Présentation

Ce thème porte sur la modélisation de propriétés d’équilibre et de transport, la caractérisation et la simulation de l’influence du couplage entre l’hydrodynamique, les transferts de matière et de chaleur dans les procédés mettant en jeu des biosystèmes homogènes, pseudo-homogènes ou polyphasiques (suspensions, émulsions, bulles dispersées) pouvant présenter une rhéologie complexe.

 Dans le cadre d’une approche multi-échelles, les travaux menés :

• Comportent une partie spécifique sur la modélisation des propriétés thermodynamiques et thermochimiques d’équilibre des milieux biologiques et alimentaires (activités, propriétés de formation, propriétés d’équilibre entre phases, etc.) en utilisant des approches prédictives pour des milieux complexes ;
• Impliquent la mesure des propriétés de transport (rhéologiques, interfaciales, etc.) et de grandeurs caractéristiques du mélange, de l’écoulement et des transferts de masse, quantité de mouvement et chaleur (temps de mélange, cisaillement local ou moyen, échelles spatiales et temporelles de Kolmogorov, coefficients de transfert dans les milieux réels, etc.) ;
• Impliquent le développement de métrologies de mesure des différentes propriétés macroscopiques ou microscopiques étudiées (PIV, PLIF, analyse d’images, propriétés physicochimiques, propriétés fonctionnelles, etc.) ;
• Nécessitent l’utilisation (voire le développement) d’outils de simulation dans différents langages (CFD, Matlab, Macro Excel, Simulateur PROSIM, réseaux de neurones, etc.) ;
• Utilisent différentes sciences pour l’ingénieur (mécanique des fluides, thermodynamique appliquée, mécanique quantique, etc.).

Les applications des travaux sont nombreuses et portent sur des domaines différents :

• Bioréacteurs : caractérisation des propriétés locales par mesure ou simulation (hydrodynamiques, pH, potentiel redox, etc.) comme point de départ des analyses thermocinétiques du fonctionnement du métabolisme à l’échelle du bioréacteur en utilisant le concept d’usine cellulaire ;
• Procédés de déconstruction de la biomasse, en particulier les procédés physicochimiques utilisant des solvants sous pression et en température ;
• Procédés électrochimiques : électrocoagulation pour la récolte de microalgues, et le traitement des eaux, des digestats ou de l’eau de mer ;
• Procédés de foisonnement / émulsification dans le domaine de l’alimentaire (éventuellement dans le cadre de la valorisation de co-produits) ou non-alimentaire (matériaux macroporeux);
• Microbiologie prévisionnelle et contrôle / commande du pilotage de procédés alimentaires et de bioréacteurs.

Principaux acteurs de la thématique

F. AUDONNET (MCF, HDR, UCA, CNU 62) - Animateur BPIE
C-G. DUSSAP (PR-EMERITA , UCA , CNU 62)
J-P. FONTAINE (PR,UCA,CNU 62)
A. MARCATI (MCF, SIGMA, CNU 62)
A-V URSU (MCF, SIGMA, CNU62)
C. VIAL (PR, UCA, CNU 62)

Présentation

 Les travaux de la thématique Bioréacteurs et Systèmes Photo-réactifs de l'axe GePEB sont centrés sur la mise en œuvre, la compréhension et l'optimisation des réacteurs, photo-procédés et bioréacteurs et relèvent du Génie des (bio)Procédés et de l'Energétique. Ces activités de recherche comprennent notamment l'ingénierie des photo(bio)réacteurs, les cultures de micro-algues, les processus aérobies et anaérobies de fermentation et la production de vecteurs énergétiques par voie biologique ou photosynthèse artificielle.

La complexité de l'étude de ces procédés pris dans leur globalité nécessite les compétences pluridisciplinaires et complémentaires des membres impliqués dans cette thématique (génie des procédés, microbiologie, génie biochimique, énergétique, physique, chimie, modélisation, …). Cette approche multidisciplinaire s'avère particulièrement pertinente pour la mise en œuvre d’une démarche intégrative et multi-échelle des procédés étudiés (échelle moléculaire, métabolique, cellulaire, procédé) ainsi que pour aborder de nouvelles thématiques émergentes.

Dans tous les travaux réalisés, un accent particulier est mis sur la compréhension et la modélisation des processus avec pour objectif de disposer de modèles de connaissance prédictifs pour l'étude, la conception et l'optimisation des procédés.

En savoir plus sur nos activités de recherche ?

• Bioréacteurs ...
• Systèmes Photo-réactifs ... [en savoir plus]
• Projet MELiSSA ... [en savoir plus]
• Bioénergie et vecteurs énergétiques ...
• Culture de micro-algues ...

Principaux acteurs de la thématique

L. POUGHON (MCF, UCA, CNU 62)  -  Animateur de la thématique BioSPhoR
G. CHRISTOPHE (MCF, HDR, UCA, CNU 62)
C. CREULY (MCF, UCA, CNU 62)
J-F CORNET (PR, SIGMA, CNU 62)
J. DAUCHET (MCF, SIGMA, CNU, 62)
C.G. DUSSAP (PR-EMERITA, UCA, CNU 62)
P. FONTANILLE (MCF, HDR, UCA, CNU 64)
F. GROS (PR, SIGMA, CNU, 62)
J-S GUEZ (IGR)
Ce LAROCHE (PR, UCA, CNU 64)
C. LARROCHE (PR-EMERITA, UCA, CNU 62)
A. PONS (MCF, UCA, CNU 62)
T. VOURC'H (MCF, SIGMA, CNU 62)

Ce domaine de recherche comprend l'ingénierie des photobioréacteurs, les cultures de microalgues, les processus anaérobie de fermentation et la production de biohydrogène. Un accent particulier a été mis sur la modélisation des transferts d'énergie lumineuse (transfert radiatif) et la détermination des propriétés optiques des milieux liquides absorbants denses. Ces sujets sont liés à la production de bioénergie et ils sont actuellement en plein développement. Ils sont soutenus par plusieurs programmes de recherche nationaux.

Ce domaine de recherche concerne les processus de production des oligosaccharides, les bioconversions et l'amélioration des processus de biorestauration. Plusieurs entreprises spin-off et une activité de publication dynamique confirment la pertinence scientifique de ce domaine d'application.