• Contexte

Les bioprocédés agroalimentaires sont encore largement sous-optimisés. Ils doivent cependant répondre à des exigences de plus en plus strictes en termes de productivité, de robustesse et de qualité des produits. Dans le contexte actuel de changement climatique, de sobriété énergétique et de hausse des coûts de l’énergie, il est également essentiel de minimiser l’impact environnemental de ces pratiques. Afin d’atteindre les objectifs de production tout en répondant aux nombreuses contraintes du procédé, le recours au contrôle devient indispensable. La théorie du contrôle a été largement utilisée dans les bioprocédés, mais a rarement été appliquée à la fermentation alcoolique pour la production de vin. La fermentation du vin est un bioprocédé réalisé dans un fermenteur, où les levures convertissent le sucre du raisin en éthanol et CO2, et la synthèse d'autres métabolites (glycérol, acides organiques, composés aromatiques, etc.) qui constituent le profil aromatique du produit final. Ces derniers comprennent les esters – et, dans une moindre mesure, les alcools supérieurs – qui contribuent directement à l’arôme fruité des vins. Jusqu’à présent, les pratiques industrielles étaient essentiellement dictées par des considérations pratiques de gestion de cave. L'objectif est généralement d'accélérer la fermentation, c'est à dire d'accélérer la conversion des sucres résiduels, plus lente en fin de fermentation (lorsque le stress éthanolique est le plus élevé pour les levures). Pour atteindre cet objectif, deux pratiques sont couramment utilisées : 1) l'ajout d'azote en début ou pendant la fermentation, et 2) la gestion anisothermique de la fermentation, qui consiste généralement à élever la température en fin de processus. Dans des travaux récents, il a été montré que ces pratiques influencent également la teneur aromatique finale du vin, avec des impacts très différents selon chaque composé aromatique. En régulant la quantité et le moment de l'ajout d'azote et en ajustant la température en temps réel, il est possible de contrôler la synthèse des arômes pendant la fermentation alcoolique et d'atteindre un objectif d'arôme et d'énergie prédéfini.

• Objectifs du projet de doctorat

L'objectif de ce projet de thèse est de contrôler la synthèse des arômes dans le vin en développant des stratégies innovantes de contrôle en temps réel du processus de fermentation alcoolique basées sur des modèles mathématiques prédictifs . Ces stratégies devront également prendre en compte de nombreuses contraintes liées au schéma de contrôle, et à la consommation énergétique de la fermentation, qui doit rester suffisamment faible. Dans des travaux antérieurs, un modèle dynamique de fermentation alcoolique du vin a été développé, qui représente les principales cinétiques, la synthèse des principaux arômes et la consommation énergétique du processus. A partir de ce modèle, une simple boucle MPC (Model Predictive Control) a été conçue et testée sur le procédé réel, ce qui constitue une preuve de concept de la démarche. En fonction du parcours et des intérêts du doctorant, plusieurs questions de recherche sont ouvertes à explorer :

• Modélisation biologique : développement de modèles mécanistiques orientés contrôle représentant la production de multiples composés aromatiques, et calibration à partir de données expérimentales. Diverses méthodes d’identification du système pourraient être envisagées et proposées ici. De plus, des techniques de réduction de modèles peuvent être testées, notamment basées sur une décomposition des dynamiques lentes/rapides (en considérant la différence de vitesses entre les voies métaboliques de l'azote et du glucose).
• Contrôle temps réel : conception de nouvelles lois de contrôle, prenant en compte des aspects tels que la performance et la robustesse face à l'incertitude du modèle. La gamme de méthodes peut varier des lois de contrôle par rétroaction non linéaires et éventuellement adaptatives pour les systèmes avec contraintes d'entrée, aux algorithmes de contrôle basés sur l'optimalité (comme les boucles MPC). Les problèmes d’observabilité sont également intéressants pour l’estimation d’état en ligne dans des implémentations en temps réel.

Le projet impliquera une étude théorique du problème mathématique, des simulations numériques et une validation expérimentale des lois de contrôle à appliquer et tester sur le procédé réel situé à l'Unité Expérimentale Pech Rouge à Gruissan.

• Mots clés

Théorie du contrôle, fermentation du vin, synthèse des arômes, modèles biologiques, système dynamique

• Compétences requises

Nous recherchons une formation en modélisation biologique , en automatique ou en mathématiques appliquées avec un goût pour les applications. La connaissance des processus ou systèmes biologiques n'est pas requise, mais recommandée. De bonnes compétences en programmation sont requises (Python et/ou Matlab et/ou R).

