Une équation d’état pour l’hydrométallurgie

IFPEN a pour ambition de se positionner pour proposer des procédés innovants, plus propres et plus efficaces. La thèse proposée s’inscrit dans le cadre de la mise en œuvre et de l’optimisation de l’extraction liquide-liquide pour la récupération de métaux dans le contexte du recyclage de batteries. A ce jour, il n’y a pas de modèle thermodynamique associé à un simulateur de procédés qui permet de tester des configurations innovantes (nouveaux solvants, nouveaux extractants, etc). La physico-chimie de ces milieux est complexe et a été étudiée par la communauté de la chimie extractive. Cependant, les modèles thermodynamiques pour ces applications restent peu développés. Les modèles existants sont en effet souvent conçus pour des applications en géochimie, où le solvant est essentiellement aqueux. En génie chimique, ils restent très empiriques. IFPEN a une longue expérience avec un modèle issu de la thermodynamique statistique (GC-PPC-SAFT) qui permet de décrire des équilibres de phases, y compris liquide-liquide, de mélanges contenant des espèces polaires et non-polaires, à courte et longue chaîne. Il permet par ailleurs d’être couplé à une méthode de contributions de groupes, ce qui lui confère une capacité prédictive (sans régression sur des données expérimentales). Ce modèle a récemment été amélioré pour mieux rendre compte des équilibres chimiques et de la formation de complexes dans des solvants mixtes contenant des électrolytes. Ce modèle doit être étendu aux mélanges acide-base ainsi qu’aux solvants organiques, pour pouvoir s’appliquer aux besoins de l’extraction liquide-liquide. C’est l’objectif de cette thèse : à terme, ces travaux devraient permettre de décrire de manière prédictive la répartition à l’équilibre des espèces (métalliques ou non) entre deux phases liquides (aqueuse et organique).

Mots clefs: thermodynamique, extraction liquide-liquide, équilibre de phases, équilibre chimique

• Directeur de thèse    Prof Jean-Charles de Hemptinne, IFPEN, jean-charles.de-hemptinne@ifpen.fr, ORCID : 0000-0003-1607-3960 
• Ecole doctorale    ED388, Sorbonne Université 
• Encadrant IFPEN    Dr Tri Dat NGO, ORCID : 0000-0002-2614-7989 
• 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
• Financement    En cours d’instruction (projet européen HORIZON-MSCA-2024-DN-01 si celui-là est accepté) 
• Qualifications    Master en Génie chimique
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    thermodynamique, programmation

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