Thèse soutenue le 24 octobre 2017 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Grenoble Alpes - Spécialité : Chimie Organique

Résumé :
L’offre en combustible nucléaire à base d’uranium est un enjeu clé de la stratégie française de production d’électricité, d’autant plus que la demande en uranium naturel continuera à augmenter dans un futur proche. Les terres rares sont aussi considérées comme des métaux stratégiques de par leurs propriétés remarquables qui les rendent indispensables dans de nombreuses applications liées aux nouvelles technologies.
Il y a donc un intérêt à proposer de nouveaux procédés d’extraction de l’uranium et des terres rares plus efficaces que ceux utilisés actuellement. Le but est de répondre à un accroissement permanent de la demande en matières-premières, avec en toile de fond, le développement de procédés de recyclage, plus particulièrement pour les terres rares.
Par le biais d’une étude multi-échelle, ce travail de thèse vise à développer de nouveaux ligands organiques ayant un fort pouvoir extractant pour l’uranyle (UO₂²⁺) ou pour les terres rares (TR³⁺), ainsi qu’une forte sélectivité vis-à-vis de diverses impuretés, notamment le fer (Fe³⁺). Ainsi, de nombreux ligands ont été imaginés, synthétisés et testés par extraction liquide-liquide dans plusieurs milieux synthétiques acides. Des molécules bifonctionnelles bi-, tri- et pentadentates ont été développés et leurs propriétés complexantes et leur spéciation en milieu organique évaluées avec l’UO₂²⁺ et le Fe³⁺ par différentes approches (DFT, UV-visible, IR, ESI-MS, EXAFS). Plusieurs nouveaux ligands ont été évalués dans le cadre de l’extraction sélective des terres rares et les résultats obtenus sont remarquables. Ces études ont permis, dans certains cas, d’aboutir au développement de nouveaux designs moléculaires ayant d’excellentes propriétés extractantes. Leur optimisation, couplée à différentes techniques analytiques, a permis d’atteindre les objectifs de cette thèse et servira dans le futur au développement de nouveaux extractants efficaces et sélectifs.

Jury :
Président : M. Fabrice Thomas
Rapporteur : M. Christophe den Auwer
Rapporteur : M. Alexandre Chagnes
Examinatrice : Mme Agnès Grandjean
Examinateur : M. Fabien Burdet
Invité : M. Eugen Andreiadis
Directeur de thèse : Daniel Imbert
Co-directeur de thèse : Marinella Mazzanti

Mots clés :
Synthèse, ligands, extraction sélective, chimie de coordination, uranium, terres rares

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