• À propos du centre de recherche

Le doctorant sera basé à l' UMR MISTEA (Mathématiques Informatique et Statistiques pour l'Environnement et l'Agronomie), sur le campus Gaillarde de Montpellier SupAgro . Le stage sera encadré par Agustin Yabo et Céline Casenave, tous deux chercheurs à l'INRAE ​​(Institut National de Recherche pour l'Agriculture, l'Alimentation et l'Environnement) travaillant dans le domaine de la modélisation et du contrôle des systèmes biologiques. Le projet se déroulera en collaboration avec l'UMR SPO (Sciences pour l'Œnologie), l'Unité Expérimentale INRAE ​​Pech Rouge et potentiellement des partenaires privés.

• informations générales

Durée : 36 mois Localisation : Montpellier, France Salaire brut mensuel : 2100€ (1ère année), 2200€ (2ème année) et 2300€ (3ème année) ¹ Date d'entrée : Entre septembre et décembre 2024 Avantages : tarif réduit cantine, gratuit transports publics ² , sécurité sociale, congés payés, horaires de travail flexibles

• Contacts

Agustin G. Yabo :  agustin.yabo@inrae.fr  -  www.agustinyabo.com.ar

Céline Casenave :  celine.casenave@inrae.fr  -  celinecasenavefr.wordpress.com

• Les références

Beaudeau et coll. (2023). Modélisation dynamique des effets de l'ajout d'azote assimilable sur la synthèse des arômes lors de la fermentation du vin. Transactions de génie chimique , 102 , 301-306.

Casenave, C. et Montseny, E. (2017). Simplification de problèmes dynamiques par transformation temporelle : application à la commande non linéaire avec contraintes positives d'entrée. Congrès mondial de l'IFAC 2017.

Casenave et coll. (2019). Stratégie de linéarisation entrée-sortie anti-enroulement pour le contrôle d'un fermenteur continu à plusieurs étages avec contraintes d'entrée. Transactions IEEE sur la technologie des systèmes de contrôle , 28 (3), 766-775.

Godillot et coll. (2023). Analyse des cinétiques de production de composés volatils : étude de l'impact de l'ajout d'azote et de la température lors de la fermentation alcoolique. Frontières en microbiologie , 14 , 1124970.

Yabo, AG et Casenave, C. (2022).  Synthèse des arômes et consommation d'énergie dans la fermentation du vin : une approche d'optimisation multi-objectif. Congrès mondial de l'IFAC 2024.

Ritonja, J. et coll. (2023). Approches pratiques du contrôle de la fermentation du lait avec les grains de kéfir. IntechOpen.

PROFIL CHERCHEUR :  PhD/ R1 : Chercheur premier cycle                   DOMAINE(S) DE RECHERCHE1 : Physique SOUS-DOMAINE OU DISCIPLINES DE RECHERCHE PRINCIPAL1 : Ingénierie

DESCRIPTION DE L'EMPLOI / DE L'OFFRE :  Les nanostructures géantes de transition interbande, qui sont basées sur des composés semi-conducteurs ou semi-métalliques du bloc p du tableau périodique, affichent des transitions de force d'oscillateur élevée entre leurs bandes d'énergie électronique. Cela leur confère des propriétés optoélectroniques exceptionnelles et très prometteuses pour des applications en photodétection.

Sous illumination UV-visible, ces transitions génèrent une haute densité de porteurs de charge photo-induits des bandes de valence vers les bandes de conduction. Cela permet aux nanostructures d'afficher des résonances plasmoniques ajustables spectralement et présentant une absorption optique intense sur un spectre plus large que les nanostructures métalliques habituellement utilisées dans le domaine de la plasmonique. Dans l'IR, à des énergies supérieures à leur bande interdite électronique, les nanostructures géantes à transition interbande affichent un indice de réfraction très élevé, qui peut être supérieur à 10. Cette valeur, bien supérieure à celles des nanostructures IR habituelles (à base de Si, PbS, HgCdTe… ), permet une absorption parfaite de la lumière spectralement réglable dans une épaisseur de quelques nanomètres, grâce au couplage entre porteurs de charge photo-induits et résonances diélectriques à très haut indice.

Ces nanostructures sont donc des candidats intéressants qui pourraient devenir l’élément actif de photodétecteurs ultracompacts fonctionnant dans une fenêtre spectrale ajustable de l’UV à l’IR. Cependant, comme ces nanostructures ont été dévoilées récemment, de nombreuses questions fondamentales demeurent quant à leurs propriétés optoélectroniques. 

