Extraction géo-inspirée des terres rares par voie hydrothermale: expérimentation & modélisation // Geoinspired separation of rare earths by hydrothermal means: experimentation and modelling

Un certain nombre de déchets industriels et ménagers recèlent des métaux d'intérêt économique voire géostratégique, en faible à très faible concentration. Il y a un véritable enjeu socio-économique à pouvoir traiter ces déchets de telle sorte à concentrer ces métaux en vue de leur recyclage. Il se trouve que les systèmes hydrothermaux naturels sont capables de trier sélectivement les éléments chimiques qui sont dilués dans la croûte terrestre. Dans une approche géo-inspirée, nous proposons de développer un procédé hydrothermal de traitement de poudres d'aimant permanent NdFeB afin d'obtenir un produit enrichi en terres rares, principalement Nd, Dy et Pr qui sont tous considérés comme des éléments critiques.

L'idée ici est de développer un procédé hydrothermal permettant de séparer ces phases en condition de chimie douce à partir de poudres d'aimant. La stratégie scientifique suivie va consister à mener des expériences de laboratoire incluant des mesures calorimétriques afin d'aboutir à une description thermodynamique du système. Celle-ci sera implémentée dans un code thermodynamique et hydrodynamique (interface COMSOL) afin d'orienter la stratégie d'optimisation de la séparation et de réaliser un premier changement d'échelle (1g vers 1kg) vers un procédé industriel de faible empreinte écologique. Les résultats de ces travaux pourront ensuite s'appliquer au recyclage d'autres éléments.

La/le candidat(e) recherché(e) possède une formation en chimie - physique avec une affinité particulière pour la modélisation (thermodynamique & hydrodynamique) ainsi que pour l'expérimentation (chimie hydro-solvothermale). Des connaissances en géochimie pourront être acquises pendant la thèse.
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A certain number of industrial and household wastes contain metals of economic or even geostrategic interest, in low to very low concentrations. There is a real socio-economic challenge in being able to process these wastes in such a way as to concentrate these metals for recycling. It so happens that natural hydrothermal systems are capable of selectively sorting chemical elements that are diluted in the Earth's crust. In a geo-inspired approach, we propose to develop a hydrothermal process for treating NdFeB permanent magnet powders in order to obtain a product enriched in rare earth elements, mainly Nd, Dy, and Pr, all of which are considered critical elements.

The idea here is to develop a hydrothermal process that allows the separation of these phases under mild chemical conditions starting from magnet powders. The scientific strategy will consist of conducting laboratory experiments, including calorimetric measurements, to achieve a thermodynamic description of the system. This will be implemented in a thermodynamic and hydrodynamic code (COMSOL interface) to guide the optimization strategy for the separation process and to carry out an initial scale-up (from 1g to 1kg) towards an industrial process with a low environmental footprint. The results of this work could then be applied to the recycling of other elements.

The ideal candidate has a background in physical chemistry with a particular interest in modeling (thermodynamics & hydrodynamics) as well as experimentation (hydrothermal and solvothermal chemistry). Knowledge of geochemistry can be acquired during the PhD.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Other public funding

ANR Financement d'Agences de financement de la recherche

Université Grenoble Alpes

105 STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes

La/le candidat(e) recherché(e) possède une formation en chimie - physique avec une affinité particulière pour la modélisation (thermodynamique & hydrodynamique) ainsi que pour l'expérimentation (chimie hydro-solvothermale). Des connaissances en géochimie pourront être acquises pendant la thèse.
The ideal candidate has a background in physical chemistry with a particular interest in modeling (thermodynamics & hydrodynamics) as well as experimentation (hydrothermal and solvothermal chemistry). Knowledge of geochemistry can be acquired during the PhD.