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Développements microfluidiques pour le suivi analytique de procédés de bio-hydrométallurgie pour le recyclage de métaux critiques

ABG-127342 Master internship 6 months 1130€
2024-12-03
Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA)
Ile-de-France France
  • Biotechnology
microfluidique, biolixiviation, recyclage, bio-hydrométallurgie
2025-06-30

Employer organisation

Au coeur de l'Université Paris-Saclay, le CEA Paris-Saclay est l’un des plus grands centres de recherche scientifique en Europe, plus de 7 000 personnes travaillent sur des thématiques à forts enjeux sociétaux : énergies bas-carbone, climat et environnement, exploration de la matière, santé, nouvelles technologies.

Description

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/ou problèmes géostratégiques 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.

L’étudiant aura ainsi 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.

Ce projet compte également 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.

Profile

Le candidat recherché est un étudiant en dernière année d’école d’ingénieur ou en Master 2 ayant suivi une formation en chimie analytique et possédant un goût prononcé pour le travail en laboratoire. Des connaissances en microbiologie et en cultures bactériennes sont un plus.

 

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