Développement d’une stratégie de régulation dynamique d’un consortium microalgues-bactéries par modulation spectrale ; application à un procédé d’affinage des eaux usées

PERIODE DE CANDIDATURE REDUITE (DEADLINE le 18/02)

La gestion des rejets azotés (ammonium et nitrates) est un défi majeur pour la préservation de la biodiversité aquatique et la lutte contre l'eutrophisation. Si les stations d'épuration actuelles traitent efficacement la toxicité immédiate de l'ammoniac, elles peinent souvent à éliminer totalement la charge azotée résiduelle. De plus, les procédés conventionnels sont extrêmement énergivores, l'aération mécanique représentant à elle seule entre 45 % et 75 % de l'énergie consommée.

Problématique Scientifique

L'utilisation de consortia microalgues-bactéries nitrifiantes apparaît comme une alternative durable et économique. Ce système repose sur une synergie où les algues fournissent l'oxygène nécessaire aux bactéries par photosynthèse, tandis que les bactéries stabilisent le milieu. Cependant, l'équilibre de cet écosystème artificiel est fragile. Les deux populations entrent en compétition pour la ressource azotée, et une croissance incontrôlée de l'une peut nuire à la performance globale du procédé. Le verrou scientifique réside donc dans la capacité à piloter finement cette compétition pour garantir un traitement exhaustif de l'azote.

Objectifs de la Thèse

L'objectif de ce projet de recherche est de développer une stratégie de régulation dynamique permettant d'orienter en temps réel les flux d'azote au sein du consortium.

Le projet s'articulera autour de trois axes majeurs :

• 1. Caractérisation fondamentale : Étude de l'impact des contraintes environnementales (intensité et qualité du flux  umineux) sur l'activité biologique de souches modèles (souches bactériennes nitrifiantes (AOB et NOB) et microalgues). Approche monospécifique.
• 2. Optimisation en photobioréacteur : Passage du monospécifique à la co-culture pour définir les conditions opératoires permettant de favoriser sélectivement soit la bio-assimilation algale, soit la nitrification bactérienne.
• 3. Validation environnementale : Déploiement du procédé sur un effluent réel en sortie de station d'épuration pour tester sa robustesse face aux variations de charges et à la turbidité du milieu.

Profil recherché

Candidat(e) avec de solides bases en microbiologie, génie des procédés et/ou sciences de l'eau, ayant un intérêt marqué pour les biotechnologies environnementales et l'expérimentation sur pilotes instrumentés.

Le GEPEA, Laboratoire de « Génie des procédés, Environnement et Agroalimentaire » est une unité mixte de recherche (UMR 6144) affiliée à 4 tutelles : CNRS, Institut Mines Télécom Atlantique – site de Nantes, ONIRIS et Université de Nantes.
Le GEPEA, classé A+ par l’HCERES (Vague B – Période 2012-2016) puis renouvelé en tant que Laboratoire d’excellence (période 2017-2021), est actuellement composé de 234 personnes dont 77 chercheurs et enseignants-chercheurs, 55 ITA-BIATOSS et 102 doctorants et post-doctorants.

L’UMR est implantée sur 5 sites sur l’arc atlantique Saint-Nazaire / Nantes / La Roche-sur Yon. A Saint-Nazaire, elle occupe 1600 m2 au CRTT et 2500 m2 pour la plateforme R&D AlgoSolis (UMS 3722 CNRS-Université de Nantes). A Nantes, elle occupe 2665 m2, dont 600 m2 pour la plateforme PREVER et 230 m2 pour la plateforme SAFEAIR, à l’Institut Mines Télécom, site de Nantes, 1700 m2 à ONIRIS et 500 m2 à l’IUT de Nantes.

A la Roche-sur-Yon, elle occupe 450 m2 au sein de l’IUT. Depuis sa création, les membres du GEPEA ont montré leur capacité à travailler sur des sites distants géographiquement (3 implantations à Nantes, une à Saint-Nazaire et une à La Roche-sur-Yon). Le partage d’un objectif commun, malgré un éloignement spatial, est devenu une culture du laboratoire.

L’UMR associe recherche amont et recherche appliquée afin de développer le Génie des procédés dans les domaines de l'Environnement, de l'Energie, de l'Agroalimentaire et de la Valorisation des Ressources Marines.

Jérémy PRUVOST est actuellement le directeur de l’UMR, depuis le 1er décembre 2018 et jusqu’au terme du mandat de l’unité pour le contrat quinquennal en cours.
 

Profil du candidat.

Au vu des objectifs fixés dans le cadre de cette thèse, le/la candidat.e devra montrer une expertise dans le domaine de la microbiologie, du génie des procédés et/ ou du traitement des eaux. Des connaissances en gestion des cultures en photobioreacteur sera apprécié.

Afin d’être éligible, le candidat devra respecter les critères suivants :
- être titulaire ou en cours d’obtention d’un Master ou diplôme permettant l’inscription dans une Ecole Doctorale 
- avoir un cursus de bon niveau et adapté au sujet
- ne pas effectuer d’autres activités professionnelles
- maîtriser la langue française