Récupération biologique durable des métaux critiques contenus dans les e-déchets

Les métaux essentiels aux technologies électroniques (Co, Au, terres rares) sont associés à des risques d’approvisionnement en France et au Canada. L’extraction de ces métaux génère d’importantes émissions de carbone et libère des métaux qui peuvent nuire aux écosystèmes aquatiques. La demande globale pour les produits électroniques souligne la nécessité de développer des stratégies durables pour récupérer les métaux de leurs déchets.

Les méthodes biologiques de récupération des métaux utilisant des bactéries sont présentées comme des alternatives prometteuses aux approches conventionnelles physiques et chimiques ayant une grande empreinte environnementale. Cependant, des questions clés subsistent quant à leur efficacité pour les déchets électroniques et aux risques encourus pour l’environnement affecté par ces méthodes. Notre premier objectif est donc de tester si les métabolites bactériens prouvés à solubiliser le cobalt peuvent aussi récupérer d’autres métaux critiques dans les e-déchets. Notre deuxième objectif est d’évaluer les risques de toxicités associés à ces stratégies biologiques envers des organismes aquatiques.

Sous la supervision du Dr Grégoire, le doctorant caractérisera la nature des métabolites bactériens solubilisant les métaux dans des échantillons de déchets électroniques (i.e., lixiviat) par des approches en spectrométrie de masse. Le doctorant travaillera avec Dr Le Faucheur pour évaluer les fractions biodisponibles des métaux dans les lixiviats en combinant modélisation thermodynamique et techniques de spéciation. Le doctorant évaluera au laboratoire la toxicité des lixiviats à l’aide de tests sur des microalgues et des invertébrés. Ces lixiviats seront ensuite introduits dans des microcosmes contenant de l’eau de rivière afin d’identifier quels métaux biodisponibles contribuent à des changements dans les communautés microbiennes (déterminé par le séquençage de l’ARNr 16S).

Les résultats obtenus dans le présent projet pluridisciplinaire apporteront aussi bien des connaissances fondamentales qu’appliquées dans l’extraction des métaux des déchets électroniques et leurs impacts sur l’environnement pour une valorisation durables des déchets électroniques.

Ce projet sera réalisé en co-tutelle avec Carleton University (Ottawa, Canada).

En France, le travail se déroulera à l’institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l’environnement et les matériaux (IPREM). L'IPREM est une unité mixte de recherche CNRS/UPPA (UMR 5254). Les recherches menées à l’IPREM s’intéressent au développement de connaissances fondamentales en physico-chimie, chimie analytique et microbiologie. Elles sont appliquées à l’étude du vivant et de l’environnement, ainsi qu’aux propriétés fonctionnelles de différentes classes de matériaux. Les compétences des membres de l'IPREM en physico-chimie et chimie analytique concernent le développement de méthodologies pour l'analyse et la spéciation des éléments traces dans les échantillons environnementaux et biologiques. Les travaux de recherche contribuent ainsi à la compréhension des mécanismes d'essentialité ou de toxicité des métaux grâce à des collaborations interdisciplinaires.

Le candidat a un Master en microbiologie ou microbiologie environnementale ou chimie environnementale avec un intérêt pour l'écotoxicologie. Il est passionné par les problèmes environnementaux, rigoureux et très motivé pour faire partie d'une équipe scientifique pluridisciplinaire et internationale. Une expérience en culture microbienne ou en spéciation des métaux serait un plus. Le candidat doit avoir un bon niveau en anglais et la capacité de travailler de façon autonome.

Le candidat partagera son temps de travail entre la France (Pau) et le Canada (Ottawa).