C'est pourquoi nous proposons, dans le cadre de cette thèse, d'étudier dans un premier temps de manière approfondie ces propriétés, le but étant d'exploiter les concepts nanophotoniques et nano-optoélectroniques pour ensuite concevoir des photodétecteurs aux propriétés ajustées. Nous évaluerons l'effet de la composition, de la morphologie et de l'organisation des nanostructures, ainsi que de leur intégration au sein de films minces ou de métasurfaces. Dans ce but, nous analyserons les informations obtenues à partir d'approches bien adaptées telles que la caractérisation optique (spectroscopie), la caractérisation optoélectronique (courant-tension, rendement quantique) et les simulations avancées (éléments finis, FDTD, matrice de transfert, calculs analytiques…). Ces travaux seront réalisés au sein de notre équipe, LUMEN-PV, qui possède une forte expertise dans la maîtrise de ces techniques, ainsi que dans les domaines de la photodétection, du photovoltaïque, de la nanophotonique, de l'optoélectronique et des matériaux avancés. 

LUMEN-PV fait partie de l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP), institut commun à Aix Marseille Université et au CNRS. L'expertise de l'équipe porte sur le développement de matériaux et dispositifs avancés pour les technologies énergétiques et optoélectroniques (cellules photovoltaïques, photodétecteurs, communications optiques…). Il est équipé d'outils de caractérisation et de simulation optiques et optoélectroniques adaptés, et collabore avec plusieurs partenaires académiques et industriels locaux, nationaux et internationaux. 

Site Internet :  https://www.im2np.fr/fr/equipe-light-ultimate-materials-nanodevices-PV

TYPE DE CONTRAT :  TEMPORAIRE / STATUT DE L'EMPLOI :  TEMPS PLEIN / HEURES PAR SEMAINE  35 heures DATE LIMITE DE CANDIDATURE :  01/09/2024 DATE DE DÉBUT PRÉVUE :  01/10/2024 DURÉE ENVISAGÉE : 36 mois EMPLOI NON FINANCÉ PAR UN PROGRAMME -CADRE DE RECHERCHE DE L'UE LIEU DE TRAVAIL (S) :  Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP), 142 Av. Escadrille Normandie Niémen, 13013 Marseille, France

CE QUE NOUS OFFRONS: 

• Salaire brut : 2200 euros
• Possibilité de développer un projet de recherche opportun, en collaboration avec des chercheurs experts internationaux 
• Possibilité de travailler dans l'académie ou l'industrie après le doctorat 

Informations complémentaires : Le Centre Euraxess d'Aix-Marseille Université informe les professeurs, chercheurs, postdoctorants et doctorants étrangers invités sur les démarches administratives à entreprendre avant leur arrivée à AMU et les différentes formalités pratiques à accomplir une fois en France : visas et conditions d'entrée. , assurances, aide à la recherche d'un logement, accompagnement à l'ouverture d'un compte bancaire, etc. Plus d'informations sur  le portail AMU EURAXESS

QUALIFICATIONS, DOMAINES DE RECHERCHE REQUIS, NIVEAU D'ÉDUCATION REQUIS, COMPÉTENCES PROFESSIONNELLES, AUTRES EXIGENCES DE RECHERCHE (années d'expérience en recherche. Le candidat sélectionné, de formation Master ou Ingénieur, aura une très bonne connaissance en électromagnétisme, optique ondulatoire, photonique, propriétés électroniques des matériaux. (notamment semi-conducteurs), et être intéressé à travailler sur des aspects expérimentaux comme théoriques. Une première expérience de caractérisation spectroscopique et/ou optoélectronique, et/ou de simulations numériques sera un plus. Un bon niveau d'anglais technique est requis, et, bien que non obligatoire, un bon niveau en français sera utile.

Soft skills :  Autres qualités qui seront appréciées : esprit curieux et critique, attitude proactive, bonnes capacités de communication, capacité à travailler de manière autonome ainsi qu'en équipe, volonté de développer une expérience internationale.

DOCUMENTS DEMANDÉS DE CANDIDATURE, CRITÈRES D'ÉLIGIBILITÉ, PROCESSUS DE SÉLECTION Les documents suivants sont demandés pour la candidature :

• Preuve d'identité (copie d'une pièce d'identité ou d'un passeport)
• Diplômes et relevés de notes disponibles (licence, master, ingénieur)
• Curriculum vitae
• Lettre de motivation expliquant pourquoi le poste vous intéresse. Il serait apprécié que cet intérêt puisse s'intégrer dans un projet professionnel plus large (ex : quel est votre objectif professionnel, pourquoi faire un doctorat est la pierre angulaire de votre projet…)
• Si possible, le contact de deux références qui pourraient être contactées

Après analyse de ces documents, les candidats présélectionnés seront contactés pour des entretiens.

