Ph D Thesis Proposal - Sustainable metal extraction using integrated CO2 capture and catalyzed [...]

Mecaware est une startup industrielle innovante spécialisée dans la production de métaux stratégiques à partir de batteries en fin de vie et de déchets de fabrication de batteries. Nous récupérons le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse et d'autres métaux essentiels sous forme de carbonates et d'hydroxyde de métaux.

Notre solution éco²-efficiente offre à la fois des performances environnementales et économiques. Grâce à notre technologie, les métaux stratégiques peuvent être extraits en boucle fermée, sans utiliser d'intrants nocifs. Le procédé ne génère aucun effluent, y compris les sulfates, et consomme très peu d'énergie primaire.

Notre modèle d'affaires est conçu pour être flexible et réactif. Des usines compactes sont situées près des sources de déchets, ce qui réduit considérablement les coûts de démarrage et optimise la chaîne d'approvisionnement.

Les déchets de batteries constituent une ressource locale capable de soutenir une approvisionnement européen en métaux stratégiques. Et les matériaux recyclés sont un pilier d'une industrie de batteries plus durable, à faible empreinte carbone et responsable.

Proposition de thèse de doctorat (démarrage en octobre 2025)

Superviseur : Prof. J. Leclaire

Institut de Chimie et Biochimie Moléculaire et Supramoléculaire (ICBMS - UMR CNRS 5246 – Laboratoire CSAp. www.icbms.fr/csap). Contact : julien.leclaire@univ-lyon1.fr

Thème : Extraction durable de métaux utilisant la capture intégrée de CO2 et la minéralisation catalytique

OBJECTIFS GÉNÉRAUX : Ce projet de recherche fondamental et appliqué, soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche et de la Technologie (ANRT) et Mecaware Corp., vise à développer des technologies de recyclage durable des métaux intégrant la reconnaissance moléculaire sélective et la carbonation minérale catalytique pour le secteur des batteries lithium-ion.

CONTEXTE ET RÉSUMÉ : La crise climatique liée aux émissions de gaz à effet de serre nécessite le développement de solutions à grande échelle pour la capture, l'utilisation et le stockage du CO2, tout en assurant la transition énergétique. La transition implique notamment l'électrification des transports, ce qui soulève la question de l'extraction et de l'approvisionnement durables en métaux. Dans cette optique, le groupe du Prof. J. Leclaire a développé une technologie supramoléculaire intégrée qui valorise le produit de la capture du CO2 pour séparer les sept constituants métalliques des batteries lithium-ion. Ce procédé complexe implique plusieurs étapes en solution, dont la capture du CO2, la formation de complexes organométalliques solubles, leur réactivité pseudo-enzymatique, et la séparation par carbonation minérale. L'optimisation nécessite une étude mécanistique approfondie, des modélisations physico-chimiques, et l'élaboration d'une description thermodynamique des équilibres solideliquide-vapeur. Le projet vise à accélérer la performance et la maturité du procédé en étudiant son passage à l'échelle, avec une analyse techno-économique et de cycle de vie intégrant l'énergie et la régénération des utilités pour une filière zéro déchet.

LE LABO : L'étude sera menée au sein du Laboratoire de Chimie de l'École Normale Supérieure de Lyon. Des séjours de recherche avec les partenaires pour la simulation (Laboratoire de Génie Chimique, Toulouse) et la mise à l'échelle du procédé seront programmés durant les trois années. La récupération métallique assistée électrochimiquement sera réalisée en collaboration avec le département de Génie Chimique du MIT (États-Unis).

Mots-clés : Chimie moléculaire et supramoléculaire, Chimie verte, Chimie organique, Catalyse, Capture et utilisation du CO2, Auto-assemblage, Chimie de coordination, Modélisation géochimique, Électrochimie, Chimie physique, Cristallogenèse.

Le candidat doit être titulaire d’un master en chimie moléculaire et diplômé d’une École d’Ingénieur. Il doit avoir une solide connaissance en chimie de coordination, chimie supramoléculaire, chimie physique, thermodynamique chimique et spectroscopie. La curiosité scientifique, la méthodologie, le goût pour les défis pluridisciplinaires et la capacité à travailler en équipe sont indispensables.

Les candidats doivent fournir un CV, 2 lettres de recommandation, et leurs relevés de notes (avec notes) pour les années de master (ou équivalent).