Vers le recyclage chimique des déchets plastiques : compréhension de l’hydrodéchloration des huiles de pyrolyse des plastiques

Dans un contexte d’intérêt croissant pour les solutions d’économie circulaire, le recyclage chimique par pyrolyse est une voie prometteuse pour convertir les déchets de plastique et de pneu en huile de pyrolyse puis à nouveau en monomères et/ou bases chimiques dans des procédés de vapocraquage ou de raffinage.
Toutefois, la présence de chlore dans les huiles de pyrolyse induit des problématiques importantes pour les procédés de valorisation aval : désactivation des catalyseurs, encrassement et corrosion. Ainsi, la déchloration par hydrotraitement des huiles de pyrolyse est une étape de purification nécessaire en amont des procédés de valorisation.
En raison de la présence de divers contaminants (azote, soufre, oxygène) et de produits de craquage (oléfines, dioléfines) dans les huiles de pyrolyse, les réactions de déchloration sont fortement impactées par des effets de matrice, mettant par exemple en jeu des phénomènes d’adsorption compétitive entre réactifs et de recombinaisons d’HCl avec des oléfines ou des composés azotés. La compréhension de ces phénomènes apparait comme un enjeu essentiel pour désigner des formulations innovantes de catalyseurs et des schémas procédés dédiés, ainsi que pour la modélisation cinétique des réactions d’hydrodéchloration d’huiles de pyrolyse.
Cette thèse s’attachera ainsi à approfondir notre compréhension des cinétiques de réaction d’hydrodéchloration et des effets de matrice associés. Pour cela, la thèse comprendra deux parties focalisées sur l’expérimentation et la modélisation cinétique des données de test obtenues. L'expérimentation sera réalisée sur un pilote continu à l’IFPEN pour l’étude de la réactivité, de la cinétique et des effets des conditions opératoires sur différentes réactions. Les expériences seront réalisées avec plusieurs molécules modèles (composés organochlorés, oléfiniques et azotés), et transposées sur une charge réelle d’huile de pyrolyse de plastiques. Des techniques analytiques avancées seront utilisées pour caractériser les charges et les effluents. Un modèle numérique et mathématique permettra enfin de rationaliser les cinétiques et les effets de matrice entre les molécules puis de transposer les connaissances obtenues à l'hydrotraitement de charges réelles.

Mots clefs : économie circulaire, huile de pyrolyse, déchloration, catalyse, cinétique

• Directeurs de thèse    Prof. Melaz TAYAKOUT, LAGEPP, Université Lyon 1, & Dr. Gerhard PIRNGRUBER, IFPEN, ORCID: 0000-0003-0688-425X
• Ecole doctorale    ED206, Ecole Doctorale de Chimie de Lyon, Université Lyon 1
• Encadrant IFPEN    Dr Minh Tuan NGUYEN, ORCID: 0000-0003-1284-9354
• Localisation du doctorant    IFPEN, Solaize, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024 (4 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Génie chimique, Génie de procédés
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)
• Autres qualifications    Connaissances en cinétique avec aptitude et intérêt pour la catalyse hétérogène. Connaissances en modélisation mathématique sont un plus.

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