La compréhension du comportement des métaux dans des systèmes complexes (liquides et/ou solides) est au c½ur du développement de procédés hydrométallurgiques efficaces de recyclage et de gestion des déchets. Les approches développées visent la plupart du temps à la maitrise d’étapes unitaires, par voie liquide ou solide. L’équipe propose d’intégrer l’ensemble de ces développements dans des enchainements globaux extraction-séparation-fin matière, sous le concept de la chimie séparative circulaire. Cette simplification des procédés vise à une meilleure gestion des mélanges, une meilleure flexibilité face à une matière première de composition variable, une diminution du nombre d’étapes, généralement synonyme d’une maitrise des effluents générés. En outre, la notion de recyclage n’est pas restreinte à l’isolement d’un métal ou élément purifié, et l’équipe prend en compte la fin matière : les procédés développés intègrent au mieux la valorisation du métal ciblé sous forme de produit fini, pour une application similaire ou différente, avec un intérêt particulier pour sa mise en forme.
Les études menées au laboratoire sont principalement centrées sur la description et la compréhension des propriétés de systèmes moléculaires et supramoléculaires à base de métaux (d et f). Il s’agit de déterminer le rôle des interactions entre un centre métallique et son environnement proche et lointain dans un processus d’organisation de la matière, puis de mettre à profit cette organisation pour former soit des phases organiques complexes spécifiques à un métal, soit des assemblages spécifiques type polymère de coordination. Dans ce cadre, l’équipe ne cherche pas à développer de nouveaux outils (nouvelles molécules, nouveaux solides, nouvelles méthodologies de synthèse), tout en possédant une maitrise parfaite des outils existants, incluant les aspects mécanistiques au niveau moléculaire. Les systèmes ainsi étudiés visent au développement de procédés de séparation innovants, di- ou tri-phasiques, ciblant divers métaux d’intérêt de propriétés physico-chimiques (valence, densité de charge…) variées comme les métaux de transition (Pd, Au, Ni, Co, Mn, Ru, Al, Sc), les lanthanides ou les actinides (U, Th et Pu). Ces systèmes sont ensuite utilisés pour la mise au point de circuits courts (ouverts ou fermés), dans différents domaines traités à l’ICSM. Au niveau du cycle du combustible nucléaire, les études effectuées visent à la simplification d’un cycle fermé piloté par la sureté, grâce à une gestion contrôlée de mélanges d’actinides. Cette approche intègre l’aspect fin matière par la préparation directe et contrôlée de matériaux d’actinides, purs ou en mélange, organisés à l’échelle nanométrique. Dans l’industrie des déchets et du recyclage, l’approche développée vise à améliorer la chaine de valeur par la préparation directe, sans purification, de composés à haute valeur ajoutée, en tenant compte des modèles économiques et écologiques. Diverses applications sont abordées, grâce à un réseau établi de collaborations académiques et industrielles : en cycle ouvert comme la synthèse de matériaux pour la dépollution à partir de déchets de batterie, la préparation de catalyseurs (Pd, Au ou Ni) à partir de déchets électroniques ou industriels contenant des métaux précieux ; en cycle fermé dans le cadre du développement de précurseurs de matériaux pour le stockage de l’énergie.
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Mots-clefs :
Economie circulaire
Environnement
Energie
