Offre de stage M2: Matériaux issus de déchets pneumatiques pour la sorption d’espèces chimiques ioniques

Établissement recruteur

L'institut CARMeN est un laboratoire de recherche spécialisé en synthèse organique. Le stage se déroulera sur le site de Caen.

Description

Offre de stage M2 en synthèse organique, axé sur la modification chimique de polydiènes pour la production d'hydrogels et aérogels fonctionnalisés. Les groupements fonctionnels permettront notamment de complexer les métaux issus des procédés de recyclage des batteries en fin de vie comme le lithium et le cobalt.

Contexte :
Les procédés de traitement de l’eau dans des secteurs aussi variés que les eaux usées, les effluents industriels ou encore le recyclage reposent principalement sur des méthodes de séparation physique et/ou chimique utilisant des réactifs chimiques corrosifs, toxiques et parfois non réutilisables. En outre, dans le secteur du recyclage, l’enjeu se porte sur la récupération et la séparation d’espèces chimiques d’intérêt pouvant être revalorisés. Par exemple, le procédé de recyclage des batteries en fin de vie permet la récupération sélective du lithium et du cobalt, des ressources non renouvelables essentielles dans le contexte socio-économique actuel. Face à ces défis, l’utilisation de matériaux polymères réutilisables est une solution très prometteuse grâce à la versatilité, la durabilité et la processabilité des macromolécules. Notamment, le caoutchouc (polyisoprènes PIs, polybutadiènes PBs, etc.) est un excellent candidat puisqu’il est facilement modifiable et constitue une ressource abondante, que ce soit à partir du caoutchouc naturel, ou bien des déchets pneumatiques. En effet, avec plus d’1 milliard de pneus atteignant leur fin de vie chaque année dans le monde (dont environ 50 % sont encore mis en décharge), les pneus usagés représentent une matière première sous-exploitée, économique et abondante.

Sujet du stage :
Ce stage aura pour objectif de synthétiser des hydrogels et aérogels de PI modifiés chimiquement avec des fonctions complexantes anioniques (carboxylates, sulfonates, phosphates, etc.), dans le cadre de la sorption sélective d’espèces ioniques pour le recyclage des batteries. Les ions d’intérêt pour ce projet seront donc les cations de lithium et de cobalt. A l’Institut CARMeN, la dépolymérisation des caoutchoucs est un savoir-faire maîtrisé qui permet d’isoler des chaines de polyisoprène et/ou polybutadiène avec des masses contrôlées. L’étudiant(e) sera donc formé à ces techniques, pour du PI commercial d’abord, et éventuellement à partir de vrais déchets pneumatiques. Il/Elle aura ensuite pour mission de réaliser la modification chimique de ces polymères afin d’y fonctionnaliser, avec différents taux de greffage, les divers groupements complexants. Les polymères obtenus seront caractérisés par RMN et chromatographie d’exclusion stérique. Plusieurs mises en forme de ces polymères seront ensuite explorées (aérogels, hydrogels, microgels, etc.) et l’étudiant(e) caractérisera les propriétés physico-chimiques des matériaux obtenus (porosité, ATG, DSC, etc.). En parallèle, des tests préliminaires de sorption seront à réaliser afin de déterminer l’efficacité de sorption des matériaux vis-à-vis du lithium et du cobalt. La quantification de ces ions se fera par ICP-MS.

Profil

Etudiant(e) Master 2 ou 3e année d’école d’ingénieur, avec des compétences en chimie de synthèse (chimie des polymères ou chimie organique). Des connaissances en sorption d’espèces chimiques seraient un plus. L’étudiant(e) devra faire preuve d’autonomie, de rigueur et de curiosité scientifique pour produire un travail de qualité. Le stage sera de 5-6 mois et pourra commencer entre janvier et mars 2027.

Prise de fonction

Dès que possible