation des résultats (avec conceptualisation des phénomènes observés), ainsi que de la bonne communication entre les divers acteurs de l'équipe. La stratégie de recherche proposée s'appuiera sur les moyens disponibles à IFPEN et profitera du cadre du PEPR « Recyclage », propice à des contacts académiques externes.

Mots-clés : Polymère, plastique, recyclage, PVC, déformulation, solvant, dissolution, purification, séparation, additif, caractérisation, modélisation.