Domaine, spécialité : CHIMIE
Mots-Clés : biolixiviation, microbiologie
Unité d’accueil : NIMBE / LICSEN
Résumé
L’augmentation de la production mondiale d’équipement électronique ces dernières années induit une augmentation de la production de déchets électroniques, dont le recyclage reste encore partiel. De nouvelle méthodes de recyclage axées sur l’hydrométallurgie se développent afin de recycler les métaux critiques présents notamment dans les cartes électroniques. Entre autres, la biohydrométallurgie, basée sur l’utilisation de cultures microbiologiques, fait l’objet de nombreuses recherches car ne nécessitant pas l’utilisation d’acides concentrés en grandes quantités comme les méthodes d’hydrométallurgie classiques. Ce stage vise à développer des méthodes de suivi des cultures bactériennes utilisées pour recycler ces cartes électroniques afin de caractériser le processus de biolixiviation mis en jeu.
Sujet détaillé
Ces dernières années, de nombreux domaines industriels ont vu leur production augmenter, comme le domaine de l’électronique. Cette demande de plus en plus importante en matière première, notamment en métaux critiques (Nickel, Cobalt, Titane, terres rares) s’accompagne d’un approvisionnement compliqué : ressources limitées et monopole chinois entrainent une hausse des prix importante, surtout en Europe.
Afin de palier à cet accès limité aux ressources, des entreprises se sont tournées depuis quelques années déjà vers un nouveau type de mines : les « mines urbaines », axées sur le recyclage de composants électroniques usagés. Au niveau industriel, la majorité de ce recyclage se fait par pyrométallurgie, une méthode énergivore, polluante, qui ne permet la récupération que d’une faible proportion des métaux présents dans les déchets électroniques. En parallèle de ces méthodes de recyclage, l’hydrométallurgie fait également l’objet de recherches. Les composés électroniques sont dissous à l’aide d’acides concentrés ou d’espèces oxydantes, puis séparées à l’aide de membranes ou d’extractions liquide-liquide, avant de pouvoir être réutilisés comme matières premières. Afin de réaliser une lixiviation efficace et rapide, les acides employés doivent être concentrés et en grande quantité, et leur production est également coûteuse et polluante.
Afin de réduire au maximum l’utilisation d’acides, une branche de l’hydrométallurgie est en cours de développement : la bio-hydrométallurgie. Le principe repose sur l’utilisation de bactéries acidophiles, dont la croissance optimale se fait à pH < 2, et ferrooxydantes, donc capables d’oxyder le Fe(II) en Fe(III). Le Fe(III) ainsi généré va venir oxyder les espèces métalliques des composants électroniques à recycler, ce qui va permettre la mise en solution de ces espèces qui vont finalement pouvoir être récupérées par différentes méthodes d’extraction.
Ce stage vise ainsi à étudier le procédé de biolixiviation utilisé au CEA Saclay afin de caractériser au mieux l’activité des bactéries utilisées. Il s’agira notamment de suivre l’activité ferrooxydante des bactéries, les cinétiques d’oxydation du fer et de lixiviation des cartes électroniques, mais également d’évaluer la toxicité de ces cartes électroniques sur les cultures bactériennes.
Ce projet compte comme partenaire le BRGM d’Orléans, qui apporte une expertise du point de vue microbiologique, et bénéficie également de la collaboration avec une équipe de recherche basée à Singapour.
Ce stage représente une excellente opportunité de part la démarche de recherche dans laquelle il s’inscrit mais également grâce à ces différentes collaborations permettant d’avoir une compréhension globale de ce projet d’envergure.
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 : 4 novembre 2024
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques :
L’étudiant aura la possibilité de se former sur de nombreuses techniques de caractérisation, comme la fluorescence X, la spectrophotométrie, la spectroscopie infrarouge ou encore la spectrométrie d’émission atomique.
Langages informatiques et logiciels :
Python
Responsable du stage
Jean-Christophe Gabriel
Tél. : 06 76 04 35 59
Email :