Valorisation des terres de terrassement dans les matériaux de construction - Optimisation opérationnelle et aide à la décision par Machine-Learning

Nous invitons les candidatures pour un doctorat financé par le groupe Xeros[1] et effectué au sein de l’I2M sur une thématique éminemment environnementale qui s’inscrit dans le cadre de l’économie circulaire par la valorisation des déchets du BTP et de la modélisation de la connaissance.

Objectif du projet

Ce projet vise à développer une approche expérimentale et de modélisation pour la valorisation des déchets du Génie Civil dans la production de matériaux bas carbone (BTC, béton coulé, béton compacté, coulis de comblement…). L’objectif est double. D’une part, proposer des usages potentiels des matériaux issus du tri et du recyclage de la plateforme de tri (terres de terrassement, bétons concassés, …)  Dans la fabrication de nouveaux composites de construction, en fonction de leurs caractéristiques et de leurs propriétés.   D’autre part, il s’agit de concevoir une plateforme numérique intégrative combinant les connaissances structurées du domaine, les données expérimentales et des approches de modélisation avancées guidées par les données à l’aide de techniques d’apprentissage automatique. Cette plateforme numérique a pour ambition d’améliorer et d’optimiser le processus de tri sur les plateformes de recyclage. 

Développement du projet 

Le secteur de la construction est le premier consommateur d’énergie et se retrouve responsable d’importants impacts environnementaux par l’utilisation de matériaux dont l’empreinte carbone est très élevée. De même la surexploitation des ressources naturelles comme pour les carrières d’extraction de sable, pierres…) s’intensifie depuis des décennies et conduit inévitablement à l’épuisement de ces ressources. Il devient de plus en plus nécessaire d’une part, d’utiliser des matériaux à faible coût environnemental, d’autre part de recycler autant que possible les matériaux issus de la déconstruction dans le génie civil ou alors les terres d’excavation retirées de chantiers de construction et souvent destinées à l’enfouissement. Ce qui constitue aussi un problème du point de vue de la disponibilité du foncier pour les sites de stockage de ces terres qualifiées de déchets inertes à ce stade. 

Sur le marché des déchets inertes recyclés et commercialisés, 3 Mtonnes qui sont fabriqués et consommés en Nouvelle Aquitaine sont issus du recyclage. 20 % de ces déchets sont fabriqués et auto-consommés par les entreprises du BTP et en VRD.  Le groupe XEROS, acteur majeur du recyclage de déchets inertes et de la fabrication de granulats représenterait environ 14% de part de marché. En revanche Plus de 6Mtonnes de déchets inertes ne sont pas recyclés et restent donc à traiter.

Tout cela engendre de réels problèmes économiques et environnementaux, rendant nécessaire la valorisation des déchets de déconstruction. Cette valorisation va de pair avec la difficulté croissante de l’accès à la ressource minérale qui conduit de plus en plus la filière du BTP à se tourner vers des ressources en matériaux secondaires. Le besoin d’une innovation technique et de compétences en accompagnement scientifique dans le domaine de la valorisation est ainsi nécessaire.

Afin de répondre à cette problématique, le projet mené en collaboration avec l’entreprise Xeros a pour objectif de promouvoir le recyclage des terres excavées pour la production de bétons de terre destinés à la construction. Cette approche vise à s substituer partiellement les matériaux conventionnels tout en offrant plusieurs autres avantages notamment sur les plans économique et environnemental. Il s’agit de développer des bétons de résistance plus ou moins importante selon l’usage prévu à la sortie. En effet, beaucoup de projets peuvent nécessiter des blocs de résistance moyenne et adaptée. Un des objectifs de cette étude s’inscrit dans le cadre d’une approche performancielle qui vise à sortir de la conception de produits dotés de résistance très élevée (plusieurs dizaines de méga pascals en général). C’est le cas des bétons ordinaires conçus avec du ciment énergivore et utilisant des ressources naturelles qui connaissent un épuisement de plus en plus grandissant. 

Différentes formulations de composites à base de terres argileuses seront optimisées au laboratoire. Afin d’obtenir des résistances maîtrisées, plusieurs paramètres sélectionnés seront étudiés. Ce type de mélanges nécessite généralement l’ajout de fibres végétales pour rester dans une logique bas carbone.  Les effets du type et de la quantité de fibres naturelles constituent un exemple de paramètres importants à évaluer. Les bétons/composites développés feront l’objet d’une caractérisation approfondie à travers différents essais visant à étudier leurs propriétés mécaniques, thermiques, microscopiques et leur durabilité. Ils seront également caractérisés par des essais non destructifs qui s’avèrent pratiques et efficaces pour évaluer la résistance et la qualité des produits sans les endommager.

