Etude de l’impact de la concentration en oxygène dissous et la présence d’une fraction sombre sur la performance des photobioréacteurs

par Antoinette Kazbar

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Jérémy Pruvost et de Ali Ismail.

Le président du jury était Jean-François Cornet.

Le jury était composé de Filipa Lopes, Jack Legrand.

Les rapporteurs étaient Jérôme Morchain, Marcel Janssen.


  • Résumé

    Les microalgues, grâce à leur grande biodiversité, présentent une matière première d’intérêt dans différents domaines : nutrition, cosmétique, agrochimie ou énergie. Ces microorganismes sont cultivés dans différents systèmes de culture : soit des systèmes ouverts comme les raceways soit en systèmes fermés comme les photobioréacteurs (PBR). L’objectif général est alors d’apporter les conditions favorables aux microorganismes. La croissance par photosynthèse amène cependant à un dégagement d’oxygène, dont l’accumulation sous forme dissoute dans le système dépend à la fois de la production biologique, mais également de la performance et du transfert gaz-liquide du système de culture. Cette thèse vise à étudier les effets de la concentration en oxygène dissous sur les performances cinétiques des PBRs. Cela sera abordé sur différents géométries de PBRs en lumière continu. L’étude de l’impact d’une fraction sombre pouvant être introduite dans certaines géométries sera également abordée, montrant au final l’interdépendance forte entre paramètres de conception, paramètres opératoires, réponse métabolique et performances cinétiques des PBRs.

  • Titre traduit

    Investigation of the impact of dissolved oxygen concentration and design dark fraction on photobioreactor’s performance


  • Résumé

    Because of their great biodiversity, microalgae can produce an enormous variety of high-value compounds for human needs. These microorganisms are cultivated in different culture systems: either open systems such as raceways or closed systems such as photobioreactors (PBR). The design of these PBRs takes into consideration the various parameters affecting the growth of microalgae such as pH, temperature, nutrients etc. Photosynthesis growth leads to an evolution of oxygen that can build up in dissolved form in the system depending on the biological production and the gas-liquid transfer of the system culture. This thesis aims to study the effects of dissolved oxygen concentration on the kinetic performance of PBRs. This will be tackled on different geometries of PBRs in continuous light. The study of the impact of a dark fraction present in certain geometries will also be discussed, showing finally the strong interdependence between design parameters, operating parameters, metabolic response and the kinetic performances of the PBRs.


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