Postdoc - Modélisation de la Sédimentation et Coalescence des Gouttes en Extraction Liquide-Liquide H/F CEA

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Le contexte de cette offre est celui de la transition énergétique vers des technologies bas carbone (batteries Li-ion, photovoltaïque, éolien) qui dépend fortement de matériaux stratégiques tels que les terres rares (Dy, Nd, Pr) et les métaux (Co, Ni, Li) dont le recyclage efficace demande encore de nombreuses études et développements. Une des techniques clefs pour le recyclage de ces matériaux est l'extraction liquide-liquide par solvant. Elle s'opère dans différents appareils, les plus courants étant les mélangeurs-décanteurs sont largement employés en raison de leur compacité et leur efficacité énergétique. Ces outils associent une chambre de mélange, où les phases non miscibles forment une émulsion, et une zone de décantation, où les gouttes de phase dispersée coalescent et les deux phases se séparent sous l'effet de la gravité. La performance de ces dispositifs dépend fortement de la dynamique interfaciale (rupture, coalescence, transport), encore mal comprise pour permette une modélisation complète de ces deux étapes.

Dans le cadre du PEPR national « Recyclabilité & Réutilisation des Matériaux », le CEA développe une nouvelle approche de modélisation visant à établir un jumeau numérique du mélangeur-décanteur. Ce projet postdoctoral vient compléter une thèse en cours, centrée sur la modélisation de la chambre de mélange par apprentissage automatique, et porte spécifiquement sur la modélisation de la zone de décantation.
Les principales étapes de l'étude envisagées sont:

- pour la partie expérimentale
o Générer des émulsions bien caractérisées (par exemple via des mélangeurs statiques) avec des distributions de tailles de gouttes connues.
o Suivre la cinétique de décantation et de l'évolution de la taille des émulsions ainsi générées à l'aide de techniques d'imagerie ou optiques dans une maquette dédiée.
o Acquérir de données de référence robustes pour le développement et la validation du modèle.

- pour la partie numérique
o Décrire le transport des gouttes sous l'effet de la gravité,
o Construire un modèle par bilans de population pour simuler l'évolution de la distribution des tailles de gouttes sous l'effet de la coalescence tout en prenant en compte les propriétés physico-chimiques des fluides (tension interfaciale, viscosité, densités des phases).

Le PEPR Recyclage associe de nombreux partenaires académiques et institutionnels de premier plan (CEA, CNRS, BRGM, LRGP,IJL, georessources, ...) avec qui il faudra interagir. Ce postdoc complète une thèse en cours qui est elle axée sur la modélisation de la chambre de mélange à l'aide de techniques d'apprentissage automatique.

Ce projet offrira une opportunité unique de contribuer à l'innovation dans le domaine du recyclage des métaux critiques, enjeu majeur de la transition énergétique.