Le recyclage des métaux par voie hydrométallurgiques est nécessaire pour assurer à la fois le développement des nouvelles technologies de l'énergie et la pérennité du cycle électronucléaire. Les procédés industriels qui y interviennent, comme l’extraction liquide-liquide, mettent en jeu des écoulements de deux fluides sous agitation dont les interfaces se forment et se déforment. La coalescence des gouttes joue ainsi un rôle très important. La modélisation de ces systèmes diphasique complexes intervenant lors de l’extraction doit ainsi prendre en compte au mieux ce phénomène. Nous proposons dans cette thèse de décrire pour la première fois la coalescence de gouttes de façon réaliste par une approche à plusieurs échelles pour tenir compte des aspects physicochimiques des phénomènes. Tout d'abord des simulations de dynamique moléculaire permettront de proposer un modèle stochastique où la probabilité de coalescence sera exprimée en fonction des paramètres géométriques (distance et taille des gouttes). Ensuite le rôle des grandeurs physico-chimiques dans le phénomène sera systématiquement décrit (rôle de la tension de surface, de la présence de tensioactifs, des viscosités, etc.). Le but est à terme d’arriver à des simulations de mécanique des fluides numérique (CFD - computational fluid dynamics) dans lesquelles la prise en compte de la coalescence et en particulier de son caractère aléatoire aura été développée et validée par des calculs de dynamique moléculaire réalisés au niveau atomique en tenant compte de la physicochimie de l'interface. Un tel modèle serait une étape majeure vers la prédiction de la cinétique des milieux diphasiques liquides, non seulement dans un contexte d’optimisation des procédés de recyclage, mais aussi pour de nombreuses autres applications.
Profil du candidat : Master Physique - Master Chimie - École d’Ingénieur - ENS. Après sa thèse, le candidat pourra soit poursuivre dans la voie académique, avec une compétence de haut niveau en modélisation, soit s’orienter vers l’industrie en valorisant sa compétence double modélisation et recyclage.