UMR CNRS 6144
Génie des Procédés Environnement et Agroalimentaire
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GEnie des Procédés
Environnement - Agroalimentaire

Projets

Elimination de micropolluants de l’eau par adsorption

 Elimination de micropolluants de l’eau par adsorption
Valorisation de biomasses résiduelles en charbons actifs à faible impact environnemental pour l’adsorption de micropolluant des eaux Développement d’adsorbants spécifiques (charbon actif imprégné de fer) pour l’adsorption de l’arsenic V Efficacité de ces charbons actifs à faible impact environnemental vis-à-vis de molécules pharmaceutiques persistantes dans les eaux   Travaux réalisés en collaboration avec l’Université de Los Andès à Bogota (Colombie), avec Hong Kong University of Science and Technology (Hong Kong,), avec l’Université de la Corogne (Espagne), avec...

Optimisation de la production d’hydrocarbures par la microalgue Botryococcus braunii pour l’application aux bioaérocarburants

 Optimisation de la production d’hydrocarbures par la microalgue Botryococcus braunii pour l’application aux bioaérocarburants
Ce projet est soutenu par les entreprises EADS et Airbus.   Contexte général des bioaérocarburants   Plusieurs raisons fortes mènent les industriels à s’orienter vers une utilisation croissante des énergies renouvelables : le contexte économique avec l’augmentation du coût du pétrole, le contexte politique avec des objectifs à moyen terme imposés notamment par les institutions, le contexte environnemental avec l’augmentation des rejets de gaz à effets de serre et les terres agricoles colonisées par les cultures oléagineuses destinées à la fabrication de biocarburant. Dans le secteur de l’aéronautique, s’ajoutent...

BIOGUARD : Biocapteur pour la surveillance de la biodégradabilité et de la toxicité des eaux pluviales et des procédés d'épuration

BIOGUARD : Biocapteur pour la surveillance de la biodégradabilité et de la toxicité des eaux pluviales et des procédés d'épuration

BIOGUARD est un projet de recherche et de développement industriel en instrumentation environnementale qui a pour ambition de concevoir et développer un biocapteur microbien appliqué au contrôle de la qualité des effluents (biodégradabilité et toxicité globale) en sortie de station d’épuration ou de systèmes d’assainissement non collectif ainsi qu’en sortie des réseaux unitaires ou séparatifs d’eaux pluviales avant leur rejet dans le milieu environnant. Les gestionnaires, en possession de ce biocapteur, pourront mieux anticiper les événements (forte teneur en matière organique, toxicité chimique) avant que la pollution se...

Bioraffinage de microalgues pour la production de biocarburant de troisième génération: étude multiéchelle, de la molécule au territoire

Projet DEFI CNRS Transition énergétique:  Algues-Molécules-Territoire ( 2014-2017) Financé par la Mission Interdisciplinaire Energie du CNRS et l'INSIS     L’exploitation industrielle des microalgues pour la production à grande échelle de biocarburant de 3ème génération est une des solutions clés pour réussir la transition énergétique qui nous attend. Ici nous chercherons à lever deux verrous majeurs au développement de ces industries:   1-Quelles sont les zones françaises les plus propices à l’implantation d’une unité de production de microalgues? 2- Au cours du bioraffinage, comment vont se comporter les lipides et...

Caractérisation et traitement des émissions de fumées issues de l’incinération de déchets contenant des nanomatériaux

Caractérisation et traitement des émissions de fumées issues de l’incinération de déchets contenant des nanomatériaux
Aujourd’hui, les produits nano-structurés en fin de vie aboutissent incidemment dans les filières déchets conventionnelles (dont l’incinération non spécialisée), sans bénéficier de traitement particulier, que ce soit au niveau des procédés de traitement ou de la gestion des effluents. La montée en volume des produits nanostructurés dans les produits de consommation courante peut potentiellement conduire à l’émergence d’un risque, notamment du fait des incertitudes qui demeurent quant aux conséquences sanitaires et environnementales qui peuvent découler de l’exposition aux nano-objets (AFSSET, 2008 ; ANSES, 2014). Quelques travaux de la...

