Formulaire de dépôt des sujets de thèse de l`Ecole Doctorale SDLM
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OFFRE DE THESE en Membranes à l’ Institut des Sciences Chimiques de Rennes (UMR-CNRS
6226) – équipe Chimie et Ingénierie des Procédés (CIP):
Etude des mécanismes de transfert en nanofiltration appliquée à des milieux hydro-
organiques et organiques
En chimie fine, les étapes de séparation/purification sont responsables de 75% des coûts de
production et environ 45% des coûts énérgétiques. La substitution de procédés énergivores (tels
que la distillation couramment utilisée) par des procédés éco-compatibles est donc un objectif
majeur. Le développement de la nanofiltration en milieu aqueux (NF) remonte au début des années
90- Si de nombreuses applications existent au plan industriel, les connaissances sur les mécanismes
de transfert responsable de la rétention et/ou du transfert sont encore insuffisantes pour simuler
les procédés et faciliter une plus large intégration industrielle. Cependant les forces responsables
des transferts à travers les membranes sont identifiées (tamisage moléculaire, interactions
électrostatiques, majoritairement). Le groupe membrane de CIP est reconnu pour être à la pointe
de la modélisation dans ce domaine.
Le développement de la nanofiltration en milieu organique (OSN) est plus récent encore.
Bien que des applications industrielles (recyclage de solvants) existent déjà, tout ou presque reste à
faire pour comprendre les transferts et par suite les maitriser et étendre les applications à des
mélanges complexes (par exemple des milieux issus de réacteurs de synthèse organique catalysée).
Les mécanismes de transfert en OSN sont vraisemblablement fondés sur des interactions physico-
chimiques entre membrane polymère et soluté organique à retenir ou transférer; les forces de van
der Waals et interactions hydrophobes y jouent probablement un rôle majeur). Le groupe
membrane de CIP avec les membres du consortium ANR-MemChem est le seul en France à
travailler depuis 8 ans de façon continue sur cette thématique OSN appliquée à des mélanges
complexes (métathèse des oléfines puis hydroformylation d'oléfines fonctionnalisées). Les milieux
hydro-organiques devraient présenter des mécanismes intermédiaires entre NF et OSN et il
n'existe pratiquement pas de littérature sur le sujet. Cependant ces milieux présentent eux aussi un
intérêt industriel majeur dans le domaine des biotechnologies et des industries pharmaceutiques
puisque de nombreuses extractions sont obtenues par des mélanges hydro-alcooliques.
L'objectif de la thèse est de contribuer à améliorer les connaissances sur les mécanismes de
transfert en milieux hydro-organiques (eau/alcool, eau/acétonitrile, etc.) tout en faisant le pont
avec les mécanismes en milieux aqueux (quelles part prise par les interactions électrostatiques?) et
les milieux organiques( quelle part prise par l'exclusion stérique? par les interactions
hydrophobes? quel rôle de l'affinité du solvant pour la membrane qui gonfle en fonction de la
nature du solvant? quel rôle de l'affinité solvant- soluté à filtrer?)
Le sujet de thèse est à caractère fondamental sur une thématique innovante: procédés de
séparation par membranes en milieux hydro-organiques et organiques en relation avec les défis
sociétaux traitant du renouveau industriel à travers la maitrise de procédés respectueux de
l'environnement pour une chimie verte et une production durable.
Le(la) doctorant(e) sera associé(e) au projet ANR-MemChem qui traite d'OSN sur des
milieux de métathèse des oléfines (dans le toluène) et d'hydroformylation d'oléfines
fonctionnalisées (dans le toluène et l'acétonitrile)
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