Développement d’un outil d’aide à la décision prospectif pour une gestion circulaire et soutenable des Équipements Électriques et Électroniques (EEE)

Contexte

Les Équipements Électriques et Électroniques (EEE) sont produits en quantité croissante et avec une complexité toujours plus élevée, causant des dommages socio-environnementaux majeurs. Les Déchets d’Équipements Électriques et Électroniques (DEEE) soulèvent notamment des problématiques multi-échelles complexes, allant de la pollution des sols aux enjeux de souveraineté autour des matériaux critiques. Une meilleure compréhension de ces enjeux multi-critères est donc nécessaire, pour accompagner les acteurs de la chaîne de valeur vers une gestion circulaire soutenable de ces ressources. La présente thèse s’inscrit dans ce travail, en développant un outil d’aide à la décision prospectif pour évaluer des solutions intégrées visant à améliorer la recyclabilité, la réutilisation et les impacts environnementaux des EEE tout au long de leur cycle de vie.

Le Projet

Le projet RESURGENCE (Resilient, Eco-designed, Sustainable, and Upcycled REcyclable Generations of electronic components for a New Circular Economy) s'inscrit dans le cadre du Programme Prioritaire de Recherche (PEPR) « Recyclabilité, Recyclage et Réutilisation des matériaux » (3R), en ciblant spécifiquement la filière des Déchets d’Équipements Électriques et Électroniques (DEEE). RESURGENCE propose une approche systémique qui combine l’éco-conception de matériaux innovants, le développement de diagnostics avancés de l’état de santé (State of Health - SoH) des composants électroniques et la création d’outils d’aide à la décision pour intégrer la circularité dès les phases amont de conception. Le projet s’organise autour de quatre axes scientifiques principaux: (i) réduire l’impact environnemental des systèmes électroniques grâce à la fabrication additive et à l’utilisation de matériaux conducteurs sans métaux critiques ; (ii) améliorer la recyclabilité des composants grâce à l’emploi de matériaux réversibles et de principes d’éco-conception ; (iii) prolonger la durée de vie et favoriser la réutilisation des composants via des méthodes d’évaluation SoH et des algorithmes prédictifs ; et (iv) intégrer les pratiques de conception circulaire dans l’industrie grâce au développement d’objets intermédiaires et d’outils de créativité ergonomiques.

Le projet s’appuie sur les résultats du programme REVIWEEE, notamment sur la cartographie des flux de recyclage, les technologies de tri assistées par intelligence artificielle (comme la spectroscopie par transmission de rayons X) et les méthodologies avancées de démontage et de tri physique. Ces apports permettent à RESURGENCE de proposer des stratégies favorisant la relocalisation de chaînes de valeur de recyclage économiquement viables et écologiquement durables en France.

La force du projet repose sur son approche interdisciplinaire qui mobilise les sciences des matériaux, la chimie des polymères, l’intelligence artificielle et le design industriel. Parmi les innovations majeures figurent le développement de matériaux éco-conçus tels que les vitrimères et les polymères auto-immolables, l’intégration d’adhésifs réversibles facilitant le démontage, et la mise en œuvre d’algorithmes pour le diagnostic prédictif et l’évaluation de la durée de vie restante des composants. RESURGENCE propose également des outils de créativité pour guider les concepteurs vers des choix de design intégrant les principes d’économie circulaire dès la phase de conception initiale.

Objectifs

L’objectif de la thèse est de concevoir et mettre en œuvre un outil d'aide à la décision prospectif, qui permette aux acteurs de la chaîne de valeur d'anticiper et d'intégrer des principes de circularité soutenable dès les premières étapes de la conception, de la production, de l'utilisation et de la gestion de fin de vie des composants, produits et systèmes électroniques. Cet outil permettra la planification de scénarios, évaluera les impacts socio-environnementaux et guidera le choix de stratégies de conception durables dès le début du processus de développement. L'objectif est de garantir que les décisions de conception en amont permettent la réutilisation, le recyclage et la récupération en aval, soutenant ainsi les objectifs du projet en matière d'économie circulaire, et allant au-delà de la simple approche matière et d’évaluation environnementale.

Etape 1 : Analyse documentaire sur les paramètres techniques clés pour une circularité soutenable des systèmes électroniques.

Etape 2 : Développement d’une méthodologie prospective pour évaluer la circularité et soutenabilité dès les premiers stades de conception, avec des données primaires limitées sur les paramètres techniques et des applications potentielles de seconde vie. Proposition de scénarios de développement sur plusieurs cycles de vie et d’un ensemble d'indicateurs de soutenabilité.

Etape 3 : Proposition d’un outil d'aide à la décision matriciel prospectif, appliquant la méthodologie de l’étape précédente pour évaluer les flux physiques et immatériels, et les indicateurs de soutenabilité.

Etape 4 : Développement et utilisation de l’outil d’aide à la décision comme outil d’éco-innovation prospectif. Renforcement et transfert de l’outil grâce à l’évaluation de solutions intégrées au sein du projet RESURGENCE : fabrication additive innovante, vitrimères, plastronique (carte électronique). Déplacements ponctuels prévus à l’IRCP (Institut de Recherche de Chimie Paris) et au CEMEF (Centre de mise en forme des matériaux).

Vous travaillerez au sein de l’équipe Ingénierie Mécanique et Conception (IMC) de l’Institut de Mécanique et d’Ingénierie (I2M) à l’institut des Arts et Métiers de Chambéry. L’institut possède une forte expertise historique dans les domaines de l’éco-conception, la circularité et les indicateurs d’aide à la décision. L’équipe de recherche, dynamique, porte de nombreux projets sur des thématiques clés autour de la soutenabilité forte, telles que la low-tech et la diversité technologique, l’impact environnemental ou la soutenabilité des flux de matières critiques. 

Nous recherchons un·e candidat·e curieux·se, rigoureux·se, ouvert·e et motivé·e par une thématique à fort impact environnemental et sociétal. Le ou la candidat·e devra avoir :

• Un diplôme de niveau Master 2 ou ingénieur dans l’un des domaines suivants : éco-conception, économie circulaire, matériaux, sciences de l’ingénieur

• Une appétence pour le développement d’indicateurs et d’outils d’aide à la décision dans une approche systémique.

• Des capacités de travail en équipe et d’autonomie, un bon niveau de communication écrite et orale en français et en anglais.