Recyclage chimique de déchets plastiques oxygénés et azotés par des voies de réduction catalytique // Chemical recycling of oxygenated and nitrogenated plastic waste by reductive catalytic routes

Depuis la fin de la seconde guerre mondiale, le recours aux plastiques pétrosourcés a favorisé l’émergence d’un modèle de consommations axé sur l’utilisation de produits jetables et la production mondiale de plastiques atteint désormais468 millions de tonnes par an. Ces plastiques, non biodégradables, sont à l’origine de nombreuses pollutions environnementales. Depuis les années 50, seulement 9 % de ces déchets ont fait l'objet d'un processus de recyclage. La majorité a été incinérée ou stockée en décharge. Dans le contexte actuel de cette économie linéaire, les enjeux sanitaires, climatiques et sociétaux rendent indispensable une transition vers une approche circulaire des matières. Cette évolution implique le développement de voies de recyclage à la fois efficaces et robustes. Alors que les voies de recyclage actuelles les plus répandues sont principalement des procédés mécaniques qui s’appliquent à des gisements particuliers de déchets, comme les bouteilles en plastique PET, le développement de méthodes chimiques de recyclage semble prometteur pour traiter des déchets dont les filières de recyclage sont inexistantes. Ces procédés chimiques innovants permettent de récupérer la matière carbonée des plastiques pour en produire de nouveaux.
Le projet doctoral vise à développer de nouvelles voies de recyclage chimique de déchets plastiques mixtes oxygénés/azotés tels que les polyuréthanes (mousses d’isolement, matelas, etc.) et les polyamides (fibres textiles, etc.), dont les filières de recyclage sont quasi inexistantes. Ce projet repose sur une stratégie de dépolymérisation catalytique de ces plastiques, par coupures sélectives des liaisons carbone-oxygène et/ou carbone-azote, pour former les monomères ou leurs dérivés correspondants. Pour ce faire, des systèmes catalytiques mettant en jeu des catalyseurs métalliques couplés à des réducteurs abondants et peu coûteux seront développés, et nous chercherons à comprendre leur mode de fonctionnement.

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Since the 1950s, the use of petroleum-based plastics has encouraged the emergence of a consumption model focused on the use of disposable products. Global plastic production has almost doubled over the last 20 years, currently reaching 468 million tons per year. These non-biodegradable plastic are the source of numerous forms of environmental pollution. Since the 1950s, only 9% of the wastes have been recycled. The majority have been incinerated or sent to landfill. In the current context of this linear economy, health, climate and societal issues make it essential to transition to a circular approach to materials. This evolution requires the development of recycling methods that are both effective and robust. While the most common recycling methods currently in use are mainly mechanical processes that apply to specific types of waste, such as PET plastic bottles, the development of chemical recycling methods appears promising for treating waste for which no recycling channels exist. These innovative chemical processes make it possible to recover the carbonaceous material from plastics to produce new ones.
Within this objective of material circularity, this doctoral project aims to develop new chemical recycling routes for mixed oxygen/nitrogen plastic waste such as polyurethanes (insulation foam, mattresses, etc.) and polyamides (textile fibres, circuit breaker boxes, etc.), for which recycling routes are virtually non-existent. This project is based on a strategy of depolymerizing these plastics by the selective cleavage of the carbon-oxygen and/or carbon-nitrogen bonds to form the corresponding monomers or their derivatives. To do that, catalytic systems involving metal catalysts coupled with abundant and inexpensive reducing agents will be developed. In order to optimize these catalytic systems, we will seek to understand how they proceed and the mechanisms involved.

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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie
Laboratoire : Laboratoire de Chimie Moléculaire et de Catalyse pour l’Energie
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
Directeur de thèse : Berthet Jean-Claude
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/NIMBE/LCMCE
URL : https://iramis.cea.fr/Pisp/thibault.cantat/JeanClaude_Berthet.php
URL : https://iramis.cea.fr/nimbe/lcmce/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie

Le candidat devra avoir un excellent profil en chimie moléculaire avec une spécialisation en chimie inorganique/organométallique et ou en catalyse homogène. Un candidat ayant un intérêt pour la modélisation moléculaire et les études mécanistiques