Depuis une dizaine d'année, le Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP) a développé une expertise, reconnue internationalement, de développement de procédés métallurgiques pour produire des métaux à partir de plantes, dite hyperaccumulatrices. Cette filière innovante, appelé agromine ou metal-farming, est en cours de déploiement à l'échelle industrielle (de l'ordre de la tonne de nickel produite), avec le soutien de grandes entreprises.
L'agromine offre une alternative plus vertueuse aux méthodes extractives traditionnelles. Cependant, l'efficacité des procédés hydrométallurgiques utilisés reste perfectible. En particulier, la quantité d'effluents solides et liquides est un frein majeur. Intégrer des étapes telles que la nanofiltration et l'échange d'ions pourrait permettre d'améliorer les rendements, réduire les impacts environnementaux et valoriser davantage les co-produits. Dans cette optique, l'approche intégrée de la modélisation des procédés hydrométallurgiques est indispensable pour optimiser la transformation de la biomasse.
Les axes scientifiques développés sont les suivants :
1. Modélisation des spécificités de ces procédés : les solutions lixiviées issues de l'agromine présentent des caractéristiques singulières (pH faible, force ionique élevée, complexes, autres éléments). Le logiciel PhreeqC pourra être utilisé pour modéliser la thermodynamique et la spéciation chimique des solutions électrolytiques.
2. Développement de modèles d'opérations unitaires : en plus d'utiliser des modèles précédemment développés d'opératoires unitaires (nanofiltration, échange d'ions), il pourra être pertinent d'en créer de nouvelles en se basant sur des approches d'équilibre thermodynamiques et/ou cinétiques. La validation pourra s'appuyer sur des équipements expérimentaux (pilote de nanofiltration, colonne d'échange d'ion notamment).
3. Évaluation et optimisation des architectures de procédés : utilisation d'Aspen Plus pour modéliser différentes configurations de procédés et analyser les gains en rendement matière et consommation d'énergétique.
4. Aspects environnementaux et économiques : évaluation des performances environnementales avec une méthodologie s'inspirant de l'Analyse du Cycle de Vie (ACV ex ante) et identification des leviers technico-économiques pour réduire les coûts et les impacts environnementaux.
Début de la thèse : 01/10/2025
Le candidat ou la candidate devra avoir de solides bases en génie des procédés/génie chimique, titulaire d'un diplôme d'ingénieur ou de master dans le domaine. Des connaissances et une affinité pour la modélisation de procédés, la programmation appliquée sont requises. Des connaissances en chimie des solutions serait un plus. Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master/d'ingénieur français ou étranger, …) justifiant d'un parcours remarquable. Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter a minima :
* le CV du candidat et lettre de motivation
* les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
Les éléments suivants sont les bienvenus :
* des lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
* des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à l'adresse suivante : Co-directeur de thèse Rémi DEMOL : remi.demol@univ-lorraine.fr #J-18808-Ljbffr
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