En savoir plus

Contexte

Ce stage s’inscrit dans le projet COCKESTER, financé par l’institut Carnot 3BCAR et associant l’UMR LCA  à Toulouse et le LBE à Narbonne. L’objectif du projet est de valoriser des biomasses agricoles pour la production de cocktail d’esters en combinant une étape de fermentation et une extraction réactive étudiée au LCA.   L’objectif de ce stage, réalisé au LBE, sera l’étude du procédé de fermentation afin de contrôler les voies métaboliques.

Les procédés biologiques impliquant des consortia microbiens constituent un élément clé de la bioraffinerie environnementale et de l’économie circulaire. Ils permettent en effet de valoriser une très large gamme de résidus organiques, allant des résidus et effluents agricoles et agro-industriels aux déchets des collectivités, tout en nécessitant peu d’intrants. La flexibilité et l’adaptabilité des bioprocédés sont basées sur la mise en œuvre de ces cultures mixtes microbiennes dans des conditions non stériles. Parmi ces procédés, seule la méthanisation est industrialisée et connaît actuellement un fort développement industriel dans le secteur des énergies renouvelables ou pour la dépollution d’effluents. Le principal produit de valorisation est le biogaz, valorisé en biométhane ou électricité et chaleur via un système de cogénération. D’autres procédés biologiques permettent la valorisation des déchets mais ne sont pas exploités industriellement. Notamment, la fermentation acidogène correspond aux premières étapes de la méthanisation et conduit à la production de molécules organiques du type alcools légers et acides carboxyliques. La fermentation lactique utilisée dans les procédés d’ensilage de la biomasse, peut être réalisée par des consortia (naturels, présents sur les résidus) et conduit à la production d’acide lactique avec éventuellement les acides acétiques et butyriques.

Objectif

L’objectif du stage sera l’étude de plusieurs leviers afin d’orienter les voies métabolliques de la fermentation acidogène et/ou lactique : i) l’utilisation de communautés microbiennes indigènes (présentes sur les déchets) ou consortia naturels, ii) la mise en œuvre de prétraitements thermochimiques pour, d’une part, modifier l’accessibilité des sucres fermentescibles des déchets et, d’autre part, sélectionner/ éliminer certaines espèces microbiennes et iii) la sélection de conditions de fermentation, en particulier pour leur teneur en matière sèche.

Programme de travail

Différentes biomasses agro-industrielles telles que les drèches de betterave, la paille de blé, les cannes de sorgho ainsi que le sorgho sucrier, seront utilisées. Des prétraitements, notamment thermo-acides seront étudiés dans le but de maximiser la solubilisation des sucres. Une attention particulière sera portée à la génération de composés furaniques et phénoliques qui, en fonction de leur concentration, peuvent inhiber ou entrainer un shift métabolique de la fermentation sombre des voies acides acétique/butyrique vers les voies éthanol/acide lactique. L’impact des prétraitements de la biomasse sur les communautés bactériennes indigènes sera analysé en réalisant des tests de fermentation en batch sans apport d’inoculum.

En parallèle, les essais de fermentation, avec et sans prétraitement, pourront être réalisés avec i) différentes teneurs en matière sèche, ii) l’ajout ou non d’un inoculum riche en Clostridiales (ex boue activée prétraitée thermiquement) ou en bactéries lactiques (ex jus d’ensilage).

Les essais de fermentation discontinue seront réalisés en réacteurs de 0.5 L sur des  durées de quelques jours. Le suivi analytique des expériences comprendra diverses analyses physico-chimiques notamment par HPLC et CPG ainsi que des analyses microbiologiques

Profil du candidat

Ce stage s’adresse à des étudiants niveaux Ingénieur ou Master II engagés dans une formation en Génie des procédés ou génie microbiologie.

De plus, le(a) candidat(e) devra avoir, au cours de son cursus, démontré une aptitude à la recherche appliquée et devra faire preuve d’autonomie, de curiosité et de rigueur.

Lieu et durée du stage

Le stage se déroulera au Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (LBE) de Narbonne. Le LBE est une unité propre de recherche de l’Institut National de la Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE).  /. Il aura une durée de 6 mois à partir du 1^er trimestre 2023. A l’issue du stage, un CDD ingénieur de 12 mois pourra être proposé.

Contact

Envoyer CV et lettre de motivation à :

• Hélène CARRERE helene.carrere_at_inrae.fr
• Eric Trably eric.trably_at_inrae.fr
• Diana García-Bernet diana.garcia-bernet_at_inrae.fr