Caractérisation, modélisation de la croissance photosynthétique de Chlamydomonas reinhardtii en photobioréacteur et mise en évidence du couplage à l’hydrodynamique

Caractérisation, modélisation de la croissance photosynthétique de Chlamydomonas reinhardtii en photobioréacteur et mise en évidence du couplage à l’hydrodynamique
La lumière est connue comme étant le facteur essentiel gouvernant l’efficacité des PBR. Un PBR est toujours caractérisé par un champ de rayonnement hétérogène dû à l’absorption et la diffusion de la lumière par les cellules en suspension. Schématiquement, cela amène à diviser le volume réactionnel en deux zones : une zone dite photonique où les micro-organismes sont exposés à une quantité de lumière suffisante pour assurer la photosynthèse, et une zone sombre où cette quantité est insuffisante pour assurer la croissance photosynthétique...

Détection de bactéries par spectroscopie Raman

Détection de bactéries par spectroscopie Raman
Il est reconnu que les maladies infectieuses d'origine alimentaire comptent pour 40% du total des 50 millions de décès recensés chaque année dans le monde. Parmi ces maladies, des bactéries comme Listeria monocytogenes, Escherichia coli 0157H7 ou Salmonella typhimurium sont la cause de nombreuses infections d’origine alimentaire. La protection des consommateurs passe par des analyses microbiennes qui sont longues et demandent des personnels hautement qualifiés. Ces analyses nécessitent aussi des outils qui doivent répondre à plusieurs critères telles que la sensibilité, la rapidité, la simplicité et la fiabilité des résultats.   Le projet Bioram a pour but de proposer...

Développement de photobioréacteurs solaires intensifiés

Développement de photobioréacteurs solaires intensifiés
Les photobioréacteurs clos apportent de nombreux avantages pour la production de bioénergies (contrôle des conditions de culture, forte productivité) mais leur coût étant plus élevé, un saut de performance est nécessaire pour être compétitifs. Les technologies doivent alors être optimisées sur plusieurs points, à la fois dans leur conception (maximisation de la captation et de l’apport en lumière au sein de la culture) et leur mise en œuvre (conditions hydrodynamiques, transferts thermiques et gaz-liquides). Le développement de photobioréacteurs solaires intensifiés est un axe de recherche important du laboratoire GEPEA, qui s’est...

Étude de l’écoulement diphasique à l’échelle milli/micrométrique : application aux mousses

Étude de l’écoulement diphasique à l’échelle milli/micrométrique : application aux mousses
Les mousses alimentaires sont en constante évolution, car bien appréciées des consommateurs. Elles offrent également un large éventail de possibilités pour répondre à une variété de goûts, de textures, ou des allégations nutritionnelles. Dans la plupart des cas pour des mousses liquides, les procédés de moussage sont réalisés en discontinu. Les procédés continus apporter des bénéfices significatifs: productivité élevée, cisaillement homogène, encombrement moindre, économies d'énergie et systèmes faciles à contrôler. Le principal atout est que le gaz incorporé dans la mousse peut...

Etude et modélisation de l'hydrodynamique et des transferts gaz-liquide dans un photobioréacteur à haute productivité volumique

Etude et modélisation de l'hydrodynamique et des transferts gaz-liquide dans un photobioréacteur à haute productivité volumique
La culture de microalgues en photobioréacteurs (PBR) est un procédé de plus en plus utilisé depuis quelques années dans de nombreux domaines d’applications (énergie, chimie verte, complément alimentaire, dépollution, etc.). Il est donc essentiel, dans un souci de rentabilité, de gérer au mieux sa consommation énergétique. Plusieurs voies sont étudiées comme par exemple le recyclage de fumées industrielles comme source de carbone (projet SymBIO2), l’utilisation d’eaux usées comme base de milieux de culture et l’intensification des cultures en augmentant la concentration en microorganismes photosynthétiques. Ce dernier point consiste à...

Etude, modélisation et optimisation de la production autotrophe d’hydrogène par Chlamydomonas reinhardtii en photobioréacteur

Etude, modélisation et optimisation de la production autotrophe d’hydrogène par Chlamydomonas reinhardtii en photobioréacteur
Mots-clés : Hydrogène, Chlamydomonas reinhardtii, photobioréacteur, hypoxie, fermentation Cette thèse s’effectue dans le cadre du programme ANR-Bioénergies « AlgoH2 » (budget alloué de 1245 k€) dont les partenaires sont : ·         Le CEA de Cadarache ·         Le BIP de Marseille ·         Le laboratoire de Génie des Procédés-Environnement-Agroalimentaire (GEPEA) de l’Université de Nantes à Saint-Nazaire ·         Le CEA de...

