Quelle stratégie pour une analyse élémentaire représentative des plastiques recyclés ? Apports et limitations de la Fluorescence X (XRF) par rapport à la spectrométrie d'émission atomique (ICP-OES)

IFP Energies nouvelles - Lyon

Stage Chimie Rhône entre janvier et juin 2022 5 mois


IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Quelle stratégie pour une analyse élémentaire représentative des plastiques recyclés ?  Apports et limitations de la Fluorescence X (XRF) par rapport à la spectrométrie d’émission atomique (ICP-OES)

Le recyclage des matières plastiques s’affiche aujourd’hui comme l’un des enjeux majeurs de la transition énergétique qui s’inscrit dans un contexte global de développement durable. Les matières plastiques sont largement utilisées dans de nombreux domaines : emballages, automobile, électroménager, bâtiment, agriculture, engendrant ainsi une quantité importante de déchets dans l’ensemble des filières post-consommation. Aujourd’hui, le recyclage se fait essentiellement via des procédés de recyclage mécanique.

En fonction des cas, la matière plastique recyclée peut parfois être considérée comme « dégradée » par rapport aux polymères vierges équivalents en termes de propriétés intrinsèques (pureté, propriétés mécaniques, etc.). Par conséquent, le recyclage par voie chimique s’affiche comme une alternative au recyclage mécanique. Le recyclage chimique peut prendre différentes formes : la dissolution, la dépolymérisation, ou encore la conversion.

Quel que soit le procédé de recyclage mis en œuvre, la caractérisation des entrants (matières plastiques à recycler) s’avère indispensable. En effet, les matières plastiques sont en général composées de différents polymères (polyoléfines, polyesters, polyuréthanes, etc.) auxquels sont ajoutés des additifs organiques et/ou inorganiques de nature diverse et variée (colorants, pigments, stabilisants, plastifiants…). Ceux-ci peuvent avoir un impact non négligeable sur l’efficacité des procédés et doivent donc être clairement identifiés et quantifiés.

La caractérisation de matières plastiques à recycler est au cœur de ce sujet. Les objectifs de ce stage sont principalement tournés vers la caractérisation des additifs plastiques de nature inorganique. Le but étant d’investiguer les apports et limitations de la XRF par rapport à l’ICP-OES, utilisé comme méthode de quantification, en fonction des éléments présents et de leur teneur dans les différents plastiques.

La démarche scientifique à suivre est la suivante :

  1. Etude bibliographique sur les méthodes d’analyses élémentaires et la préparation d’échantillons
  2. Prise en main des méthodes d’analyses dédiées à l’analyses des additifs inorganiques (préparation d’échantillons, XRF, ICP-OES)
  3. Mise en œuvre d’une méthode de quantification innovante par XRF
  4. Application à différentes matières plastiques à recycler : PET, PP, PE et PVC

Capitalisation des travaux sous forme de rapport et transfert des compétences au sein du pôle.

Profil recherché :

Élève master ou école d’ingénieur en chimie analytique ou génie des matériaux.

  • Des connaissances dans le domaine des polymères, formulation et recyclage ainsi qu’un bon niveau en anglais seront un plus.

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