Thèse de doctorat : Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Les déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) constituent un problème environnemental urgent car ils contiennent des quantités considérables de matériaux toxiques qui pourraient avoir un impact environnemental négatif important. De plus, les DEEE contiennent une quantité importante de métaux précieux, critiques et stratégiques. L'hydrométallurgie génère une grande quantité de déchets aqueux toxiques lors de l'extraction et de la récupération des métaux des DEEE. Par conséquent, dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'extraction solvométallurgique des métaux à partir de déchets de cartes électroniques. Au lieu de l'eau, la solvométallurgie utilise des solvants eutectiques profonds (DES) qui sont des mélanges eutectiques de sels courants, peu coûteux, non toxiques et biodégradables. Cette voie de traitement durable a suscité beaucoup d'attention, mais l'absence d'une méthode d'analyse fiable des métaux dissous dans les DES, nous a incités à développer une telle méthode pour la première fois. Dans notre méthode analytique, nous avons pu valider la linéarité, la limite de détection de la méthode (LDM), la limite de quantification de la méthode (LQM), l'exactitude, la précision et la sélectivité pour trois matrices de DES. De plus, l'extraction de métaux critiques et stratégiques à partir de grands morceaux de PCB à l'aide de trois DES différents a été étudiée. Les trois DES sont à base de chlorure de choline (ChCl), qui a été mélangé avec de l'éthylène glycol (EG), de l'acide lévulinique (AL) et de l'acide malonique (AM). Différentes températures, vitesses d'agitation et niveaux d'oxydant ont été évalués. ChCl:EG en présence de 0.1 mol. L$^\textup{-1}$ d'iode comme oxydant à 65 ℃ et 900 rpm a extrait plus de 80 % du cuivre (Cu), du nickel (Ni) et de l'étain (Sn) tandis que l'extraction du fer était inférieure à 16 %. Par conséquent, en utilisant la solvométallurgie, nous pouvons extraire sélectivement les métaux critiques et stratégiques des PCB en utilisant des solvants sans eau et respectueux de l'environnement, ce qui pourrait devenir une option viable pour parvenir à une économie circulaire. / Waste electrical and electronic equipment (WEEE) is an urgent environmental issue since it contains considerable amounts of toxic materials that could have a great adverse environmental impact. Further, WEEE contains a significant amount of precious, strategic, and critical metals. Hydrometallurgy, which relies on water-based chemistry, often generates large volumes of aqueous wastes during metal extraction and recovery from WEEE. Therefore, in this thesis, we report on the solvometallurgical extraction of metals from waste printed circuit boards. Instead of water, solvometallurgy uses eutectic mixtures of common, inexpensive, non-toxic, and biodegradable salts namely deep eutectic solvent (DES) as the solvent. This sustainable processing route has attracted a lot of attention but the lack of a reliable analytical method for metals dissolved in DES, prompted us to develop such a method for the first time. We validated the linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), accuracy, precision, and selectivity of our method for three DES matrices. Moreover, the extraction of critical and strategic metals from large-cut PCB pieces using three different DES was investigated. All three DES were based on choline chloride (ChCl), mixed with ethylene glycol (EG), levulinic acid (LA), and malonic acid (MA). Different temperatures, stirring speeds, and oxidant levels were evaluated. ChCl:EG in presence of 0.1 mol. L$^\textup{-1}$ iodine as the oxidant at 65 ℃ and 900 rpm extracted more than 80% of copper (Cu), nickel (Ni), and tin (Sn) while the extraction of iron was under 16%. Therefore, using solvometallurgy, we can selectively extract critical and strategic metals from PCBs using water-free, eco-friendly solvents, which could become a viable option in our quest to achieve truly circular economies.