Le chauffage ohmique appliqué à la cuisson de matrices céréalières

Le chauffage ohmique appliqué à la cuisson de matrices céréalières
Le chauffage ohmique est une méthode de chauffage qui consiste à faire passer un courant électrique au travers d'un aliment, dont les propriétés résistives le feront agir comme une résistance. La chaleur est en théorie produite de manière homogène, la puissance dégagée pouvant être déterminée par P = U.I² (loi d'Ohm). Le chauffage ohmique est employé en Industries Alimentaires principalement pour la stérilisation de produits liquides ou solides/liquides pompables. Très peu d'industries l'utilisent pour de la cuisson de produits solides en batch, exception faite de la panure japonaise appelée [i]Panko[/i].

Le concept de bioraffinerie appliquée à la microalgue Porphyridium cruentum

Le concept de bioraffinerie appliquée à la microalgue Porphyridium cruentum
La microalgue rouge, Porphyridium cruentum, est la principale source actuelle de B-Phycoérythrine, un pigment rose aux propriétés fluorescentes. Ce pigment hydrosoluble peut être utilisé, lorsqu’il est suffisamment pur, comme marqueur fluorescent. Cette purification étant assez difficile à réaliser, le coût du produit final est élevé (~100 euros/mg). Mais P. cruentum produit également d’autres molécules à haute valeur ajoutée telles que des ExoPolySaccharides (EPS), des antioxydants (SuperOxydeDismutase SOD, Co-enzyme Q10, β-carotène), des lipides d’intérêt (ω3 et ω6). Ces composés peuvent être utilisés...

Micro-ondes combiné pasteurisation / cuisson de viande hachée: Etude des effets thermiques et non thermiques et l'optimisation du procédé

Le chauffage par micro-ondes est de plus en plus utilisé pour plusieurs procédés dans l'industrie alimentaire, par exemple, le séchage, la décongélation, la pasteurisation, la stérilisation et le blanchiment des aliments. Le chauffage par micro-ondes s’est montré efficace pour inactiver les bactéries Gram positif et Gram négatif, et l'existence d'effets non thermiques des micro-ondes sur les micro-organismes est soumise à débat. Surtout, la viande hachée est un produit sensible dont la qualité microbiologique doit être rigoureusement maîtrisée. La cuisson par micro-ondes combinée avec d'autres traitements thermiques présente un fort potentiel pour...

Modélisation de la congélation assistée par micro-ondes

La congélation est un procédé de conservation très utilisé dans l’industrie agroalimentaire. La qualité de la congélation est en grande partie due à la taille et à la répartition des cristaux de glace au sein de l’aliment. De petits cristaux de glace répartis de façon homogène dans le produit vont moins stresser et endommager ses cellules que de gros cristaux localisés ponctuellement. Une congélation rapide garantit généralement une bonne distribution des cristaux de glace mais induit de forts coûts énergétiques. Certaines études récentes (Anese et al., 2012 ; Xanthakis et al., 2014)* montrent une meilleure...

Nouvelle stratégie d’évaluation de la biodégradation de substances organiques dans le cadre de la directive européenne REACH

Nouvelle stratégie d’évaluation de la biodégradation de substances organiques dans le cadre de la directive européenne REACH
Afin d’évaluer la persistance d’une molécule dans l’environnement, les scientifiques se sont basés jusqu’à présent sur la capacité des microorganismes (à la base de toute chaîne alimentaire) à dégrader cette molécule : c’est à dire la transformer en CO2, biomasse, sous produit du métabolisme etc… Seulement, les normes de biodégradation et les essais test qui en découlent n’ont pas ou peu évolués depuis leurs créations (Normes OCDE 301, 1992). De plus ces essais normés deviennent de moins en moins adaptés à des contraintes réglementaires, maintenant décidées par...

Photobioréacteurs à haute productivité volumique : étude et optimisation de fonctionnement transitoire généré par un usage solaire.

Photobioréacteurs à haute productivité volumique :  étude et optimisation de fonctionnement transitoire généré par un usage  solaire.
Cette thèse concerne l’intensification des photobioréacteurs (PBR) par leur passage en fonctionnement en haute concentration en biomasse. Elle s’inscrit dans le programme régionale PERLE 2 et dans le programme ANR Biosolis. La culture de microalgues en photobioréacteurs (PBR) étant un procédé de plus en plus couramment utilisé (énergie, chimie verte, complément alimentaire,…) il est important en effet de gérer au mieux sa consommation énergétique. C’est dans cette démarche que s’inscrivent les PBR intensifiés tels que, par exemple, les PBR à hautes productivités volumiques (HPV). Ils permettent d’augmenter les concentrations en...

