Production de biohydrogène à partir de fractions lignocellulosiques par fermentation sombre endogène et exogène

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.

Les 17 objectifs du développement durable décrits par les Nations Unies promeuvent différentes stratégies visant à résoudre les problèmes socio-économiques et environnementaux mondiaux causés par la consommation incessante de ressources fossiles [1]. Avec environ 200 milliards de tonnes produites par an [2], la biomasse lignocellulosique (BLC) est considérée comme un des éléments clés pour respecter ces objectifs car elle peut être utilisée pour la production de composés à haute valeur ajoutée et pour la production d'énergie.

Afin de fractionner la biomasse BLC, son prétraitement avec des solvants eutectiques profonds (DES) a été développé ces dernières années pour récupérer notamment les fractions d’hémicelluloses et améliorer notamment l'efficacité de la saccharification pour la production de bioéthanol [3] ou pour extraire une lignine à haute réactivité [4]. Ce sujet s’inscrit typiquement dans un concept de bioraffinerie exploitant chaque fraction biochimique (lignine, cellulose, hémicelluloses) de la biomasse et plus particulièrement sera focalisé sur la valorisation énergétique des hémicelluloses extraites de biomasses vitivinicoles [5] et brassicoles par un processus fermentaire appelé fermentation obscure. Cette production bio-assistée et peu énergivore permet de produire de l’hydrogène à basses températures.

Ainsi, lors de ce stage et de façon expérimentale, le potentiel de production d'hydrogène des différentes fractions, sera établi dans des bioréacteurs fonctionnant en mode discontinu. Pour suivre les performances du procédé fermentaire et du métabolisme bactérien, des techniques analytiques telles que la spectrophotométrie d'absorption UV-visible, la HPLC-VWD/RID, la GC-FID et la micro-GC seront utilisées pour analyser les différentes fractions biochimiques extraites ainsi que la production de métabolites au cours de la fermentation et de gaz (H2, CO2).

Cette étude apportera des réponses et examinera les effets inhibiteurs potentiels sur l'activité bactérienne des produits de dégradation de la lignine dans le milieu de fermentation. De même, l’impact de la présence de DES, issus du prétraitement de la biomasse et à faibles concentrations, sera évalué sur l’activité bactérienne et la production d’hydrogène.

Références :

1. Solarte-Toro, J. C. & Cardona Alzate, C. A. et al. Bioresour Technol 340, 125626 (2021).

2. Sharma, V. et al. Bioresour Technol 360, 127631 (2022).

3. Gundupalli, M. P. et al. Bioresour Technol Reports 17, 100986 (2022).

4. Pang, B. et al. Ind Crops Prod 108, 316–326 (2017).

5. François, E. et al. Bioresour Technol 320, 124334 (2021).

Exigences requises pour les candidats : Formation universitaire : chimie verte/analytique, génie des procédés, bioprocédés Compétences : compétences en science analytique (outils spectroscopiques et chromatographiques) et en sciences expérimentales Qualités : motivé(e), enthousiaste, intérêt pour les bioprocédés, capable de travailler de manière autonome et en équipe