Développement durable de céramiques à l'aide de matières premières issues des résidus de l'industrie selon un principe d'économie circulaire // Sustainable development of ceramics using raw materials derived from industrial waste according to the principl

Les céramiques ont des domaines d'application de la vie courante comme dans le bâtiment (briques, tuiles,
revêtement de surface et décoration), par exemple. De façon à accentuer sa compétitivité et sa modernité, ce
secteur industriel a subi ces dernières décennies d'importantes mutations scientifiques et technologiques. De plus, il doit faire face à l'augmentation du coûts de l'énergie et réduire son empreinte carbone. C'est dans ce domaine d'application que Villa Petra opère. Cette dernière conçoit, fabrique et vend en B2B des revêtements de sol en grès-cérame pleine masse.
Les céramiques produit par Villa Petra sont formées de silicates, d'aluminates, de carbonates et d'autres composants en plus faibles quantités variants selon les céramiques produites. La mise en forme de ces céramiques est basée sur des technologies éprouvées sur lesquelles peu d'innovations sont à envisager. Par contre, la substitution des matières premières par des déchets a un intérêt déjà démontré par de récentes études documentées.

Basée sur un principe d'économie circulaire, l'objectif de la thèse est de développer des céramiques à l'aide de déchets. Le projet débutera par une recherche des ressources de déchets les plus adéquates possibles. Pour cela, des techniques d'intelligence artificielle seront utilisées. Il sera nécessaire de récolter les données issues de bases de données publiques ou commerciales et de mettre au point les algorithmes à l'aide de librairies existantes.

Sur la base des ressources préalablement identifiées, la thèse portera ensuite sur l'extraction des oxydes et leur purification par des méthodes à mettre en place. Des encres de substitution seront alors élaborées et analysées en termes rhéologiques et également de perte au feu à l'aide d'essais à l'échelle du laboratoire. Finalement, les
nouvelles encres seront utilisées pour réaliser de nouveaux revêtements.
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Ceramics have applications in everyday life, such as in construction (bricks, tiles, surface coverings, and decoration). To enhance its competitiveness and modernity, this industrial sector has undergone significant scientific and technological transformations in recent decades. Furthermore, it must contend with rising energy costs and reduce its carbon footprint. Villa Petra operates within this field, designing, manufacturing, and selling
full-body porcelain stoneware flooring to B2B customers.

The ceramics produced by Villa Petra are composed of silicates, aluminates, carbonates, and other components in smaller quantities, which vary depending on the specific ceramic product. The manufacturing process relies on proven technologies, making further innovation unnecessary.

On the other hand, the substitution of raw materials with waste has an interest already demonstrated by recent documented studies. Based on the principles of a circular economy, the objective of this Ph. D. thesis is to develop ceramics using waste materials. The project will begin with a search for the most suitable waste resources. Artificial
intelligence techniques will be employed for this purpose. It will be necessary to collect data from public or commercial databases and develop algorithms using existing libraries. Based on the previously identified resources, the Ph. D. thesis will then focus on the extraction of oxides and their purification using methods yet to be implemented. Substitute inks will then be developed and analyzed in terms of rheology and loss on ignition using laboratory-scale tests. Finally, the new inks will be used to create new coatings.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://www.cemef.minesparis.psl.eu/wp-content/uploads/2026/01/propositionthese.pdf

Cifre

CIFRE ANRT

Mines Paris-PSL

364 SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées

Titulaire d'un master 2 ou d'un diplôme d'ingénieur en sciences des matériaux, le(la) candidat(e) doit avoir une connaissance approfondie en chimie minérale et dans l'élaboration des céramiques. Une maîtrise avancée des techniques de programmation sous python est également requise. Une connaissance de la rhéologie des fluides complexes est également recommandée. Un goût prononcé pour le travail expérimental est fortement souhaité. Il est aussi demandé de faire preuve d'une grande rigueur, d'autonomie, d'initiative et d'une bonne capacité à travailler en équipe et de communication.
Candidates must hold a Master's degree (or equivalent) in Materials Science and possess in-depth knowledge of mineral chemistry and ceramic processing. Advanced proficiency in Python programming is also required. Knowledge of complex fluid rheology is recommended. A strong interest in experimental work is highly desirable. Candidates must also demonstrate rigor, autonomy, initiative, and excellent teamwork and communication skills.