Procédé de prétraitement d’eau de mer avant osmose inverse en présence de phytoplancton

Face aux besoins croissants d’eau douce dans le monde, pour la consommation des populations, l’irrigation et l’industrie, le dessalement d’eau de mer est aujourd’hui indispensable. Parmi les procédés de dessalement, l’Osmose Inverse (OI) équipe 51% des installations mondiales. Toutefois, les unités d’OI voient leurs performances chuter au cours du temps, en raison du (bio)colmatage des membranes d’OI dus notamment aux changements de composition de la ressource eau de mer au cours des saisons et particulièrement en présence de blooms algaux. Pour limiter ces phénomènes et assurer une qualité d’eau d’alimentation constante aux membranes d’OI, des...

Procédés de traitement de l’eau de mer en conchyliculture pour la sauvegarde et le maintien de la qualité des mollusques bivalves

Procédés de traitement de l’eau de mer en conchyliculture pour la sauvegarde et le maintien de la qualité des mollusques bivalves
La conchyliculture française doit aujourd’hui faire face à de nombreuses contraintes environnementales afin d’assurer sa durabilité. Parmi les nuisances affectant les mollusques bivalves dans le milieu naturel, l’augmentation de l’occurrence des phénomènes d’efflorescences de microalgues toxiques au niveau des eaux côtières apparait comme un des freins principal au développement de la conchyliculture. En effet, en cas de contamination des bivalves par des phycotoxines la bonne santé des consommateurs n’est plus garantie et les conchyliculteurs ne peuvent plus commercialiser leur production. Dans ce contexte, dans le but de proposer aux professionnels de nouveaux outils permettant le...

Procédés de traitement multi-polluants pour la QAI : influence de la pollution urbaine et du bâtiment

Procédés de traitement multi-polluants pour la QAI : influence de la pollution urbaine et du bâtiment
Ce travail de thèse (2013-2016) s’inscrit dans le cadre du montage de la plateforme technologique TIPEE (Technological & Innovative Platform for Environmental Efficiency) à La Rochelle, lauréate de l’appel à manifestation d’intérêt (AMI) de l’ADEME dans le cadre des « investissements d’avenir » lancés par le gouvernement fin 2009. Cette plateforme, inscrite dans un projet « bâtiments et îlots à énergie positive et à bilan carbone minimum », est spécialisée dans la réhabilitation des bâtiments, et rassemble un consortium public-privé de 15 partenaires, et en particulier l’IRSTV dont le GEPEA fait partie,...

Production de biocarburants lipidiques par microalgues (biodiesel, biokérosène)

Production de biocarburants lipidiques par microalgues (biodiesel, biokérosène)
Certaines espèces de microalgues ont un fort potentiel de production de lipides, les rendant particulièrement attractives comme source de biocarburants liquides de type biodiesel ou biokérosène.  La mise en production industrielle de ces carburants dits de 3ème génération (ressource non agricole ne nécessitant pas de terres arables) nécessite cependant de lever de nombreux verrous, allant du choix de souches les plus adaptées à la définition de procédés performants et dédiés à une mise en production à grande échelle efficace, fiable et suffisamment compétitive pour concurrencer les énergies fossiles...

Purification du biogaz par voie biologique

Purification du biogaz par voie biologique
Le traitement des effluents et déchets agricoles (lisier, fumier, résidus...) par méthanisation permet la production d'énergie renouvelable de type biogaz riche en méthane (CH4). Toutefois, ce processus de méthanisation conduit également à la formation de sulfure d’hydrogène (H2S) qui représente des risques importants, tant du point de vue toxique (en cas de fuite dans les milieux confinés), que du point du fonctionnement des machines de combustion (l’H2S est un gaz très corrosif) sans oublier les émissions de SOx à l’atmosphère dues à la combustion du biogaz. Bien qu’une gestion efficace des digesteurs permette de limiter la concentration en H2S...

