Post-doctorat (18 mois) Modélisation multi-échelle des réacteurs de biolixiviation

Rejoindre le BRGM, c’est intégrer le premier établissement public français d’application des sciences de la Terre, qui rassemble 1 000 experts engagés sur 29 bases en métropole et outre-mer. Le BRGM a pour vocation d’améliorer la connaissance géologique et la compréhension des phénomènes de surface et du sous-sol, afin de : répondre aux défis des évolutions environnementales par des projets innovants à fort impact sociétal.

Ce poste postdoctoral fait partie du projet Horizon Europe CICERO.

Les procédés de biolixiviation visent à récupérer les métaux contenus dans les ressources minérales sulfurées en utilisant l’activité métabolique de microorganismes lithotrophes. La biolixiviation est une technologie éprouvée déjà appliquée industriellement. Ses principaux avantages par rapport aux autres procédés sont d’être rentable et de fournir la même fonction de manière plus simple en termes d’opérabilité. La biolixiviation est également attrayante dans la mesure où elle présente peu de risques environnementaux. Au cours de la dernière décennie, le BRGM a développé une nouvelle conception de bioréacteur comme voie alternative à la biolixiviation en tas et au STR (réacteur à cuve agitée) conventionnel. Il consiste à opérer la biolixiviation oxydative dans un bassin en utilisant des agitateurs flottants pour suspendre les particules solides dans la pulpe ainsi que pour injecter et disperser le gaz dans la phase liquide. Il combine un faible CAPEX, une efficacité de lixiviation élevée et une bonne gestion de la chaleur. Il a été considérablement développé dans d’anciens projets de recherche (FP7 ProMine, H2020 NEMO) où la capacité du système à homogénéiser la suspension de particules et l’autorégulation de la température ont déjà été étudiées et validées pour différentes études de cas. Ces projets ont également permis de démontrer que les mêmes cinétiques et rendements de lixiviation sont obtenus en STR et avec l’agitateur flottant. 

L’objectif de l’étude sera de développer un modèle multi-échelle décrivant les différents phénomènes de transport (mélange, transfert G/L, transfert L/S, transport de réactifs) intervenant dans ce type de bioréacteur en utilisant une approche CFD (Computational Fluid Dynamics). Ce modèle multi-échelle, validé par un suivi expérimental de l’hydrodynamique dans un bioréacteur pilote de 2 m3, servira de base scientifique pour produire les connaissances manquantes pour le développement final de cette technologie et pour évaluer ses performances économiques et environnementales.

Tâches principales

• Développer un modèle CFD décrivant les phénomènes de transport dans un réacteur de biolixiviation (mélange, transferts G/L et L/S, transport des réactifs).
• Afin de déterminer expérimentalement les données hydrodynamiques nécessaires à la validation du modèle, les travaux expérimentaux seront réalisés dans la salle de pilotage du BRGM en utilisant un bioréacteur de 2m3.
• Contribuer à l’évaluation technico-économique et environnementale de la technologie en fournissant les données nécessaires à la conception à grande échelle d’un bassin de biolixiviation.
• Publier les résultats dans des revues scientifiques