L'institut appartient à une zone restreinte de recherche (ZRR). L’incorporation du candidat sélectionné sera donc effective après autorisation administrative.

COMMENT POSTULER :  judikael.le-rouzo@univ-amu.fr ;  johann.toudert@univ-amu.fr

• Un doctorat dans un domaine pertinent aux activités de recherche du SBQMI ;
• Au moins trois ans d'expérience postdoctorale dans le domaine ;
• Expertise bien établie dans la croissance cristalline de matériaux quantiques avec une gamme de techniques comprenant la croissance cristalline en zone flottante ;
• Expertise bien établie dans un large éventail de techniques de caractérisation d’échantillons ;
• Un palmarès compétitif de publications dans des revues scientifiques réputées ;
• Capacité démontrée à poursuivre des recherches indépendantes ;
• Expérience dans la direction de projets de recherche ;
• Expérience en supervision d'étudiants ou de personnel;
• Capacité démontrée à travailler dans un environnement multidisciplinaire et hautement collaboratif où les ressources et l'expertise sont partagées.

• Lettre de motivation décrivant votre intérêt pour le poste, vos aspirations professionnelles et votre disponibilité par rapport à la date de début.
• CV.
• Trois articles qui représentent votre meilleur travail.
• Noms et adresses e-mail des personnes souhaitant servir de références.

• La capture et la conversion de solutions de carbone réactif (matières premières riches en bicarbonate) en produits contenant du carbone utiles ; et/ou 
• Minéralisation électrochimique et stockage du CO ₂ . 

• Développer et mettre en œuvre de nouvelles méthodes électrochimiques pour optimiser l'électrolyse du CO ₂ dans un électrolyseur à charbon réactif ;
• Développer et mettre en œuvre de nouvelles méthodes électrochimiques pour optimiser la minéralisation pour le stockage du CO ₂ dans un électrolyseur ;
• Dépanner et étudier les mécanismes de défaillance des électrolyseurs ;
• Concevoir et exécuter des expériences en laboratoire ;
• Résumer les résultats à partager avec les membres de l'équipe et les parties prenantes ;
• Servir de point de contact technique avec les collaborateurs industriels/académiques/gouvernementaux ;
• Contribuer à la documentation du projet avec des rapports professionnels contenant des détails de conception, des dessins et des informations à l'appui ;
• Concevoir des projets, prévoir les exigences, créer des jalons pour mesurer les progrès et exécuter les activités/tâches de recherche connexes ;
• Fournir du mentorat/une formation technique aux membres juniors de l’équipe ;
• Diriger le développement du manuscrit, y compris encadrer les membres juniors de l’équipe tout au long du processus de rédaction ;
• Élaborer des propositions et des demandes de subventions pour de nouveaux projets ; 
• Représenter le Groupe Berlinguette lors de conférences, d'ateliers et de réunions avec des collaborateurs lorsque nécessaire ;
• Gérer l'approvisionnement et/ou la fabrication d'équipements, de matériaux et de fournitures ;
• Assurer la liaison avec l'UILO de l'UBC concernant la protection de la propriété intellectuelle ;
• Autres tâches assignées.

• Doctorat en chimie, génie chimique ou discipline connexe ;
• Solide expérience en électrochimie (p. ex., piles à combustible, électrolyse de l'eau, etc.) et connaissance des techniques, méthodes et instruments électrochimiques (p. ex. EIS, ECSA, potentiostats, analyseurs de réponse en fréquence et alimentations électriques, etc.);
• Expérience en mise en place de systèmes électrochimiques;
• Expérience avec TEA et LCA de différents systèmes énergétiques, y compris électrochimiques ;
• Expérience en mentorat d’étudiants et de jeunes chercheurs ;
• Compétences exceptionnelles en communication et en collaboration ; 
• Capacité démontrable à atteindre des jalons et à gérer les délais.

• Expérience des tests d'électrolyseurs à flux (p. ex., piles à combustible, électrolyse de l'eau, etc.);
• Compétences exceptionnelles en matière de gestion du temps et d’organisation ;
• Expérience dans le développement de technologies et de matériaux innovants ;
• Expérience de travail au sein d'un grand groupe de recherche universitaire ;
• Expérience des collaborations universitaires-industrielles ;
• Expérience en rédaction d'articles académiques ;
• Expérience de travail avec Google Apps.