Recyclage de CO2 issu de fumées industrielles pour la production contrôlée de microalgues

Recyclage de CO2 issu de fumées industrielles pour la production contrôlée de microalgues
Les impacts de l’activité humaine sur l’environnement sont devenus une réalité omniprésente. Il apparaît ainsi primordial de stabiliser les émissions de dioxyde de carbone, principal gaz à effet de serre des émissions anthropogéniques (>70 %). Ces émissions proviennent majoritairement de la combustion des énergies fossiles, dont le secteur énergétique et l’industrie sont les principales sources.   Le présent projet de recherche s’inscrit ainsi dans une optique durable de diminution des émissions de gaz à effet de serre tout en limitant l’impact sur la viabilité économique des industries polluantes par le biais...

Synthèse et caractérisation de matériaux carbonés poreux par conversion thermochimique de biomasses : approche intégrée énergie / environnement

Synthèse et caractérisation de matériaux carbonés poreux par conversion thermochimique de biomasses : approche intégrée énergie / environnement
Valorisation de déchets/résidus de l’agriculture/de biomasse dans un contexte d’économie circulaire (favoriser localement l'utilisation des ressources en matière et énergie sur un territoire)   Synthèse et caractérisation de matériaux carbonés poreux à faible impact environnemental (activation physique directe à la vapeur d’eau, une seule rampe de montée en température, pas d’autres produits chimiques dans la synthèse) Travaux réalisés en collaboration avec l’Université de Los Andès à Bogota (Colombie), avec Hong Kong University of Science and Technology (Hong Kong,), avec...

Traitement des COVs hydrophobes par systèmes multiphasiques air/eau/huile de silicone

Traitement des COVs hydrophobes par systèmes multiphasiques air/eau/huile de silicone
Le traitement des COVs hydrophobes par voie biologique est étudié dans un biolaveur multiphasique gaz/liquide/liquide (GLL). L'ajout d'une phase liquide organique dispersée dans un système gaz/eau présente l'intérêt d'intensifier le transfert de solutés faiblement solubles (COVs, O2) depuis la phase gazeuse vers la phase aqueuse. La recherche porte sur la compréhension des mécanismes de transfert de masse entre phases et l'acquisition de données expérimentales nécessaires à la validation des modèles.

Traitement des eaux grises par réacteur à lit fluidisé et dangers liés à leur utilisation pour l’irrigation d’espaces verts urbains

Traitement des eaux grises par réacteur à lit fluidisé et dangers liés à leur utilisation pour l’irrigation d’espaces verts urbains
  Réutilisation des eaux usées traitées et en particulier des eaux grises Réutilisation pour l’irrigation des espaces verts urbains Analyses des risques liés à cette réutilisation Ce travail a été réalisé en collaboration avec le CSTB et sa plateforme AQUASIM.   Enseignants-chercheurs impliqués Pr. Yves ANDRES             Axe Ingénierie de l’Environnement ; yves.andres@mines-nantes.fr Dr. Claire GERENTE         Axe Ingénierie de l’Environnement ; claire.gerente@mines-nantes.fr      

Traitement des toxiques de l'air par biofiltration

Traitement des toxiques de l'air par biofiltration

Cette thématique porte sur l'optimisation du traitement des toxiques de l'air (notamment H2S et NH3) par biofiltration. L'accent est mis sur la caractérisation des matériaux biofiltrants et sur la modélisation des milieux poreux utilisés en biofiltration.

Traitement thermique micro-onde de jus de fruits : modélisation mathématique couplée des transferts de chaleur, écoulements et inactivation enzymatique

L'un des principaux défis de l'industrie des jus de fruits est de parvenir à l'inactivation enzymatique sans endommager les aspects sensoriels et nutritionnels du produit. Dans la recherche de procédés qui minimisent les dommages, la technologie de chauffage par micro-ondes s'est avérée être une bonne alternative aux procédés thermiques conventionnels. En raison du chauffage volumétrique, le micro-onde peut permettre la réduction du temps de traitement et une meilleure maintenance des caractéristiques sensorielles.

Valorisation des macroalgues par extraction de molécules bioactives

Valorisation des macroalgues par extraction de molécules bioactives
La plupart des algues invasives subissent peu ou pas de valorisation et finissent en décharge lorsqu’elles échouent sur les plages. Cependant, un meilleur bénéfice écologique pourrait être atteint par l’association de différentes voies de co-valorisation et l’utilisation totale de la biomasse. En effet, ces ressources abondantes et sous-exploitées constituent un réservoir de molécules bioactives dont les domaines d’application sont nombreux en agro-alimentaire, cosmétique, pharmaceutique. A titre d’exemple, parmi les applications en cours, on présente ici le cas de l’extraction et de la purification des composés phénoliques (phlorotannins) contenus dans...

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