Offre de thèse : Recyclage hybride des polyoléfines par extrusion réactive assistée fluide supercritique

Unité : Centre d'Enseignement, de Recherche et d'Innovation en Matériaux et Procédés (CERI MP)

Responsable hiérarchique : Direction du CERI MP

Responsable fonctionnel : P.Ovlaque

Catégorie : Offre de thèse

Nature de l’emploi : CDD – 3 ans

Lieu de travail : Site de Lahure

Contexte :

École sous tutelle du ministère de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, IMT Nord Europe est née en 2017 de la fusion de Télécom Lille et de l’École des Mines de Douai. Elle compte aujourd’hui parmi les plus Grandes Écoles d’ingénieurs au Nord de Paris avec plus 2200 élèves, dont un quart d’apprentis, plus de 600 diplômés par an et un réseau de 15 000 diplômés. Elle fait partie de l’Institut Mines Télécom, premier groupe public de Grandes Écoles d’ingénieurs et de management de France, et est partenaire de l’université de Lille.

IMT Nord Europe a 3 missions principales : former des ingénieurs responsables aptes à résoudre les grandes problématiques du XXIème siècle ; mener des recherches débouchant sur des innovations à haute valeur ajoutée ; soutenir le développement des territoires notamment en facilitant l’innovation et les créations d’entreprises. Son objectif est de former les ingénieurs de demain, maîtrisant à la fois les technologies numériques et les savoir-faire industriels. Idéalement située au carrefour de l’Europe, à 1 heure de Paris, 30 minutes de Bruxelles et 1H30 de Londres, IMT Nord Europe a l’ambition de devenir un acteur majeur des grandes transformations industrielles, numériques et environnementales du XXIème siècle en combinant, tant dans ses enseignements et que dans sa recherche, les sciences de l’ingénieur et les technologies du digital.

Localisée sur 2 sites principaux d’enseignement et de recherche, à Lille et à Douai, IMT Nord Europe s’appuie sur plus de 20 000 m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les trois domaines « Systèmes Numériques », « Energie Environnement » et « Matériaux et Procédés ».

Pour plus de détails, consulter le site internet de l’École : www.imt-nord-europe.fr

Le poste est à pourvoir au sein du CERI Matériaux et Procédés (CERI MP) à IMT Nord Europe. Les recherches du CERI MP portent sur la science et l’ingénierie des matériaux polymères, les procédés de mise en forme et le recyclage. Le CERI MP dispose d’une plateforme expérimentale d’extrusion et de caractérisation rhéologique, et offre un environnement de recherche pluridisciplinaire au sein d’IMT Nord Europe.

Missions :

Cette offre de thèse vise à développer un procédé de recyclage hybride des polyoléfines (polyéthylène, polypropylène) par extrusion réactive assistée fluide supercritique. Les polyoléfines représentent plus de 50 % de la production mondiale de plastiques et leur recyclage constitue un enjeu majeur de l’économie circulaire. Les voies actuelles présentent des limitations intrinsèques : le recyclage mécanique dégrade les propriétés rhéologiques et conduit au downcycling ; le recyclage chimique se heurte à des enjeux de rendement et de bilan environnemental.

L’objectif est de combiner, au sein d’un procédé continu d’extrusion réactive, trois étapes séquentielles : dépollution par fluide subcritique/supercritique, déconstruction contrôlée des chaînes macromoléculaires, et reconstruction architecturale par voie réactive. L’objectif final est d’obtenir des polyoléfines recyclées dont les propriétés rhéologiques, viscosité élongationnelle et strain hardening, sont ajustées en vue d’applications exigeantes (moussage, soufflage, thermoformage).

Le/la doctorant.e bénéficiera des moyens techniques du CERI MP, notamment la plateforme d’extrusion bi-vis instrumentalisée et les équipements de caractérisation rhéologique. La thèse sera effectuée en collaboration avec l’ISPA Alençon dont les moyens techniques seront également mis à disposition. Le/la doctorant.e aura l’opportunité de présenter ses résultats dans des conférences nationales et internationales.

La thèse s’inscrit dans une approche à la fois expérimentale et analytique. Les trois étapes seront d’abord étudiées séparément pour identifier les fenêtres opératoires, puis combinées en configuration séquentielle. Une attention particulière sera portée à l’établissement de corrélations quantitatives entre paramètres procédé, architecture moléculaire et comportement rhéologique.

Activités :

La thèse s’articulera autour de trois étapes séquentielles, étudiées d’abord séparément puis intégrées en configuration continue sur extrudeuse bi-vis. L’approche est à la fois expérimentale et analytique, avec attention particulière portée à la rhéologie élongationnelle et à la caractérisation moléculaire. Les principales activités sont :

• Étape 1 – Dépollution par extrusion assistée fluide subcritique/supercritique : injection de fluides sous pression (eau subcritique ou CO₂ supercritique) pour extraire les contaminants de faible masse molaire et obtenir une matrice polymère purifiée.

• Étape 2 – Déconstruction contrôlée des chaînes : dégradation thermo-mécanique ciblée (β-scission radicalaire, péroxydes) pour fragmenter les chaînes en oligomères de masse molaire contrôlée.

· Étape 3 – Reconstruction architecturale des chaînes : recouplage réactif des oligomères (extension de chaîne, couplage radicalaire, greffage) pour reconstituer des macromolécules à architecture contrôlée (masse molaire, LCB) et propriétés rhéologiques visées.

• Caractérisation rhéologique (rhéologie élongationnelle, strain hardening) et établissement de corrélations entre paramètres procédé, architecture moléculaire et comportement rhéologique.

Le/la doctorant.e aura la possibilité de participer aux activités d’enseignement (travaux pratiques, etc.) (dans la limite de 64 heures par année scolaire).