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Vendredi 01 avril 2016 : Thèse de Elise Blanchet

Conception d’un procédé d’électrosynthèse microbienne

La thèse se déroulera le Vendredidi 01 avril 2016 à 9h30 dans l’Amphi 100 : Campus INP-ENSIACET.

- Intitulé de la Thèse :

  • "Conception d’un procédé d’électrosynthèse microbienne"

- Jury :

  • Alain BERGEL, Directeur de Recherche CNRS, LGC, Toulouse (directeur de thèse)
  • Benjamin ERABLE, Chargé de Recherche CNRS, LGC, Toulouse (directeur de thèse)
  • Nicolas BERNET, Directeur de Recherche INRA, Narbonne (Rapporteur)
  • Pierre FONTANILLE, Maître de Conférences, Université de Clermont-Ferrand (Rapporteur)
  • Carole MOLINA JOUVE, Professeur des Universités, INSA Toulouse (Examinatrice)
  • Karine SERVAT, Maître de Conférences, Université de Poitiers (Examinatrice)
  • Théodore BOUCHEZ, Chercheur à IRSTEA, Antony (Membre invité)
  • Alain HUYARD, Ingénieur de Recherche Suez-Environnement, Le Pecq (Membre invité)

- Résumé :

  • L’électrosynthèse microbienne est une technologie innovante qui permet de convertir le dioxyde de carbone en molécules organiques en utilisant une cathode comme source d’électrons de la réduction microbienne de CO2. Le procédé « Biorare » propose de coupler l’électrosynthèse microbienne avec l’oxydation de déchets à l’anode afin d’augmenter le rendement énergétique du procédé. Il devient ainsi possible de traiter un effluent à l’anode et de valoriser du CO2 à la cathode.
  • La thèse a eu pour objectif d’améliorer les performances de la bioanode et de la biocathode séparément, afin de réaliser in fine un prototype de procédé « Biorare » à l’échelle du laboratoire. Parmi plusieurs types de déchets testés, les boues biologiques se sont avérées bien adaptées pour une utilisation à l’anode en assurant des densités de courant jusqu’à 10 A/m2. Toutefois, ces performances étant peu reproductibles, nous avons choisi d’exploiter des biodéchets, dont le gisement représente plus de 22 millions de tonnes en France et la valorisation est aujourd’hui obligatoire. Leur utilisation brute n’a pas permis de dépasser 1 A/m2 mais une méthode innovante de formation des bioanodes a permis d’augmenter les densités de courant jusqu’à 7 A/m2, de façon reproductible et dans des conditions extrapolables.
  • Les travaux sur les biocathodes ont révélé que l’hydrogène est un intermédiaire réactionnel clé pour le transfert d’électrons de la cathode vers les microorganismes qui réduisent le CO2. Cela a conduit à découpler le procédé initial en deux étapes : l’hydrogène est produit dans une cellule d’électrolyse microbienne qui oxyde les biodéchets et, en aval, un bioréacteur gaz-liquide utilise l’hydrogène pour convertir le CO2 en acétate, éthanol, formiate, ou butyrate, suivant les systèmes microbiens.
  • Cette stratégie permet d’augmenter les performances d’un facteur 24 avec une vitesse de production d’acétate de 376 mg/L/j et des concentrations jusqu’à 11 g/L.

- Mots-clés :
- électrosynthèse microbienne, biofilm, bioanodes, biocathodes, valorisation de CO2, hydrogène.

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