Étude expérimentale du (bio)colmatage dans les systèmes de dessalement par osmose inverse

Le stage se déroulera au LAGEPP (Laboratoire d’Automatique, de Génie des Procédés et de Génie Pharmaceutique), laboratoire pluridisciplinaire qui couvre les domaines du génie des procédés, de l’automatique, du génie des produits, du génie pharmaceutique et de la physicochimie et situé sur le campus de la Doua à Villeurbanne.

L'étudiant(e) aura accès aux installations expérimentales du laboratoire, et particulièrement au module de filtration miniature développé pour les analyses in situ. Les analyses de microscopie (confocale et électronique) seront effectuées au centre de microscopie CIQLE sur le campus Rockefeller à Lyon. De plus, l'étudiant(e) sera intégré(e) à une collaboration internationale avec le WERL (Water and Energy Laboratory) de l'Université de Toronto (Canada), et participera aux réunions mensuelles collaboratives avec la Prof. Amy Bilton.

Dans un contexte de raréfaction des ressources en eau douce, le dessalement s'est imposé comme une solution stratégique. Parmi les technologies disponibles, l'osmose inverse (OI) est le procédé membranaire le plus performant. Cependant, ces membranes sont sujettes au colmatage (accumulation de matière à leur surface), et plus particulièrement au biocolmatage. Ce phénomène constitue un verrou technologique majeur, réduisant les performances et entraînant des opérations de nettoyage coûteuses. Pour relever ces défis, une cellule de filtration miniature innovante capable de supporter les hautes pressions de l'OI a été développée en interne. Elle permet une visualisation "in situ" en temps réel et en 3D par Microscopie Confocale à Balayage Laser (MCBL), offrant un suivi dynamique et inédit des mécanismes de colmatage.

Ce stage de 6 mois est intégré à une thèse doctorale et vise à travailler sur les mécanismes fondamentaux de formation de la couche de colmatage sur la membrane. Les objetifs scientifiques précis seront validés avec l'étudiant après une phase de bibliographie.

Le travail expérimental consistera en une étude de filtration comparative entre le colmatage biologique, généré par une souche bactérienne modèle non pathogène, et le colmatage abiotique, utilisant de la silice colloïdale synthétisée au laboratoire. Cette approche vise à lier les performances hydrodynamiques macroscopiques, les paramètres de fonctionnement du procédé (flux, pressions, température, concentration etc..) et les structures microscopiques de colmatage. Ce projet consolide un partenariat de recherche avec l'Université de Toronto Canada (Water and Energy Laboratory, WERL), offrant à l'étudiant(e) une expérience significative dans la recherche collaborative internationale.

Objectifs principaux : L'étudiant(e) travaillera en étroite collaboration avec la doctorante et sera responsable des missions suivantes :

• Conduire des campagnes expérimentales ciblées sur des modules de filtration, ainsi que la synthèse de silice colloïdale modèle et des cultures bactériennes.
• Analyser la structure de la couche de colmatage par des méthodes microscopiques avec des protocoles de marquage par fluorescence multiple.
• Évaluer l'impact des conditions opératoires (flux, pression transmembranaire), de la polarisation de concentration et des caractéristiques de l'eau salée sur la dynamique du colmatage, avec un appui éventuel par des simulations CFD.

• Étudiant(e) en Master 2 ou dernière année d'école d'ingénieur avec une formation en chimie, génie des procédés, biotechnologie, intéressé(e) par le traitement de l'eau, les méthodes analytiques et la recherche.
• Fort intérêt pour le travail expérimental et les approches pluridisciplinaires. Compétences en pratiques de laboratoire (ex : culture bactérienne, analyses physico-chimiques).
• Des connaissances en procédés membranaires ou en microscopie à fluorescence seraient un atout.
• Bon niveau d'anglais (oral et écrit) requis en raison de la collaboration internationale.