Recyclage de biocéramiques en zircone issues de déchets de prothèses dentaires et identification des facteurs d’adoption au sein de la filière

Laboratoire Georges Friedel (Mines Saint-Etienne/CNRS), Campus de Saint-Etienne

Laboratoire MATEIS (INSA Lyon/CNRS), Villeurbanne

Institut Mines-Télécom Business School

L’élaboration de céramiques techniques se fait via trois étapes : synthèse de poudre, mise en forme et frittage. Chacune de ces étapes peut générer une grande quantité des déchets, actuellement peu ou pas valorisés. Ainsi, dans le domaine de la santé, la production de prothèses dentaires en zircone yttriée se fait via l’usinage dans des disques pré-frittés, dont environ 80% ne sont pas utilisés. Le coût des matières premières et la problématique de la raréfaction des ressources conduisent à étudier les possibilités de réutiliser ces déchets pour refaire de nouvelles pièces. Or, l’obtention de pièces céramiques à hautes performances nécessite le contrôle strict de toutes les étapes d’élaboration. La substitution partielle ou totale d’une poudre synthétisée par une poudre issue de déchets (pré-)frittées pose la question des propriétés des pièces finales et de leur potentiel d’utilisation (respect de certaines normes par exemple dans le domaine médical). Le but de cette thèse est donc d’étudier le comportement à la mise en forme et au frittage de pièces en zircone yttriée obtenues à partir de poudre recyclée. Pour cela, des pièces pré-frittées et frittées seront d’abord broyées pour obtenir de la poudre. L’objectif est ici de comprendre et d’optimiser l’étape de broyage en fonction des caractéristiques microstructurales des pièces initiales (notamment la densité et la taille des grains). Ensuite, ces échantillons de poudre seront utilisés pour élaborer des pièces. Une étude du frittage de ces pièces sera menée pour comprendre les mécanismes de densification dans le cas de poudres recyclées. Différentes caractérisations seront ensuite réalisées pour comprendre les relations entre les caractéristiques des pièces initiales, les mécanismes de broyage, l’élaboration via la poudre recyclée et les propriétés des pièces finales.

Le recyclage des biocéramiques en zircone peut constituer une rupture pour le secteur de la prothèse dentaire. Cette rupture serait non seulement technologique mais aussi stratégique et organisationnelle. Dans une approche pluridisciplinaire mobilisant également les Sciences de Gestion, la thèse visera donc également à envisager l’évolution de cette filière pour la rendre plus durable, tant du point de vue environnemental qu’économique. En particulier, afin de favoriser cette évolution, une enquête de terrain auprès des acteurs de la filière permettra de mieux comprendre les facteurs (technologiques, organisationnels, environnementaux…) favorisant l’adoption des procédés de recyclage des biocéramiques.

Laboratoire Georges Friedel (Mines Saint-Etienne/CNRS), Campus de Saint-Etienne : laboratoire de science des matériaux

Partenaires : 

Laboratoire MATEIS (INSA Lyon/CNRS), Villeurbanne : laboratoire de science des matériaux

Institut Mines-Télécom Business School

Le/la candidat(e) devra être issu(e) d’une formation de Master 2 (ou équivalent) en Science et Génie des Matériaux ou Génie des Procédés avec des connaissances générales concernant l’élaboration et la caractérisation des matériaux. Il/elle sera amené(e) à s’impliquer dans un projet pluridisciplinaire, mêlant science des matériaux et science de gestion, en lien avec les différentes équipes impliquées dans le projet. Un bon niveau en anglais écrit et oral est aussi attendu.