Doctorat : Procédés bioélectrochimiques pour la valorisation des déchets organiques : étude et optimisation du transfert à travers des membranes échangeuses d’ions

• Date de début : 1er octobre 2024
• Durée du contrat : 3 ans
• Financement : INP Toulouse (B-BEST PEPR)
• École doctorale : Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGEP)
• Mots clés : Systèmes bioélectrochimiques, transfert de masse, carboxylates, membranes échangeuses d’ions

Ce projet de thèse s’inscrit dans le cadre du programme PEPR (PEPR B-Best) soutenant la stratégie française en matière de « bioproduits, biotechnologies industrielles, carburants durables ». Il vise à concentrer les efforts de recherche et d’innovation sur les défis liés à la conversion de la biomasse en produits biosourcés pour accompagner la transition vers une bioéconomie durable et circulaire.

Des recherches antérieures ont réussi à développer une technologie microbienne électrochimique utilisant deux compartiments séparant l’oxydation des biodéchets ayant lieu à l’anode de la synthèse de bioproduits, comme les glucides par exemple, ayant lieu à la cathode. L’objectif du projet est de concevoir et d’étudier une cellule d’électrolyse microbienne intégrant un compartiment central supplémentaire afin de produire des molécules à plus forte valeur ajoutée, grâce à la conversion biologique des carboxylates transférés du compartiment cathodique vers le compartiment central.

Cette thèse portera sur l’étude du transfert de solutés à travers des membranes échangeuses d’ions utilisées pour séparer les différents compartiments de la cellule électrolytique. Les mécanismes régissant le transfert des carboxylates seront étudiés afin de contrôler l’étape de bioconversion en composés à plus forte valeur ajoutée afin d’optimiser les performances globales du procédé.

Le travail de thèse, principalement expérimental, se déroulera en plusieurs étapes. Dans un premier temps, l’impact des conditions opératoires (composition dans le compartiment cathodique, pH, présence d’ions minéraux et de micro-organismes, courant, etc.) et des membranes échangeuses d’ions sur le transfert des carboxylates sera évalué. Dans un deuxième temps, le transfert sera optimisé en considérant les mécanismes réactionnels impliqués au niveau de la bio-cathode. Ainsi, une partie des travaux de recherche sera réalisée en collaboration avec d’autres partenaires impliqués dans le projet PEPR « ElectroMic » , qui étudient des systèmes bio-électrochimiques basés sur le développement de biofilms microbiens électro-actifs à la surface des électrodes.

Candidature : Pour postuler à ce poste, merci d’adresser une lettre de motivation et un CV détaillé au contact ci-dessous :

Sylvain Galier, Maître de Conférences,  sylvain.galier@univ-tlse3.fr