Recyclage des plastiques : Etude de la cristallisation continue d'un monomère du PET

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Recyclage des plastiques : Etude de la cristallisation continue d’un monomère du PET

Les procédés de cristallisation sont couramment employés dans l’industrie pour la purification ou la séparation de produits d’intérêt. La cristallisation permet en effet la séparation/purification de mélange avec une consommation énergétique réduite (par rapport à la distillation par exemple), et d’atteindre des niveaux de pureté élevées. Ses applications sont très diverses et couvrent de nombreux domaines (industrie pharmaceutique, agroalimentaire, chimie de spécialité, procédés de l’économie circulaire/du recyclage, …).

La cristallisation en solution consiste en la formation d’une phase solide cristallisée d’un composé donné à partir d’une solution liquide sursaturée. La sursaturation, force motrice du phénomène de cristallisation, peut-être générée selon plusieurs voies selon les systèmes étudiés, classiquement par refroidissement du milieu (variation de la solubilité avec la température), par évaporation du solvant, ou par utilisation d’un anti-solvant.

Industriellement, il existe une diversité de mise en œuvre possible, en batch (procédé discontinu) ou en réacteur ouvert continu. Le fonctionnement d’un procédé de cristallisation va dépendre des mécanismes impliqués, qui regroupent plusieurs étapes ou phénomènes dont les principaux sont la germination (apparition des cristaux) défavorable thermodynamiquement (processus cinétique), puis la croissance des cristaux (favorable thermodynamiquement).

L’acquisition des données de solubilité, l’étude des mécanismes et cinétiques de cristallisation (acquisition de données expérimentales et modélisation des phénomènes), la caractérisation de la morphologie des cristaux ou objets obtenus (taille, forme ou faciès cristallin) ou la recherche de propriétés spécifiques des cristaux constituent les principaux champs d’étude de la cristallisation.

Ces études sont possibles en laboratoire via la réalisation d’essais expérimentaux sur des réacteurs instrumentés fermés, ou ouverts pour un pilotage continu.

DESCRIPTIF

Ce stage a pour objectif l’étude de la cristallisation continue de monomères du PET (polyéthylène téréphtalate), pour des applications dans le domaine du recyclage des plastiques.

Dans un premier temps, le travail se focalisera sur la réalisation d’une étude bibliographique sur les procédés de cristallisation continue, et leur étude à l’échelle du laboratoire. Un programme de travail expérimental sera défini avec l’équipe encadrante.

Le volet expérimental de l’étude sera focalisé sur le pilotage d’un montage laboratoire de cristallisation continue, et l’étude des paramètres influents (temps de séjour, temps d’atteinte du régime permanent, influence de la température, …) à l’aide d’un montage instrumenté, équipé d’une sonde de température, d’une sonde ATR-IR (spectroscopie IR) pour le suivi de la composition du milieu, et d’une sonde d’imagerie pour le suivi in situ de la genèse des cristaux et de leur morphologie. Les cristaux produits seront également analysés ex situ (composition, microscopie optique, …)