Par le large spectre de disciplines mises en jeu, elle est originale tant au niveau régional que national. En associant unités d’enseignements fondamentaux spécifiques, unités de développements méthodologiques et ateliers communs aux différentes spécialités et unités au libre choix de l’étudiant, l’architecture de la formation doit permettre d’atteindre l’objectif fixé. La finalité principale du diplôme est la préparation à une activité de recherche dans le secteur public ou privé.

Cependant, parallèlement et en concertation avec les différentes équipes pédagogiques, des enseignements à visée professionnelle sont proposés dans le domaine des sciences de l’environnement, ce qui permettra de proposer aux étudiants de nombreuses passerelles entre les deux types de formation. Des options dédiées à la dynamique des nanoparticules dans l’environnement sont proposées en deuxième année.

Proposition de sujets de recherche : Master SET

1. Impact environnemental des nanotubes monofeuillets d’aluminosilicate (imogolites) : leur dynamique dans les eaux et les sols

Contexte et objectif

Les nanotubes sont des objets très prometteurs avec des applications potentielles dans de nombreux domaines allant du stockage de gaz à la micro-électronique en passant par la synthèse de composites très résistants. Le CEREGE a développé récemment des protocoles de synthèse de nanotubes d’oxydes par auto-assemblage dont la structure locale est identique aux nanotubes d’imogolites, présents en grande concentration dans les sols volcaniques où ils sont souvent associés à la matière organique. Ainsi, ils peuvent piéger des polluants (immobilisation) ou, au contraire, en être un vecteur. Les objectifs du projet sont :
i) de déterminer la réactivité des nanotubes vis-à-vis de nombreux polluants et des composants des sols et de préciser l’influence de la matière organique sur ces phénomènes ;
ii) de déterminer la stabilité en milieu aqueux et leur mobilité en milieu poreux.

Méthode

Afin de déterminer la réactivité des nanotubes d’aluminosilicate, différentes synthèses seront mises en place afin de faire varier les dimensions, la cristallinité et l’incorporation de cations (p.ex. fer…) dans les nanotubes. Ensuite des isothermes de rétention permettront de quantifier à la fois les capacités de rétention de polluants mais aussi leurs cinétiques. La stabilité en milieu aqueux sera testée dans différents types d’eau. La dispersion en milieu poreux sera appréhendée par des expériences de percolation dans des colonnes de sol.

La caractérisation des nanoparticules, de la spéciation des polluants et des interactions à l’échelle moléculaire seront effectuées à l’aide d’une étude structurale multi échelles (échelles macroscopique, microscopique et atomique). Les techniques utilisées sont diverses : on peux citer la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique (MEB, MET), la µ-fluorescence X, la RMN de Si et Al, la spectroscopie d’absorption des rayons X (EXAFS, XANES), la diffusion de la lumière et des rayons X (PCS, SLS, SAXS, PDF).

Encadrement et contact :
Armand Masion, masion@cerege.fr
Jérôme Rose 04 42 97 15 29 rose@cerege.fr

2. Cycle de vie des nano-technologies : comment traiter ou recycler les nanomatériaux et leurs déchets ?

Contexte

La nanotechnologie, c’est à dire la capacité d’observer et manipuler la matière dans la gamme de taille générale de 1 à 100 nanomètres, crée un des matériaux qui ont des propriétés qui diffèrent de façons fondamentales de ceux de plus grandes taille du même matériau.

Suite à de nombreuses crises sanitaires, la société ne manifeste pas seulement de l’enthousiasme aux progrès promis par les nanotechnologies mais elle se pose aussi de nombreuses questions quant à l’innocuité environnementale et pour la santé humaine des nanotechnologies. Parmi les points à aborder une question concerne le devenir des nanomatériaux en fin de vie : comment traiter ou recycler des nanomatériaux ?

Objectifs

Ce sujet se place clairement dans l’étude du comportement de nanomatériaux déjà commercialisés afin de mieux appréhender leur impact environnemental. Le but de ce stage dans le cadre du projet Européen NEPHH, est de déterminer les propriétés physico-chimiques de certains nanomatériaux (composites à bases de nanoparticules/nanofibre de silice) en fin de vie afin d’évaluer les possibilités de recyclages, de traitement ou de stockage.

Méthode

Afin de déterminer la durabilité des nanocomposites, des tests de vieillissement basés sur les effets de la température, l’humidité et les rayonnements UV devront être mis en place. (enceinte climatique, essais de fatigue...). La stabilité en milieu aqueux sera testée dans différents types d’eau. La caractérisation des nanomatériaux et composites, à l’échelle moléculaire sera effectuée à l’aide d’une étude structurale multi échelles (échelles macroscopique, microscopique et atomique).

Les techniques utilisées sont diverses : on peux citer la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique (MEB, MET), la µ-fluorescence X, la RMN de Si et Al, la spectroscopie d’absorption des rayons X (EXAFS, XANES), la diffusion de la lumière et des rayons X (PCS, SLS, SAXS, PDF).

Encadrement et contact :
Jérôme Rose 04 42 97 15 29, rose@cerege.fr
Perrine Chaurand, chaurand@cerege.fr