Doctorant en Chimie Bactéries Électroactives pour la Synthèse de Nanomatériaux à Partir de Déchets Minéraux Ferreux. H/F CNRS

Détail du poste

L'Institut des Sciences Chimiques de Rennes et Géosciences Rennes recrutent un doctorant (H/F) pour travailler sur le projet BauxCLEAN, soutenu par le programme CNRS 80 Prime. Ce projet interdisciplinaire vise à développer un protocole respectueux de l'environnement et peu coûteux pour séparer le fer de l'aluminium à partir des résidus de bauxite. L'exploitation de la bauxite pour extraire l'aluminium génère de grands volumes de déchets riches en fer, appelés « boues rouges ». Ces boues rouges et autres résidus associés sont des polluants environnementaux, considérés comme non rentables à valoriser économiquement en raison du coût élevé des procédés classiques de séparation du fer, malgré leur teneur significative en aluminium.

Dans le cadre du projet BauxCLEAN, nous développons un protocole biologique permettant l'extraction et la séparation du fer des bauxites, en s'appuyant sur l'activité de bactéries électroactives. Ces bactéries présentent une capacité unique à transférer des électrons issus de leurs processus métaboliques à l'extérieur de leurs cellules. Ce comportement peut être exploité pour produire de la bioélectricité et transformer des déchets environnementaux en nanomatériaux de valeur, le tout dans des conditions ambiantes de température, de pression et de pH.

Le candidat travaillera pendant les trois années de son contrat doctoral sur l'ensemble des volets du projet, incluant la collecte et la caractérisation d'échantillons minéralogiques, la culture bactérienne, le développement d'un protocole de traitement microbiologique pour l'extraction du fer, ainsi que la caractérisation des nanomatériaux obtenus dans le cadre d'études de dépollution. Le projet combine ainsi des aspects de microbiologie, de géochimie, de chimie analytique et de nanoscience.
Le candidat recevra une formation dans l'ensemble de ces disciplines afin de développer un profil interdisciplinaire solide, à la fois en recherche fondamentale et appliquée. Il sera encouragé à développer son propre projet de recherche, à concevoir et réaliser des expériences, à analyser les données et interpréter les résultats, ainsi qu'à diffuser ses travaux au travers de publications scientifiques de qualité et de présentations lors de conférences spécialisées.

Références Bibliographiques :
(1) Martinez, M. Cartographie et Estimation de La Quantité de Bauxite Présente Dans Les Carrières Du Bassin de Bédarieux (Hérault).; Internal Report SATMA; p 112.
(2) Kar, M. K.; nal, M. A. R.; Borra, C. R. Alumina Recovery from Bauxite Residue : A Concise Review. Resources, Conservation and Recycling 2023, 198, 107158. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2023.107158.
(3) Angelopoulos, P. M.; Oustadakis, P.; Anastassakis, G.; Pissas, M.; Taxiarchou, M. Iron Recovery from Bauxite Residue (BR) through Magnetic Separation; Effect of Endogenous Properties and Processing Conditions. Minerals Engineering 2024, 217, 108954. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2024.108954.
(4) Papassiopi, N.; Vaxevanidou, K.; Paspaliaris, I. Effectiveness of Iron Reducing Bacteria for the Removal of Iron from Bauxite Ores. Minerals Engineering 2010, 23 (1), 25-31. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.09.005.
(5) Philippon, T.; Ait-Itto, F.-Z.; Monfort, A.; Barrière, F.; Behan, J. A. Fe(III) Oxide Microparticles Modulate Extracellular Electron Transfer in Anodic Biofilms Dominated by Bacteria of the Pelobacter Genus. Bioelectrochemistry 2023, 151, 108394. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2023.108394.

Contexte de travail
Le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) est le plus grand organisme de recherche scientifique en France. La mission multidisciplinaire du CNRS est de « mobiliser toutes les sciences pour affronter les défis du monde contemporain ». L'École Doctorale S3M N° 638 (Sciences de la Matière, des Molécules et Matériaux) est co-accréditée par l'Université de Rennes (établissement porteur), l'Université Bretagne Ouest (UBO), l'École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR), l'Institut National des Sciences Appliquées de Rennes (INSA). Elle rassemble des activités qui concernent la physique, la chimie, la photonique, la mécanique et plus largement la science des matériaux avec des ouvertures sur les sciences pour l'ingénieur, les télécommunications, et à l'interface avec les sciences du vivant. Les spécialités de S3M incluent la chimie analyte, inorganique et physique ainsi que la chimie pour les sciences du vivant, procédés et environnement.

La thèse sera réalisée au sein de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes, CNRS UMR 6226, ainsi que Géosciences Rennes, CNRS UMR 6118. Le candidat travaillera au sein de l'équipe MaCSE (Matière Condensée et Systèmes Électroactives) à l'ISCR, supervisé par James Behan, Chargé de Recherche CNRS, et Frédéric Barrière, Maitre de Conférences HDR, spécialistes en bioélectrochimie et la microbiologie des bactéries électroactives. Le projet est co-porté par Mathieu Martinez (Équipe paleoenvironment) et Mathieu Pédrot et Anne-Catherine Pierson-Wickmann (Équipe Nanoscale) à Géosciences Rennes. Les partenaires ont des liens forts consolidés par des projets antérieurs et des publications communes. Entre les deux instituts il y a tous les appareils, équipements et materiel nécessaire pour ce projet interdisciplinaire à l'interface de la chimie, biologie et nanoscience.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
La thèse sera rattachée à l'École doctorale de S3M N° 638 (Sciences de la Matière, des Molécules et Matériaux).

Des missions sont prévues pendant le projet, avec une durée approximative d'une semaine chacune, pour l'échantillonnage, notamment dans le sud de la France.

Les expériences biologiques seront réalisées dans un laboratoire de niveau L1, équipé de tout le matériel nécessaire pour garantir la sécurité.

Informations complémentaires

Compétences attendues :
Un profil en chimie, microbiologie ou géosciences, avec cinq années d'études supérieures jusqu'au niveau Master II ou équivalent. Une expérience interdisciplinaire couvrant plusieurs de ces domaines constituera un atout majeur.
Une expérience pratique en laboratoire est indispensable.
Une maîtrise des techniques de manipulation de composés sensibles à l'air, du travail en boîte à gants et/ou des méthodes de culture aseptique serait vivement appréciée.
D'excellentes aptitudes à la communication, tant à l'écrit qu'à l'oral, pour la présentation de résultats scientifiques.
De solides compétences en analyse numérique, nécessaires à la conception d'expériences, au traitement des données et à l'interprétation des résultats.
Une bonne maîtrise de l'anglais (niveau B2 minimum) est exigée.
Les candidatures devront inclure un CV détaillé, au moins 2 références (personnes susceptibles d'être contactées, une lettre de motivation d'une page, les notes de Master 1 ou 2 ou d'école d'ingénieur.