Caractérisation de systèmes biphasiques aqueux pour le recyclage des métaux

Physico-chemical characterisation of biphasic aqueous systems for the recycling of metallic ions.

• Auteur / Autrice : Gautier Meyer
• Direction : Marie Plazanet, Isabelle Billard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée et du rayonnement
• Date : Soutenance le 09/03/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Elisabeth Charlaix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Andanson, Mathieu Salanne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Dubois, Damien Bourgeois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Recyclage

Métaux

Spectroscopie

Démixtion

Mots clés libres

Séparation de phase

Spectroscopie

Interface

Phase separation

Interface

Spectroscpy

Résumé

L'épuisement des ressources minérales est une préoccupation mondiale. Dans ce contexte, le recyclage des déchets technologiques complexes est un enjeu majeur, au cours duquel l'étape de la séparation des composants, en particulier des métaux, est le point crucial et nécessaire. À l'échelle industrielle, différents procédés s'enchaînent à cette fin, incluant celui de l'extraction en phase liquide (liquid-liquid extraction, LLE). Il s'agit en effet d'une solution efficace pour séparer les composants, chaque espèce étant solvatée, selon sa nature, dans une des phases du mélange biphasique.Récemment, la découverte de nouveaux systèmes qualifiés de solution biphasique aqueuse acide (AcABS, Acidic ABS) composés d'eau, d'un acide et d'un LI hydrophile, moins toxiques que leurs homologues hydrophobes, constitue une avancée majeure dans la viabilité des LI pour la LLE.Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à comprendre les mécanismes fondamentaux, au niveau microscopique, menant à la séparation de phase par élévation de température ou changement de composition. Nous avons ensuite cherché l'origine des forces déterminant les cinétiques de séparation et de recombinaison des deux phases, enfin les interactions gouvernant la migration des ions métalliques d'une phase vers l'autre.

The depletion of mineral resources is a global concern. In this context, the recycling of complex technological wastes is a major issue, in which the separation of components, in particular metals, is the crucial and necessary step. On an industrial scale, various processes are used for this purpose, including liquid-liquid extraction (LLE). It is indeed an efficient solution to separate the components, each species being solvated, according to its nature, in one of the phases of the biphasic mixture.Recently, the discovery of new systems qualified as Acidic Aqueous Biphasic Solution (AcABS, Acidic ABS) composed of water, an acid and a hydrophilic LI, less toxic than their hydrophobic counterparts, constitutes a major advance in the viability of LI for LLE.In this thesis work, we sought to understand the fundamental mechanisms, at the microscopic level, leading to phase separation by temperature elevation or composition change. We then investigated the origin of the forces determining the kinetics of separation and recombination of the two phases, and finally the interactions governing the migration of metal ions from one phase to the other.