Caractérisation de microparticules issues de l'abrasion de pneus en matrice environnementale - apports de la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse (Py-GC/MS)

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.

Caractérisation de microparticules issues de l’abrasion de pneus en matrice environnementale - apports de la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse (Py-GC/MS)

Les particules issues de l’usure des pneus représentent une source significative de pollution particulaire (6 millions de tonnes par an au niveau mondial, selon Baensch-Baltruschat et al. (2020)), avec des impacts écotoxicologiques avérés.

Ce sujet de recherche émergent s’accompagne de la nécessité de développer des méthodes de caractérisation, afin d’évaluer la pollution et d’envisager des stratégies de remédiation. Une des approches documentées dans la littérature scientifique récente est la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse (Py-GC/MS). Les mécanismes de pyrolyse des caoutchoucs, qu’ils soient naturels ou synthétiques, sont déjà bien décrits et conduisent à la formation de molécules identifiables comme le dipentene, le vinylcyclohexene, l’isoprene, etc…

Cette technique de Py-GC/MS est notamment proposée dans la norme ISO 21396:2017 (« Détermination de la concentration massique en particules de pneus et d’usure de la route (TWRP) dans le sol et les sédiments – méthode par Py-GC/MS »).

Description du projet

Ce projet de stage permettra de réaliser des développements analytiques sur l’appareil de Py-GC/MS en démarrant sur des standards de polymères, puis sur des pneus formulés avec différents additifs chimiques, et enfin sur des échantillons environnementaux. Différents défis méthodologiques sont attendus, notamment la préparation d’échantillons, l’aspect quantitatif (étalonnage, robustesse…), la gestion des contaminations croisées, etc…

Le/la stagiaire mènera cette étude scientifique complète, depuis la phase de bibliographie jusqu’à l’application de la méthode analytique optimisée sur des échantillons d’intérêt environnemental et/ou industriel.

A terme, disposer d’une méthode de quantification par Py-GC/MS permettra de renforcer le portefeuille de caractérisations de microparticules de pneus qu’IFPEN sera en mesure de proposer, en soutien et en complément d’outils comme le Rock-Eval^® ou de techniques d’imagerie type microscopie infra-rouge (µFTIR). En fonction de l’avancement des travaux, le/la stagiaire pourra être amené(e) à réaliser des comparaisons entre ces différentes techniques de caractérisation et des essais croisés.

Profil recherché

M2 ou école d’ingénieur en chimie analytique.

• Solide socle en chimie analytique, en particulier en analyse moléculaire (idéalement chromatographie et/ou spectrométrie de masse).
• Goût pour le travail en laboratoire, autonomie, esprit d’équipe.