La complexité du tri des intrants de la plateforme et de la valorisation des terres excavées / bétons concassés, réside dans la forte variabilité des matériaux et dans les interactions multiples entre leurs constituants — qualité et texture des argiles, nature des terres, différence des bétons/déchets de déconstruction, taux d’humidité, granulométrie, ainsi que les paramètres opératoires tels que la vitesse de broyage, la maille de tamis ou la quantité d’eau. Cette diversité rend difficile la prédiction des rendements, la classification des fractions obtenues (sable, argile, granulat) et l’évaluation de leur potentiel de valorisation. Dans ce contexte, la mise en place d’une plateforme numérique intégrative constituera un levier essentiel pour structurer, concaténer et exploiter l’ensemble des données disponibles issues des plateformes de recyclage. Cette plateforme visera à agréger des données issues de différentes sources — mesures in situ, essais de laboratoire, historiques de lots, paramètres de procédés — et à les relier à des indicateurs de performance technique, économique et environnementale. Les techniques d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle explicable (XAI) offre une voie prometteuse et constitueront le noyau de cette architecture numérique pour améliorer et optimiser le processus de tri. Elles permettront de prédire la qualité et la quantité des matériaux issus du tri, d’optimiser les paramètres de déconstruction, et d’expliquer les mécanismes décisionnels en identifiant les variables les plus influentes. La plateforme numérique ambitionne de devenir un outil décisionnel complet, capable d’assister les opérateurs dans la formulation des matériaux recyclés, l’orientation des flux de valorisation, et l’amélioration continue du processus de tri sur les plateformes.

Enfin, une analyse environnementale sera menée à travers une analyse de cycle de vie, du berceau à la porte. L’examen des propriétés thermique ou acoustique sont aussi des éléments à maitriser pour un meilleur usage des bétons développées. Le but est de proposer des améliorations aux procédés de tri des intrants en maitrisant leurs propriétés, à la conception de produits nouveaux et de montrer l’intérêt du recyclage dans la construction pour réduire les besoins énergétiques (de production, de chauffage et climatisation…)

Mission 

Vous co-développerez une nouvelle méthodologie combinant :

• La co-conception de produits bas carbone à partir de recyclage de produits destinés au stockage, leur qualification mécanique et physico-chimique,
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• La création d’une base de données issue de la littérature et de collectes,
• La conception de modèles d’aide à la décision fondés sur des algorithmes d’apprentissage automatique
• La conception d’un outil de visualisation destiné à améliorer la compréhension et la communication avec les experts du domaine, en rendant explicites les liens entre les propriétés intrinsèques, les variables de contrôle et les performances obtenues.

• Publications scientifiques
• Brevet : ? Méthodologie - Produits écologiques et nouveaux 

Lieu de travail : Bordeaux

Date de publication :  novembre 2025

Type de contrat : CDD Doctorant

Durée du contrat : 36 mois

Date de début de la thèse : 5 janvier 2026

Quotité de travail : Complet

Rémunération : Rémunération brute mensuelle d'un montant de Barème CIFRE (env.2 200,00 €)

Section CNU : 60ème : Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil 

Encadrement et environnement au sein de l’I2M – CNRS, Université de Bordeaux

• Nadia SAIYOURI : développement de composites bas carbone et produits écologiques passant par la valorisation de sous-produits de l’industrie, de sédiments, terres d’excavation ou de fibres végétales.
• Cédric BAUDRIT : intelligence artificielle, Apprentissage automatique, XAI, Modèle de Décision, Incertitudes, Ontologie, Transfert de connaissance
• Des ingénieurs de Xeros accompagnent le travail de thèse et fournissent le support financier dans le cadre du dispositif CIFRE, soutenu par l’ANRT (Agence Nationale de la Recherche Technologique).
• Enfin l’encadrement sur les aspects développements informatiques seront assurés par Christophe Fernandez.

Nous attendons des candidats motivés possédant une formation d’ingénieur ou de Master 2 dans les domaines suivants :

• Génie Civil et Génie Environnemental

• Mécanique  

Une expérience préalable et une connaissance / manipulation des matériaux de construction est un atout, mais n'est pas obligatoire. Une appétence pour la modélisation serait également appréciée.

Nous recherchons des ingénieurs / Master 2 motivés pour rejoindre notre équipe à l’Institut I2M, CNRS, Bordeaux pour un doctorat. Le projet est soutenu par le groupe industriel Xeros 

Nos recherches se concentrent sur le développement de nouvelles approches pour valoriser des produits basés sur l’intégration de connaissances scientifiques, de savoir-faire experts et de données d’expérience.

Le chercheur travaillera dans un environnement stimulant et collaboratif, aux côtés de spécialistes de multiples disciplines complémentaires.

 

Le poste se situe dans un laboratoire classé ZRR (Zone à Régime Restreint) et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par le Fonctionnaire Sécurité Défense (FSD).