Etude de l’adaptation et de la gestion de l’activité cellulaire dans un bioréacteur biétagé : intensification de la production d’éthanol

par Yuriana Sanchez Gonzalez

Thèse de doctorat en Ingénieries microbienne et enzymatique

Sous la direction de Gérard Goma et de Sandrine Alfenore.

Soutenue en 2008

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    L’objectif des travaux est de comprendre et quantifier comment gérer l’activité cellulaire de la levure Saccharomyces cerevisiae afin d’intensifier les productions microbiennes (spécifiquement la production d’éthanol biocarburant) dans un Bioréacteur Biétagé avec Recyclage cellulaire (BBRC) en mode continu. En effet, les performances globales du procédé sont directement affectées par le maintien de l’activité cellulaire et notre étude cible la quantification du comportement de la levure en fonction de son état physiologique et lorsqu’elle est soumise à des changements d’environnement caractérisés par différents concentrations en éthanol (plus ou moins permissives vis-à-vis du métabolisme microbien). Les travaux expérimentaux sont divisés en deux parties : des expériences en mode discontinu et discontinu alimenté, appelées « ex-situ » où sont analysées les réponses dynamiques des cellules (mode et intensité) par l’intégration des donnés macrocinétiques et microscopiques dans des conditions de culture parfaitement contrôlées et maîtrisées découplant le rôle de l’état physiologique initial des levures sur leurs performances futures et celui de l’éthanol, connu pour son caractère inhibiteur. Sur la base de ces résultats, un modèle mathématique dynamique est proposé et validé sur des expériences indépendantes pour décrire la réponse dynamique du microorganisme en termes des vitesses spécifiques de croissance et de production d’éthanol lors de changement de conditions environnementales. Cette étude montre que l’activité de la levure est certes dépendante du degré d’inhibition dû à l’éthanol dans le milieu de culture mais quantifie de manière plus innovante l’impact de la « mémoire » de la levure et le rôle de l’état physiologique des cellules pour atteindre des performances optimales. Ces paramètres définiront les temps d’adaptation nécessaires pour la reprise et/ou le maintien des activités catalytiques ou de la viabilité cellulaire. La deuxième partie est l’application en BBRC des conditions opératoires et environnementales optimales dégagées des résultats « ex-situ » afin d’optimiser le fonctionnement du procédé en prenant en compte les temps d’adaptation de la cellule lors des recyclages de la biomasse. L’analyse des résultats expérimentaux a permis d’identifier d’autres paramètres qui, au-delà de l’éthanol, affecteraient l’activité cellulaire dans ce procédé intensif. Ainsi, les rôles de la pression osmotique et du ratio des temps de séjour biomasse dans le premier et le deuxième étage (TB1/TB2) sont de nouvelles pistes d’investigation pour une meilleure maîtrise de ce bioréacteur innovant visant à atteindre de hautes productions et productivités par voie microbienne

  • Titre traduit

    Study of the adaptation and the yeast activity management for intensification of ethanol production in a membrane two stage bioreactor


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Informations

  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-198

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008/948/SAN
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