Doctorante/Doctorant : Dévulcanisation thermo-mécano-chimique des caoutchoucs par extrusion bi-vis - CDD de 36 mois à IMT Nord Europe

Unité : Centre d’Enseignement de Recherche et d’Innovation (CERI MP)

Nature de l’emploi : Contrat doctoral sur 36 mois

Lieu de travail : IMT Nord Europe, DOUAI – Boulevard Lahure

Intitulé du sujet de thèse : Dévulcanisation thermo-mécano-chimique des caoutchoucs par extrusion : analyse des mécanismes mis en jeu et optimisation du procédé

CONTEXTE :

Présentation d’IMT Nord Europe :

École sous tutelle du ministère de l’économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique, et école de l’Institut Mines Télécom, 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 20000m² de laboratoire pour développer un enseignement de haut niveau et une recherche d’excellence dans les domaines suivants :

- Systèmes Numériques

- Energie Environnement

- Matériaux et Procédés

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

Le poste est à pourvoir au sein du CERI MP https://recherche.imt-nord-europe.fr/materiaux-procedes-ceri/

Chaque année, 66 000 tonnes de chaussures sont vendues en France et le taux de collecte n’était que d’environ 7 500 tonnes en 2020 selon l’éco-organisme ReFashion. Ces déchets sont aujourd’hui orientés majoritairement dans les centres de valorisation énergétique ou d’enfouissement.

Les chaussures sont généralement composées de très nombreux matériaux qui rendent le gisement à recycler diversifié et difficile à gérer. La semelle, représentant la plus grande partie de la masse totale, contient le plus souvent des mélanges constitués de différents types de caoutchoucs. Ces matières représentent un enjeu prioritaire en termes de valorisation. Cependant, ces matériaux sont réticulés (vulcanisés pour les caoutchoucs) formant un réseau tridimensionnel qui est à l’origine de leurs performances en usage, mais qui rend leur recyclage difficile.

Une voie prometteuse pour recycler ces matériaux, dans le respect de l’environnement, est la dévulcanisation. Cette opération consiste à briser de manière sélective les liaisons soufre-soufre et soufre-carbone qui forment le réseau tridimensionnel pour retrouver l’état d’origine des macromolécules avant vulcanisation. Cette opération peut se dérouler par le moyen d’une adaptation du procédé d’extrudeuse bi-vis. Cette méthode reste cependant peu documentée, il est donc nécessaire de mener des investigations approfondies pour comprendre les phénomènes mis en jeu dans le processus de dévulcanisation dans l’optique de maîtriser l’exploitation à une échelle industrielle.

Ce contrat doctoral s’inscrit dans le cadre du projet DEVULCAIN supporté par l’agence nationale de la recherche (ANR) et se déroulant en partenariat avec l’INSA Centre-Val de Loire et la société The 8 Impact, spécialiste du démantèlement et du recyclage des produits chaussants.

Le poste est à pourvoir au sein du centre d’enseignement, de recherche et d’innovation en matériaux et procédés (CERI MP). Le CERI MP est actif sur des matériaux aussi diversifiés que ceux du génie civil, les polymères et les matériaux composites. Pour plus de détails, consulter le site internet de l’Ecole : www.imt-nord-europe.fr

MISSIONS :

La thèse a pour but de travailler les questions relatives à la dévulcanisation des caoutchoucs par extrusion bi-vis de manière expérimentale et numérique ainsi que les moyens de caractérisation des réseaux réticulés. Il sera question d’investiguer les liens existants entre les différents gisements, les conditions de dévulcanisation et les propriétés physico-chimiques finales des caoutchoucs régénérés.

