Bioraffineries Du Bois

L’objectif de diminuer la dépendance de notre économie au pétrole via l’incorporation d’une part accrue des matières premières d’origine végétale ouvre des perspectives nouvelles aux usages du bois. Les procédés correspondants, s’appuyant sur la chimie du bois, les biotechnologies et l’industrie papetière en mutation, émergent de toute part, alimentant en biomolécules une multitude d’industries, pharmaceutiques, alimentaires, cosmétiques sans oublier la filière biocarburants. Dans ce contexte, à l’issue de cette UE, les étudiants

• auront une vision d’ensemble des bioraffineries forestières, des molécules et matériaux biosourcés et des marchés industriels ciblés, conscients des barrières techniques, économiques et environnementales à lever
• seront en mesure concevoir des séquences réactionnelles de déconstruction, d’analyser des travaux en s’appuyant sur les concepts de de base de réactivité des lignocelluloses et de chimie macromoléculaire dispensés dans cette UE
• seront sensibilisés aux principes et problématiques de génie des procédés, réacteurs, extractions et technologies de séparation
• seront initiés aux méthodes de conception, dimensionnement, de modélisation et d’optimisation de bioprocédés
• seront en capacité d’être des acteurs auprès des bioraffineries, plate-formes ou industries de valorisation chimique générés par la filière de transformation de matières lignocellulosiques

• Emmanuel FREDON

• Nicolas BROSSE

• Arnaud BESSERER

UE 5.3 et UE 7.2

• Anticiper les phénomènes mis en jeu lorsqu’on place le bois dans milieu réactionnel donné.

• Sélectionner des conditions opératoires dans un but de prétraitement ou de fractionnement ciblé des constituants du bois en s’appuyant sur la réactivité des groupes fonctionnels.

• Sélectionner les outils de caractérisation adaptés à l’analyse des lignines et des sucres.
• Choisir les biocatalyseurs les plus adaptés pour la production de biomolécules.
• Déterminer et analyser la distribution de masse d’un polymère.

• Application aux prétraitements. Méthodes de caractérisations structurales des lignines et des sucres.
• Principe et démonstration de procédés de prétraitement : explosion à la vapeur.
• Les bioprocédés et les bioconversions dans la valorisation cascade des matériaux bois.
  Sélection de solutions biotechnologiques (enzymes, microorganismes), études de cas.
• Bases de chimie macromoléculaire : distribution des masses moléculaires et polydispersité.

• Nouceiba ADOUANI

• Bouchra BELASSAOUI

UE 5.3, UE 5.4 et UE 6.3

• Utiliser les notions de bases de génie des
  procédés (calculer des taux de conversion, des rendements, temps de séjour, des cinétiques…)

• Différentier les types de réacteurs dans le but d’optimiser les conditions opératoires.

• Etre sensibilisé aux principes et techniques
  d’extraction et de séparation en vue de concevoir une séquence intégrée d’opérations unitaires répondant à un cahier des charges et des objectifs de performance.
• Sélectionner un procédé de séparation approprié au mélange à purifier.

• Les réacteurs en phase liquide : rendements, typologies, cinétique, réacteurs industriels ouverts, applications aux « bioraffineries »
  L’extraction solide/liquide : équilibres, transferts, typologies, simulation, applications aux bioraffineries.
• Opérations unitaires de séparation et de purification, principes comparatifs de fonctionnement : séparations liquide/solide et bioséparations
  – Filtration
  – Centrifugation
  – Décantation (décanteur centrifuge)
  – Filtration tangentielle
  – Echange d’ion
• TP sur le filtre presse.

• Emmanuel FREDON

• Arnaud BESSERER

• Pierre GIRODS

• Pascal XANTHOPOULOS

• Gerard XOLIN

UE 5.3, UE 5.4, UE 7.2 et UE 7.5

• Modéliser et optimiser des bioprocédés en établissant des bilans de matière et d’énergie et des simulations.

• Identifier les principales chaines de valeurs et les principaux acteurs industriels de la bioraffinerie du bois : commodités, spécialités, molécules à haute valeur ajoutée : définir le modèle économique d’une bioraffinerie et évaluer la rentabilité.
• Mener un état de l’art académique en vue de proposer un plan d’expériences.

• L’ingénierie des bioprocédés pour les bioraffineries : enjeux, méthodes, simulations de bioprocédés. Etude du cas de la transformation de lignocellulose en éthanol carburant. Bilans matière en simulateur-tableur.
• Projet de recherche : identification des leviers d’innovation, veille bibliographique et propositions de plan d’expérience.
• Marchés actuels et acteurs de la bioraffinerie du bois. Voies innovantes, aspects économiques et
  règlementaires.
  Etudes de cas :
  – Gisement des connexes bois
  – Chaines de valeurs des co-produits bois
  – Simulation d’un consortium de partenaires pour un projet collaboratif.
  Etude économique, rentabilité d’une bioraffinerie.

• Emmanuel FREDON

• Arnaud BESSERER

• Christophe ROSE

UE 5.3 et UE 7.2

• Mettre en œuvre un procédé expérimental, l’analyser et l’optimiser.

• Valoriser les résultats du projet par une communication orale et un rapport écrit.
• Présenter et défendre oralement le projet.

• Travaux pratiques mettant en jeu la transformation du matériau bois.
• Mini-campagne d’essais, utilisation de méthodes d’analyse avancées (INRAE), analyse des produits.