Procédé de séparation (membrane/adsorption) et de bioproduction pour la valorisation de la biomasse lignocellulosique

Depuis une dizaine d'années, le prétraitement de la biomasse lignocellulosique (LCB) avec des solvants eutectiques profonds (DES) est utilisé pour récupérer les hémicelluloses et améliorer l'efficacité de la saccharification pour la production de carburant1 ou pour extraire la lignine à haute réactivité2. Ce projet s'inscrit dans cette dynamique, avec le défi de récupérer l'énergie des hémicelluloses (production d'hydrogène par voie fermentaire3) et de recycler les solvants eutectiques profonds sachant que le scale-up des procédés de valorisation des LCB à base de DES est encore limitée en raison de l'absence de stratégies de recyclage des DES adaptées.
Le sujet de cette thèse fait partie d'un projet visant à valoriser toutes les fractions issues des LCB via une approche de bioraffinerie. Dans notre projet, le fractionnement des LCB avec du DES aboutit à la production de trois flux différents : deux flux solides respectivement enrichis en cellulose et en lignine, et un flux liquide, qui est un mélange complexe de DES, d'hémicelluloses et de produits de dégradation de la lignine. En considérant cette dernière fraction, le potentiel d'un processus de couplage en un procédé membranaire (ultrafiltration (UF), nanofiltration/osmose inverse (NF/RO)) et un procédé d'adsorption (ADS) (ou résine échangeuse d'ions (ER)) sera testé pour recycler le DES et récupérer les matières fermentescibles. Le flux d'hémicelluloses sera utilisé pour produire du biohydrogène par fermentation obscure. À l’interface du génie chimique et des bioprocédés, cette thèse permettra au doctorant de proposer un procédé intégré original.
Afin de suivre les performances du procédé, des techniques analytiques telles que la spectrophotométrie d'absorption UV-vis, le FT-IR, la chromatographie ionique, l'HPLC-VWD/RID, la GC-FID et la micro-GC seront utilisées pour analyser les différentes fractions biochimiques et la production de métabolites et de gaz.

L’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) est actuellement un exemple de réussite de la pluridisciplinarité avec trois laboratoires de cultures scientifiques différentes (eco-physiologie, chimie et physique subatomique)  regroupés en un institut unique dont l’objectif est de développer à partir de différentes compétences pour développer des programmes pluridisciplinaires de très haut niveau avec comme socle l’instrumentation scientifique afin de répondre de la manière la plus complète et la plus pertinente possible aux questionnements universels actuels.

L’équipe de recherche du RePSeM est issu de la double compétence en physico-chimie et génie des procédés axée plus particulièrement sur la reconnaissance et l’extraction de métaux et sur le développement de procédés membranaires innovants permettant de répondre à des exigences environnementales (technologie « propre ») et économiques (recyclage et valorisation). Les technologies membranaires y sont développées dans un objectif d’intensifier des procédés dont le procédé de bioproduction de l’hydrogène.

Exigences du candidat :

- Formation académique : chimie verte et durable, génie des procédés, biotechnologie, bioraffinage ou domaine connexe

- Compétences : forte compétence en experimentation en laboratoire et en analyse ; techniques de séparation (filtration membranaire, adsorption) ; une expérience dans les procédés est recommandée et des connaissances sur la structure de la biomasse seront un atout.

- Qualités : motivation personnelle, capacité à travailler à la fois de manière indépendante et au sein d'une équipe.

- Motivations : le candidat devra faire preuve d’enthousiasme et sera ouvert à la recherche de solutions aux défis qui se présenteront au cours du travail expérimental.