Procédé hybride Plasma/carbone activé pour l'élimination des PFAS dans l'eau : remédiation et toxicité // Hybrid Plasma/Activated Carbon Process for PFAS Removal in Water: Remediation and Toxicity

Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) sont présentes dans l'ensemble des compartiments environnementaux sont des polluants extrêmement persistants qui s'accumulent principalement dans l'eau et ont des effets délétères. En raison de la stabilité chimique des liaisons C-F, les PFAS sont extrêmement réfractaires à la dégradation et s'accumulent ainsi dans l'environnement avec localement de très fortes concentrations. Il est donc impératif de développer de nouveaux procédés d'élimination de ces molécules plus efficaces que les procédés conventionnels. Une approche innovante et complémentaire consiste à coupler le plasma non thermique à des matériaux carbonés poreux. Ces procédés hybrides se sont montrés efficaces en termes de taux d'élimination et de minéralisation pour le traitement de molécules pharmaceutiques ou d'herbicides. Des résultats préliminaires ont permis de montrer le potentiel du couplage Plasma Non Thermique avec des Carbones Activés, PNT/CA, pour le traitement d'un PFAS cible, le PFOA. Cependant, les résultats obtenus ont mis en évidence une minéralisation incomplète du PFOA et des produits générés conduisant donc à un maintien de composés organiques fluorés dans la solution. Les études biologiques menées sur les solutions traitées ont révélé aussi des effets toxicologiques contrastés. Différents verrous technologiques et scientifiques ont pu être identifiés. Le projet de thèse proposé vise à lever ces verrous par l'optimisation du procédé de couplage PNT/CA pour dégrader différents PFAS en définissant, entre autres, le rôle des espèces actives et du CA et en évaluant l'efficacité du traitement d'un point de vue chimique et toxicologique afin d'obtenir un procédé efficace et sûr pour des matrices et effluents naturels.
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Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are present throughout all environmental compartments and are extremely persistent pollutants that accumulate mainly in water and have harmful effects. Due to the chemical stability of C–F bonds, PFAS are highly resistant to degradation and therefore accumulate in the environment, sometimes reaching very high local concentrations. It is thus essential to develop new removal processes that are more effective than conventional methods.
An innovative and complementary approach consists of coupling non-thermal plasma with porous carbon-based materials. These hybrid processes have proven effective in terms of removal and mineralization rates for the treatment of pharmaceutical molecules or herbicides. Preliminary results have shown the potential of coupling Non-Thermal Plasma with Activated Carbon (NTP/AC) for treating a target PFAS, PFOA. However, the results also highlighted incomplete mineralization of PFOA and its generated products, leading to the persistence of fluorinated organic compounds in the solution. Biological studies conducted on the treated solutions also revealed contrasting toxicological effects.
Several technological and scientific challenges have been identified. The proposed PhD project aims to overcome these obstacles by optimizing the NTP/AC coupling process to degrade various PFAS, notably by determining the role of active species and activated carbon, and by evaluating the treatment efficiency from both chemical and toxicological perspectives, in order to develop an effective and safe process for natural matrices and effluents.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université d'Orléans

552 Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU

Le(la) candidat(e) devra avoir de solides connaissances dans une ou plusieurs des thématiques suivantes : chimie environnementale et/ou chimie analytique et/ou plasma non thermique. Il ou elle devra démontrer une appétence pour l'interdisciplinaire. Le(la) candidat(e) devra avoir un goût prononcé pour le travail expérimental et un fort intérêt pour le travail en équipe.
The candidate should have strong knowledge in one or more of the following areas: environmental chemistry and/or analytical chemistry and/or non-thermal plasma. They should demonstrate an interest in interdisciplinary work.