Développement de membranes sélectives pour des procédés hydrométallurgiques

Sujet détaillé

Au cours des dernières décennies, la production de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) a fortement augmenté, atteignant environ 62 millions de tonnes en 2022. Pourtant, la même année, moins de 22 % de ces déchets ont été correctement collectés et recyclés. Parallèlement, la demande en matières premières s’accroît alors que leur approvisionnement devient de plus en plus complexe et coûteux.

Pour pallier à ces difficultés, la recherche se tourne vers le recyclage des DEEE, souvent qualifiés de « mines urbaines » car riches en matériaux critiques. Les procédés actuellement utilisés reposent en grande partie sur la pyrométallurgie, qui consiste à traiter les déchets à haute température. Cette méthode permet de récupérer certains métaux précieux, mais reste énergivore et peu adaptée au recyclage de l’ensemble des éléments présents dans les DEEE.
De nouvelles voies de traitement sont donc explorées, en particulier l’hydrométallurgie. Cette approche consiste à dissoudre les composants métalliques, puis à séparer sélectivement les ions métalliques (par extraction liquide-liquide, précipitation, procédés membranaires, etc.) avant leur réutilisation. Cette voie est plus sélective et moins énergivore que la pyrométallurgie mais elle présente encore des limitations sur la consommation de réactifs et la séparation de métaux aux propriétés chimiques proches.

Dans ce contexte, le développement de membranes sélectives apparaît comme une piste prometteuse. Par exemple, les membranes intégrant des matériaux inorganiques cristallins offrent des propriétés structurales et chimiques modulables, permettant d’ajuster la sélectivité vis-à-vis de différents ions tout en maintenant une excellente stabilité en milieu acide.

Ce stage a pour objectif d’étudier les propriétés de séparation de membranes élaborées à partir de nouveaux matériaux inorganiques, dérivés d’un matériau étudié au laboratoire. L’étudiant(e) sera amené(e) à synthétiser et caractériser des matériaux inorganiques, les intégrer dans des membranes et évaluer leurs performances de séparation à l’aide de protocoles développés au laboratoire.

Le/la stagiaire sera formé(e) à de nombreuses techniques de caractérisation (diffraction des rayons X, fluorescence X, microscopie électronique à balayage, analyse thermogravimétrique, spectrométrie ICP-OES). Il/Elle utilisera également un dispositif de test membranaire permettant une analyse en temps réel à l’aide d’un montage microfluidique. Il/Elle développera ainsi une double compétence en chimie des matériaux et en physico-chimie des procédés de séparation, tout en acquérant une autonomie expérimentale forte.

Lieu du stage

CEA Saclay, (91) Essonne, France

Conditions de stage

• Durée du stage : 6 mois
• Niveau d’étude requis : Bac+5
• Formation : Master 2
• Poursuite possible en thèse : Oui
• Date limite de candidature : 2 mars 2026

Méthodes, techniques :
Synthèse en chimie des solides; diffraction des rayons X, fluorescence X, microscopie électronique à balayage, analyse thermogravimétrique, spectrométrie ICP-OES

Langages informatiques et logiciels :
Suite pack office; Python est un plus; CAO est un plus (pour impression 3D)

Responsable du stage

Jean-Christophe Gabriel
Tél. : 01 69 08 48 38
Email :