Thèse de doctorat : Chimie et science des matériaux : Paris Est : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2003. / Bibliogr.: f. [176]-185. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2003. / Bibliogr.: f. [141]-150. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2003. / Bibliogr.: f. [177]-183. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2003. / Bibliogr.: f. 187-194. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. 234-242. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Très récemment, les solvants de type « mélanges eutectiques profonds (MEP)» ont été décrits comme une alternative sérieuse et économiquement plus réaliste aux liquides ioniques. En effet, ces solvants qui consistent en un mélange d'un sel organique (ammonium ou phosphonium) et d'un donneur de liaison hydrogène peuvent également être liquides à température ambiante, non volatils et présentant une excellente stabilité thermique. De plus, contrairement aux liquides ioniques, ces nouveaux solvants sont très facilement préparés et leur innocuité ainsi que leur bonne biodégradabilité sont sensiblement améliorées. Dans le domaine des procédés enzymatiques, si la biocatalyse en milieu liquide ionique est très documentée, il n'existe que très peu de publications décrivant des réactions de biotransformation en MEP. Concernant les lipases en particulier, outre leurs applications dans le biofaçonnement des corps gras, ces enzymes sont également utilisées dans des réactions dites de lipophilisation pour la synthèse de nouvelles molécules à haute valeur ajoutée (tensioactifs, antioxydant lipophilisés). Au travers cette étude nous nous sommes investis à tester le potentiel des MEP en tant que nouveaux milieux réactionnels « verts » pour la synthèse lipasique. Ce travail n'a pas eu comme objectif de faire l'éloge de ces solvants pour leur utilisation dans le domaine de la biocatalyse, mais surtout d'évaluer leur capacité à favoriser ou non des synthèses lipasiques. Par ailleurs, nous nous sommes engagés à essayer de comprendre, d'un point de vue fondamental, l'organisation supramoléculaire de ce type de milieux pour déterminer les paramètres qui influencent le plus la réactivité et la stabilité enzymatique dans ce type d'environnement. Les variations des conditions réactionnelles (solvants et biocatalyseurs) ont permis de mettre en évidence la très nette supériorité de deux MEP (Chlorure de cholinium:Urée et Chlorure de cholinium:glycérol) pour la réalisation de réactions d'alcoolyses biocatalysées par la lipase B de Candida antarctica. Toutefois, les résultats ont montré que les réactions de biotransformations de composés phénoliques dans ces MEP sont extrêmement difficiles à réaliser sans l'addition d'eau. De profondes études (pH, activité thermodynamique de l'eau, activité et stabilité de la lipase, composition du solvant, etc.) réalisées sur des mélanges du type MEP-eau ont permis de finement adapter les conditions de réaction pour optimiser la catalyse enzymatique dans ce type de solvant. Compte tenu des difficultés rencontrées pour la lipophilisation de composés phénoliques, nous sommes toutefois parvenus à synthétiser toute une gamme de dérivés lipophiles d'acides férulique et coumarique de C4 à C16 (chaîne aliphatique) avec des rendements élevés. / With the emergence of the green chemistry concept in the 90s, many studies have been dedicated to the discovery of new reactions media both suitable and efficient for chemical/enzyme catalysis. Up to now, the main efforts have focused on the development of ionic liquids. However, recently a novel class of solvent called "deep eutectic mixtures (DES)", have been described as a serious alternative and economically stronger than ionic liquids. Such solvents are formed by mixing an organic salt (ammonium or phosphonium) with a hydrogen-bond donor. Just like ionic liquid, DES may also be liquid at room temperature, non-volatile and have excellent thermal stability. However, unlike most ionic liquids, these new solvents are biodegradable, inexpensive, and very easy to prepare. In the field of biocatalysis, whereas the studies in ionic liquid are deeply documented, the published papers describing biotransformation reactions in DES are very low, especially in lipase-catalyzed processing, where these enzymes may be used in so-called "lipophilisation reactions", for the synthesis of new molecules with high added value (surfactants or lipophilized antioxidants).The main objective of this work was to assess and test the potential of DES as new "green" reaction media for lipase-catalyzed synthesis. On a fundamental point of view, this study provides valuable information to understand how the different components involved in these mixtures could contribute to their functional properties in order to enhance their use in various applications. Changes in reaction conditions (solvents and biocatalysts) allowed us to highlight the clear superiority of two DES (chloride cholinium:Urea and chloride cholinium:glycerol) to carry out lipase-catalyzed reactions using the lipase B from Candida antarctica as biocatalyst. However, our results showed that the biotransformations of dissolved substrates (such as phenolic compounds) in DES are extremely difficult to achieve without the addition of water. Studying DES-water mixtures (pH, thermodynamic activity of water, activity and stability of lipase, mixtures composition, etc ...) we were able to fine-tune the reaction conditions to optimize the performance of the lipasic catalysis. Thus, given the difficulties encountered when performing lipase-catalyzed reactions with substrates of two different polarities, it was still possible to synthesize high yields of a full range of lipophilic derivatives of ferulic and coumaric acids from C4 to C16 (aliphatic chain).

Thèse (M.Eng.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2005. / Bibliogr.: f[160]-167. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU