Étude de l'enrichissement en lithium dans les saumures géothermales par des essais de dissolution en batch

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

• l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
• la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Étude de l’enrichissement en lithium dans les saumures géothermales par des essais de dissolution en batch

La modélisation des environnements géologiques est en train de devenir un outil clé pour l’estimation et la prédiction des ressources en lithium d’origine géothermique. En simulant l’évolution des paramètres physiques - tels que la température et la pression - ainsi que les processus réactifs et les transferts hydrodynamiques, ces modèles offrent un cadre puissant pour comprendre la mobilité et le comportement du lithium dans les fluides géothermiques.

Cependant, leur validité reste limitée par une contrainte majeure : le manque de données expérimentales, en particulier sur la cinétique de dissolution des minéraux porteurs de lithium. Bien que certaines données existent pour des phases pures, les propriétés cinétiques spécifiques des minéraux porteurs du lithium restent encore mal contraintes.

Ainsi, la réalisation d’expériences en laboratoire pour obtenir des paramètres cinétiques fiables devient une étape indispensable, notamment pour comprendre le passage du lithium des minéraux à la solution.

Ce stage a pour objectif la mise en œuvre de techniques expérimentales destinées à produire et valider les données cinétiques à l’aide de réacteurs batch. Le minéral porteur de lithium qui sera étudié au cours des expériences est la biotite. Les conditions expérimentales ont déjà été définies à partir de simulations géochimiques, réalisées à l’aide d’un logiciel interne développé à l’IFPEN, et selon des résultats des expériences précédemment réalisées dans le cadre de la thèse de Karla PICON.

Le travail confié à l’étudiant(e) comprendra plusieurs étapes :

• Préparation des échantillons, incluant notamment une étape de broyage afin d’obtenir une distribution granulométrique comprise entre 100 et 40 μm, permettant de maîtriser la surface réactive.
• Préparation des solutions en interaction avec l’échantillon, selon les conditions de pH à tester.
• Montage et suivi du dispositif expérimental,
• Traitement post-expérimental des données : analyse des courbes d’évolution de la concentration du lithium en fonction du temps et les calculs cinétiques.

Profil recherché

Le/la candidat(e) devra être inscrit(e) en Master 2 (ou équivalent) dans une formation en géosciences, géochimie, géologie appliquée, sciences de la Terre ou matériaux.

• Une première expérience en laboratoire (travail en conditions expérimentales, manipulation de réacteurs ou équipements d’analyse) serait appréciée.

Le stage pourrait être proposé également à un(e) étudiant(e) en formation de type BTS, BUT ou Licence Professionnelle dans les domaines de la chimie, des mesures physiques, de la géologie appliquée, des matériaux ou des techniques de laboratoire.

Informations complémentaires

Mots-clefs : Mineral dissolution, fluid-rock interactions, lithium mobilization, geothermal resource modelling.

Durée et Période du stage : 5 mois, démarrage souhaité : janvier-avril 2025
Lieu du stage : IFPEN, 1 & 4 avenue de Bois Préau - 92852 Rueil Malmaison