Approches combinées pour la dépolymérisation biologique de la lignine pour l'obtention d'aromatiques renouvelables // Combined approaches for the biological depolymerization of lignin to obtain renewable aromatics

Dans le contexte de la valorisation de la biomasse, le développement d'un modèle économique durable constitue l'un des défis les plus importants de notre société actuelle, en raison du stock limité de ressources fossiles, de la demande croissante de carburants et de produits chimiques et de l'impact environnemental néfaste de divers procédés actuels. La biomasse lignocellulosique, produite massivement par les activités forestières et agricoles, peut être utilisée comme matière première renouvelable, neutre en carbone et non comestible1. Cependant, une vision plus large de la bioraffinerie considère la valorisation de la lignine comme un élément essentiel de l'économie de l'ensemble du concept1. En effet, la lignine est la principale matière première renouvelable composée d'unités aromatiques, provenant principalement de l'industrie des pâtes et papiers (50 millions de tonnes/an). Ce polymère est le plus souvent valorisé uniquement par combustion dans les papeteries pour la production d'énergie (vapeur et électricité). Seulement 1 million de tonnes ont été commercialisées sur le marché des produits chimiques. Différents protocoles à l'échelle du laboratoire ont été développés pour la dépolymérisation de la lignine, tels que thermique catalytique (pyrolyse, micro-ondes ou photo-induite), chimique (oxydation, réduction, solvolyse) et biologique (enzymatique). Dans le projet de thèse, nous souhaitons combiner ces approches pour dépolymériser plus efficacement les lignines. L'objectif est de développer un procédé en cascade capable de dépolymériser la lignine grâce à l'action combinée de procédés physico-chimiques (micro-ondes, ultra-sons, ball milling) et de la biocatalyse enzymatique, pour former des oligomères aromatiques (DP1-5) qui pourront trouver des applications dans la synthèse d'emballages ou en tant qu'agents antimicrobiens pour l'agro-alimentaire. Nous travaillerons avec des oxydo-réductases commerciales, telles que les laccases et les peroxydases, pour catalyser la dépolymérisation de lignines techniques commerciales issues de procédés Kraft, Organosol ou sulfonate. Un autre objectif sera l'optimisation de la détection par spectrométrie de masse des produits de dépolymérisation obtenus par dépolymérisation en lien avec la plateforme de criblage à haut débit Realcat (EQUIPEX).
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In the context of biomass valorization, developing a sustainable economic model is one of the most significant challenges facing our society today, due to the limited stock of fossil resources, the increasing demand for fuels and chemicals, and the detrimental environmental impact of various current processes. Lignocellulosic biomass, produced on a massive scale by forestry and agricultural activities, can be used as a renewable, carbon-neutral, and non-edible raw material.¹ However, a broader vision of the biorefinery considers lignin valorization as an essential element of the overall economic concept.¹ Indeed, lignin is the main renewable raw material composed of aromatic units, primarily sourced from the pulp and paper industry (50 million tons/year). This polymer is most often valorized solely through combustion in paper mills for energy production (steam and electricity). Only 1 million tons have been commercialized on the chemical market. Various laboratory-scale protocols have been developed for lignin depolymerization, including thermal catalytic (pyrolysis, microwave, or photo-induced), chemical (oxidation, reduction, solvolysis), and biological (enzymatic) methods. In this thesis project, we aim to combine these approaches to depolymerize lignins more efficiently. The objective is to develop a cascade process capable of depolymerizing lignin through the combined action of physicochemical processes (microwave, ultrasound, ball milling) and enzymatic biocatalysis, to form aromatic oligomers (DP1-5) that could find applications in packaging synthesis or as antimicrobial agents for the food industry. We will work with commercial oxidoreductases, such as laccases and peroxidases, to catalyze the depolymerization of commercial technical lignins from Kraft, Organosol or sulfonate processes. Another objective will be the optimization of the detection by mass spectrometry of depolymerization products obtained by depolymerization in connection with the Realcat high-throughput screening platform (EQUIPEX).
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Étudiant.e (H/F) en Master 2A ou Ecole d'ingénieur 3A Formation en biochimie, chimie ou génie chimique avec connaissances souhaitées en catalyse enzymatique supportée et en chimie analytique Qualités requises : motivation, curiosité, rigueur, autonomie, travail en équipe
Master's student (M/F) in their second year of a Master's program or third year of an engineering degree Training in biochemistry, chemistry, or chemical engineering with desirable knowledge of supported enzyme catalysis and analytical chemistry Required qualities: motivation, curiosity, rigor, autonomy, teamwork