Ce projet serait sous la direction de : M. Emmanuel TERTRE (IC2MP), Mme Patricia PATRIER (IC2MP) et Mme Marine BONNET (Orano Mining)

Unités de recherche : IC2MP – Equipe HydrASA

Ecole doctorale : Rosalind Franklin – énergie, environnement, bio santé

Intitulé du sujet :

Investigation de l’efficacité de traitements passifs des eaux d’exhaure par des géomatériaux à différentes échelles  d’observation

Mots clés : géochimie environnementale; eaux d’exhaure; traitement passif; zeolites; drains calcaires

Début de thèse : à partir du 01/10/2026 (pour une durée de 36 mois à temps plein)

 

Résumé :

Ce projet de thèse se focalisera sur l’investigation de l’efficacité de traitements passifs des eaux par mise en contact avec des géomatériaux. Les géomatériaux concernés ici seront principalement de type zéolithique et calcaire, mais d’autres géomatériaux pourront être évalués si besoin. Par exemple, les zéolithes, qui sont des matériaux naturels peu coûteux, ont des propriétés d’adsorption importantes de par leur grande surface spécifique et capacité d’échange cationique, et sont typiquement utilisées afin d’immobiliser le radionucléide 226Ra. Environ 50 types de zéolithes naturelles existent, dont les plus abondantes sont la chabazite et la clinoptilolite qui seront étudiées au cours de cette thèse. Des drains calcaires sont quant à eux utilisés en traitement passif de l’acidité des eaux. Ces deux types de géomatériaux sont actuellement mis en place dans des bassins collectant les eaux sur différents sites miniers français. Dans le but d’optimiser leur fonctionnement tant en termes de gestion (durée de traitement) que de déploiement sur d’autres sites, il est important de développer une compréhension approfondie du fonctionnement géochimique (dissolution, précipitation, complexation, sorption) de ces systèmes de traitement des eaux.

 

Contexte et problématique :

L’extraction minière d’uranium en France s’est déroulée sur près de 50 ans avec la fermeture du dernier site de production en 2001. Même si cette production cumulée ne représente que l’équivalent aujourd’hui d’une année de production à l’échelle mondiale (~50 000 tU), l’ensemble de ces sites de production a été réaménagé et fait l’objet d’une surveillance environnementale dédiée. Dans ce cadre, le traitement des eaux d’exhaure avant rejet dans l’environnement constitue une étape clé dans la gestion de ces sites. La qualité des eaux à traiter est généralement dépendante des spécificités géologiques et des conditions d’exploitation et de réaménagement des sites miniers. Le traitement peut cibler le pH, parfois acide suite à l’occurrence de drainage acide minier, des éléments à l’échelle des traces tels que l’U et d’autres métaux, voire ultra-traces tel que le 226Ra (dans le cas de présence de résidus de traitement). Ainsi, sur près d’une quinzaine stations de traitement des eaux aujourd’hui en activité, de nombreuses solutions sont déployées basées sur des traitements dits soit actifs (ajouts de réactifs chimiques puis étapes de précipitation/décantation), soit passifs (en faisant circuler des eaux sur des géomatériaux tels que de la tourbe, des drains calcaires, des zéolithes ou hydroxydes métalliques).

 

Description du sujet :

Les objectifs de la thèse seront notamment :

– De comprendre l’efficacité des géomatériaux déjà mis en place (chabazite et calcaire dolomitique) par une meilleure connaissance des propriétés du matériau (minéralogique, texturale, capacité d’adsorption, stabilité chimique…) mais aussi des eaux de contact propres à chaque site (chimie, historique…).

– De relier à différentes échelles d’observation (laboratoire, pilote et bassin) les taux d’abattement qui seront mesurés aux propriétés du solide.

– De proposer et de caractériser d’autres géomatériaux en remplacement ou association avec ceux déjà mis en place.

– Guider l’opérateur du site sur le choix du géomatériau à employer ainsi que sur la fréquence de renouvellement du lit sur site. L’identification d’un paramètre mesurable en routine indicateur de la baisse d’abattement sera un plus.

 

Méthodologie et mise en œuvre :

Pour atteindre les objectifs visés, le ou la candidat(e) sera amené(e) à :

– Mettre en place et suivre des expériences en réacteur en circulation pour suivre l’échange dynamique entre les éléments dissous d’intérêt des eaux de site reproduites en laboratoire et les géomatériaux bruts afin de quantifier les quantités adsorbables. Un suivi de la composition des eaux permettra de mieux contraindre les mécanismes réactionnels mis en jeu.

– Réaliser des expériences complémentaires au sein du Centre d’Innovation de Métallurgie Extractive (CIME) d’ORANO pour sonder plus particulièrement le comportement du 226Ra et les changements d’échelle.

– Réaliser une caractérisation des différents géomatériaux (pétrographiques : microscopie électronique à balayage, autoradiographie alpha ; minéralogiques : diffraction des rayons X ; capacité d’échange cationique par absorption atomique de flamme), brut et après contact, à différentes échelles d’observation (laboratoire, pilote, bassin).

– Proposer le cas échéant de nouveaux géomatériaux d’intérêt.

– Proposer une description phénoménologique qui alimentera un modèle opérationnel de suivi de l’efficacité des géomatériaux sur les sites miniers d’intérêt. Le développement de modèles couplés chimie/transport 1D (type Phreeqc) pourra être envisagé pour interpréter les données qui seront mesurées en régime dynamique ; ceux-ci permettront ainsi d’alimenter des modèles prédictifs prenant en compte la variabilité de composition des eaux et des géomatériaux envisagés.

Le ou la candidat(e) aura la possibilité de se rendre sur les différents sites miniers concernés et de participer à un (ou des) conférences nationales et/ou internationales.

Durée de la thèse : 36 mois. Début du contrat prévu au 1er octobre 2026.

Localisation de la thèse : Ce projet s’inscrit dans le cadre du LabCom MCube (Milieux et Matériaux en contexte Minier) établit entre l’IC2MP de l’Université de Poitiers et Orano Mining. La thèse se déroulera au sein du laboratoire IC2MP (Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers) UMR CNRS 7285, équipe HydrASA (Hydrogéologie, Argiles, Sols & Altérations), Université de Poitiers, sous la supervision d’Emmanuel TERTRE et de Patricia PATRIER.

Le ou la doctorant(e) sera également mené(e) à se rendre régulièrement à Châtillon (Orano Mining) sous la supervision de Marine BONNET.

Salaire et inscription : 2 300 € bruts /mois – Inscription à l’école doctorale « Rosalind Franklin » de l’Université de Poitiers ; Employeur : Université de Poitiers.

 

Profil recherché :

Master 2 ou diplôme d’ingénieur en géosciences, géochimie, matériaux ou chimie environnementale. Le ou la candidat(e) devra avoir un goût prononcé pour les expériences en laboratoire et les caractérisations des eaux et des matériaux naturels. Il/Elle devra être apte à travailler en équipe et à communiquer (rédiger et lire) en anglais scientifique. Le ou la candidat(e) sera également amené(e) à se déplacer ponctuellement sur des sites miniers et à
Châtillon (Orano Mining).

 

Contacts pour plus d’informations et pour candidater jusqu’au 29/05/26 :

Envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation, les relevés de notes de M1/M2 et le nom de 2 référents académiques à :
Emmanuel TERTRE : emmanuel.tertre@univ-poitiers.fr
& Marine BONNET : marine.bonnet@orano.group