Simulation numérique du procédé : L’objectif est de proposer une approche numérique de la dévulcanisation par extrusion bi-vis. Outre le gain de temps que cette approche peut amener par réduction des essais- erreurs, l’approche numérique permettra de renforcer la compréhension des mécanismes prenant place dans le fourreau de l’extrudeuse. Le challenge scientifique adossé à cette tâche est lié au fait que les propriétés rhéologiques des matériaux vont varier non seulement à cause des sollicitations thermomécaniques, mais aussi à cause de l’évolution du niveau de dévulcanisation au cours du procédé. Ce dernier point à prendre en compte n’est pas usuellement intégré dans les méthodes de résolution numérique.

Optimisation des paramètres de dévulcanisation en extrusion bi-vis : Cette mission aura pour objectif de comprendre comment transposer les conditions de dévulcanisation identifiées par les équipes de l’INSA CVL sur des équipements de transformation industriels disponibles à l’IMT NE. Il sera également question d’identifier les paramètres ayant une forte influence sur le procédé pour être en mesure de tisser les liens entre les types de caoutchoucs, le niveau de dévulcanisation et l’orientation des paramètres du procédé.

Dévulcanisation avancée : ajout de l’eau pour dépolluer et augmenter la sélectivité : Cette tâche tire son origine d’une mise à profit de l'expérience acquise par les équipes de IMT NE relative à l’extrusion assistée eau. L'intérêt et l’opportunité que présente l’injection d’eau pendant l’extrusion se basent, sur le fait que celle-ci fait gonfler les caoutchoucs. Ce phénomène permet ainsi, d’augmenter le niveau de dévulcanisation, la sélectivité de rupture des ponts sulfure et limite les éventuelles réactions d’oxydation.

PROFIL DE LA CANDIDATE / DU CANDIDAT : (Prérequis/ Diplôme)

Maitrise de la langue française avec des capacités validées en communication écrite et orale. 

Niveau C1/C2 en anglais requis. 

Le candidat devra avoir complété un diplôme de bac+5 relatifs à la Science des matériaux, Science des polymères ou une formation spécialisée en lien avec les élastomères. Le candidat devra montrer des capacités liées à la conduite et la maitrise de projets collaboratifs de recherche. Le sujet de thèse nécessite des connaissances en caractérisation physico-chimique des matériaux, procédé de mise en forme et en chimie.

Des possibilités de participation aux activités d’enseignement en lien avec le parcours polymère et composite seront proposées (limité à 64h/an)

Aptitudes

Gestion de projet scientifique

Analyse et valorisation de résultats

Gestion de données

Compétences

Caractérisation des matériaux

Mise en forme des polymères et élastomères

Connaissances

Science des matériaux

Science des polymères

Procédés associés à la transformation de thermoplastiques et élastomères

Mots clés : Recyclage, Elastomères

CONDITIONS :

Le poste est à pourvoir à compter du 1/10/24 pour une durée de 36 mois (contrat doctoral).

Un dossier de candidature doit être déposé à l’Ecole Doctorale SMRE. L’inscription est soumise à l’autorisation de la commission d'admission.

RENSEIGNEMENTS ET MODALITÉS DE DÉPÔT DE CANDIDATURE :

Pour tout renseignement sur le poste, merci de vous adresser à Pierre Ovlaque, enseignant chercheur, pierre.ovlaque@imt-nord-europe.fr.

Pour tout renseignement administratif, merci de vous adresser à la Direction des Ressources Humaines : jobs@imt-nord-europe.fR

INFORMATIONS SUR l'ENVIRONNEMENT DE TRAVAIL A IMT NORD EUROPE :

• Possibilité du télétravail partiellement

• Environnement exceptionnel de travail

• Nombreux congés

• Restauration collective sur place

• Prise en charge des transports en commun sur trajet domicile-travail (75%)

• Forfait mobilité durable (pour le covoiturage ou les trajets en vélo)

• Complément familial selon la composition de la famille

• Large gamme de prestations sociales (indemnisation 1^ère installation, aides financières, chèque vacances…)

• Écosystème d’innovation stimulant (startups, étudiants, recherche, entreprises)

Date limite de candidature : 04/08/24