Recyclage de mélanges de polyoléfines par dissolution/précipitation sélective / Recycling of polyolefins mixtures by selective dissolution/precipitation
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Stage Chimie Rhône entre février et août 2024 de 4 à 6 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.
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- 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.
Recyclage de mélanges de polyoléfines par dissolution/précipitation sélective / Recycling of polyolefins mixtures by selective dissolution/precipitation
Depuis les années 50, environ 9 milliards de tonnes de plastiques ont été produits dans le monde [1], et cette augmentation de la production s'accompagne d'une génération toujours plus importante de déchets. Le recyclage des polymères apparaît comme la solution environnementale (et économique) idéale pour éviter la pollution des océans, de la terre ou de l'air. Parmi les différentes techniques de recyclage, la technique de dissolution/précipitation est la plus prometteuse car elle offre la possibilité de récupérer un polymère vierge à partir de déchets plastiques, exempt de tous additifs tels que les charges ou les pigments.
Le polymère obtenu peut éventuellement être réutilisé dans les mêmes applications ou dans des applications différentes de celles de son utilisation d'origine. Elle comprend la dissolution du déchet plastique dans un solvant approprié et sa re-précipitation en utilisant un non-solvant ou en abaissant la température. Les méthodes spectrales (infrarouge, Raman, proche infrarouge ou UV-Visible) combinées avec la chimiométrie constituent de puissants outils pour le suivi des processus de dissolution-précipitation. Elles ont en effet l'avantage de fonctionner en ligne, in situ, d'être non destructives et de fournir une large gamme de propriétés. Dans ce contexte, nous proposons le présent sujet pour étudier la méthode de dissolution de mélanges de polyoléfines (polyéthylène et polypropylène) en vue de leurs recyclages.
Objectifs du stage :
Une première approche par calorimétrie différentielle à balayage devrait permettre d’établir une relation entre la température de dissolution et la solubilité des polyoléfines. Les dissolutions seront réalisées ensuite dans un réacteur batch où le suivi in-situ sera effectué avec différentes techniques spectrales. Leurs capacités à suivre en temps réel la concentration des différentes polyoléfines seront alors évaluées à travers les performances des modèles chimiométriques.
L’étude se fera dans un premier temps sur des polymères modèles synthétisés au laboratoire ou disponible commercialement, puis sur des déchets réels issus de centre de tri. Ainsi, l’impact des additifs sur la dissolution et sur les performances des modèles pourra être exploré.
L’objectif est à la fois de proposer une démarche permettant le suivi en temps réel de la composition en polypropylène et en polyéthylène lors de la dissolution et la précipitation, et de comprendre ce qu’il se passe pendant le processus de recyclage en fonction des différentes conditions opératoires (température, pression, présence d’additifs, etc.).
Profil recherché :
Le candidat recherché est du profil master 2 ou ingénieur, avec une spécialité en analyses ou en génie des procédés, et une connaissance des polymères.
- Langue Française ou Anglaise, curiosité, enthousiasme, autonomie.
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Context:
Since the 1950s, approximately 9 billion tons of plastics have been produced worldwide [1], and this increase in production is accompanied by a continually growing waste generation. Polymer recycling emerges as the ideal environmental (and economic) solution to prevent pollution of the oceans, land, and air. Among various recycling techniques, the dissolution/precipitation method stands out as the most promising because it offers the possibility of recovering virgin polymer from plastic waste, free from all additives such as fillers or pigments. The obtained polymer can potentially be reused in the same applications or in different ones than its original use. This method involves dissolving plastic waste in an appropriate solvent and then re-precipitating it by using a non-solvent or lowering the temperature. Spectral methods (infrared, Raman, near-infrared, or UV-Visible) combined with chemometrics are powerful tools for monitoring dissolution-precipitation processes. They have the advantage of operating online, in situ, being non-destructive, and providing a wide range of properties. In this context, we propose the current subject to study the dissolution method of polyolefin mixtures (polyethylene and polypropylene) for recycling purposes.
Description:
An initial approach using differential scanning calorimetry should establish a relationship between the dissolution temperature and the solubility of polyolefins. Subsequent dissolutions will be carried out in a batch reactor where in-situ monitoring will be performed using various spectral techniques. Their ability to real-time monitor the concentration of different polyolefins will then be assessed through the performance of chemometric models. The study will initially focus on model polymers synthesized in the laboratory or commercially available, and subsequently on real waste materials from sorting centers. Thus, the impact of additives on dissolution and on the performance of models can be explored. The objective is twofold: to propose an approach for real-time monitoring of the composition of polypropylene and polyethylene during dissolution and precipitation, and to understand the processes that occur during recycling under different operating conditions (temperature, pressure, presence of additives, etc.).
Required profile:
English or French, curiosity, enthusiasm, autonomy.
The desired candidate should be at the master's level (Master 2) or hold an engineering degree, with a specialization in analytical chemistry or process engineering, and have knowledge of polymers.
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Stage basé au / Internship based in : CP2M (43 Bd du 11 Nov. 1918 / Villeurbanne)
