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CDD Doctorant [H/F] - Combinaison de procédés hybrides électro-séparatifs/dégradatifs pour le traitement d'eaux usées et leur valorisation

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 31 mai 2022

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Informations générales

Référence : UMR7274-EMMMOU-002
Lieu de travail : NANCY
Date de publication : mardi 10 mai 2022
Nom du responsable scientifique : Emmanuel Mousset
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 19 septembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

TITRE: Combinaison de procédés hybrides électro-séparatifs/électro-dégradatifs au sein d'un électro-mélangeur réactif pour le traitement d'eaux usées et la valorisation de composés inorganiques

CONTEXTE, DESCRIPTION ET OBJECTIFS :
La problématique de la rareté d'approvisionnement en eau combinée à sa demande croissante surtout dans l'agriculture et dans l'industrie et qui se généralise à l'échelle internationale constitue un challenge majeur. Les stations de traitement des eaux usées actuelles ne sont pas toujours conçues pour éliminer totalement les composés biorécalcitrants, les traitements biologiques conventionnellement appliqués n'étant pas adaptés. De plus, les industriels sont soumis à de nouvelles réglementations qui nécessitent le développement de procédés de traitement ou de recyclage innovants et à faibles coûts. Au-delà du traitement nécessaire pour respecter les réglementations en sortie de rejet ou bien pour une réutilisation des eaux usées traitées, l'intérêt de récupérer et valoriser des composés à valeur ajoutée est de plus en plus considéré, tant du point de vue environnemental, que des considérations économiques, sociales et géopolitiques. Des nutriments comme le phosphore, ou bien d'autres matières premières critiques sont présents dans les effluents et pourraient donc être valorisés.
L'objectif de ce projet est de développer un procédé alternatif, durable et innovant qui met en œuvre un réacteur électrochimique à cellules microfluidiques mobiles qui permettrait à la fois d'éliminer les composés non biodégradables tout en récupérant les composés inorganiques valorisables. Par ailleurs, ces procédés hétérogènes offrent la possibilité d'éviter l'ajout de réactifs chimiques, de diminuer l'énergie consommée et d'opérer avec des effluents de faibles salinités. Il s'agira de développer le concept d'électro-mélanges réactifs, initié par l'équipe encadrante. Pour cela, des études aux interfaces matériaux/électrolytes seront combinées avec des études de génie électrochimique ainsi que des études de cinétiques et réactivité (électro)-chimiques en solution. Les procédés électro-séparatifs (électro-sorption ; électrodéposition : électro-précipitation) et électro-dégradatifs (électro-oxydation) seront étudiés seuls puis en mode hybride au sein du même réacteur. L'influence des paramètres opératoires (distance inter-électrodes y compris submillimétrique, densité de courant/potentiel d'électrode, vitesse de rotation des électro-pales, matériaux d'électrode) sera étudiée. Une attention particulière sera apportée à l'effet de matrice (salinité, présence d'inhibiteurs, etc) en augmentant progressivement le degré de complexité du milieu depuis la solution synthétique jusqu'à l'effluent réel. Les conséquences sur les types de sous-produits générés sera considéré dans une volonté de limiter voire d'éviter le relargage d'intermédiaires indésirables. Les mécanismes liés à la sélectivité de la séparation et de la conversion seront étudiés et optimisés. La thèse comprendra une partie expérimentale conséquente, accompagné de modélisations pour prédire les phénomènes mis en jeu.
La thèse s'inscrira dans le cadre d'un projet financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR), dénommé REMixSyn.

MOTS CLES :
Intensification des procédés ; Interface matériaux/électrolyte ; Electrodéposition ; Electro-oxydation ; Electro-précipitation ; Electro-sorption ; Polluants organiques bio-réfractaires ; Traitement des eaux usées ; Valorisation des effluents.

CHAMPS SCIENTIFIQUES :
• Génie des procédés
• Electrochimie
• Chimie de l'eau et de l'environnement

Contexte de travail

PROFIL ATTENDU :
• Formation Bac +5 (école d'ingénieur et/ou Master 2) en génie des procédés et/ou chimie de l'eau. Des connaissances en électrochimie et en chimie analytique constitueront un atout.
• Motivation pour la recherche
• Maitrise de l'anglais (écrit, oral), avec un niveau B2 minimal
• Compétences expérimentales et en modélisation mathématique
• Aptitude à organiser et présenter ses résultats
• Autonomie et responsabilité
• Capacité d'adaptation

LIEU(X) :
La thèse se déroulera principalement au sein du Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP, UMR 7274, https://lrgp-nancy.cnrs.fr/) situé à Nancy, plus précisément dans l'axe PERSEVAL (Procédés pour l'Environnement, la Sécurité et la Valorisation des Ressources). Une mission de quelques mois pourra être réalisée dans un autre laboratoire reconnu et complémentaire dans le domaine à l'étranger (par exemple Etats-Unis).

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