Assas Recherche | Production de P(3HB-co-3HV) en réacteur continu bi-étagé ouvert : influence de la source de carbone sur la sélection microbienne et l'accumulation du biopolymère

Production de P(3HB-co-3HV) en réacteur continu bi-étagé ouvert : influence de la source de carbone sur la sélection microbienne et l'accumulation du biopolymère (Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse consultable sur internet, en texte intégral.

Informations sur les contributeurs

Auteur : Castiello Matte?o

Castiello, Matte?o

Nom

Castiello

Prénom

Matte?o

Nationalité

Français

Date de soutenance : 25-04-2023

Directeur(s) de thèse : Paul Etienne

Paul, Etienne

Nom

Paul

Prénom

Etienne

- Dumas Claire

Dumas, Claire

Nom

Dumas

Prénom

Claire

Etablissement de soutenance : Toulouse, INSA

Toulouse, INSA

Nom

Toulouse, INSA

Laboratoire : TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering

TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering

Nom

TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering

- Toulouse Biotechnology Institute / TBI

Toulouse Biotechnology Institute / TBI

Nom

Toulouse Biotechnology Institute / TBI

Ecole doctorale : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

Nom

École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)

Informations générales

Discipline : Génie des Procédés et de l'Environnement
Classification : Sciences de l'ingénieur, Sciences de la vie, biologie, biochimie

Mots-clés libres : P(3HB-Co-3HV), Chemostat, Cultures mixtes, Selection microbienne, Bioplastiques, Acidogénèse
Mots-clés :

Chémostats
Culture mixte (microbiologie)

Résumé : Les polyhydroxyalcanoates (PHA), une classe de polymères biodégradables et biosourcés, constituent une alternative attractive pour substituer en partie les plastiques conventionnels. Le copolyester poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) (P(3HB-co-3HV)) pour lequel les caractéristiques thermomécaniques sont liées à la fraction en 3HV, possède des propriétés qui répondent aux exigences industrielles. Pour limiter les coûts de production et rendre le PHA plus compétitif, l’utilisation de cultures non axéniques fait l’objet d’une attention grandissante.En cultures microbiennes mixtes (MMC), les procédés de production de PHA sont généralement réalisés en deux étapes, avec une étape d’enrichissement en organismes accumulateurs de PHA, et une deuxième étape de production de PHA par les consortia sélectionnés. Bien que la majorité des procédés de production de PHA en MMC soit opérée en culture discontinue, les procédés continus présentent un réel intérêt. Il a été précédemment démontré qu’appliquer une double limitation en carbone et phosphore en culture continue assurait un enrichissement robuste en accumulateur de PHA. En revanche, la sélection n’a été expérimentée que sur acétate ou acétate/butyrate, ne permettant de valider cette stratégie de sélection que pour des producteurs de PHB.Dans ce contexte, cette thèse a cherché à étudier et développer un procédé de production de P(3HB-co-3HV) en réacteur continu bi-étagé à partir de cultures mixtes issues de boues activées.La reproductibilité de la stratégie de sélection a été éprouvée avec deux mélanges intégrant du propionate (acétate/propionate et butyrate/propionate), mettant en avant une sélection fonctionnelle systématique de stockeurs de PHA. La comparaison des résultats obtenus avec des études antérieures a permis d’évaluer l’influence de la nature de la source de carbone sur la direction de la consommation du substrat.Une qualification microbiologique des consortia sélectionnés a été réalisée avec l’étude des dynamiques de sélection et de l’identification des genres microbiens dominants (Acinetobacter, Malikia et Zoogloea). Elle a pu rendre compte de l’influence des conditions opératoires sur la sélection microbienne. Par ailleurs, l’emploi du modèle de Monod a concouru à mieux assimiler les mécanismes qui dictent la compétition microbienne.Les consortia microbiens ont été également qualifiés cinétiquement, notamment en termes de potentialités de stockage de PHA, au moyen de cultures en réacteur batch en conditions de carence en phosphore. La détermination des vitesses spécifiques maximales de production de PHA, associée à l’utilisation d’un modèle cinétique, a permis de dépeindre l’influence de la nature de la source de carbone, de la composition des consortia sélectionnés et de la teneur intracellulaire en phosphore sur les capacités d’accumulation de PHA. Deux classes de producteurs de PHA ont pu être essentiellement distinguées : les producteurs médiocres (Acinetobacter) et les surproducteurs (Malikia, Zoogloea).De plus, les effets de l’application d’une carence supplémentaire en azote sur les cinétiques de production de PHA ont été évalués en batch et en continu, puis intégrés au modèle cinétique. Il a été mis en exergue que l’absence d’azote restreignait les vitesses d’accumulation de PHA. La confrontation du modèle aux résultats expérimentaux a conforté et amélioré la compréhension des processus qui gouvernent les performances de production de PHA en réacteur continu. Le modèle a, par la suite, été exploité comme outil de prédiction pour identifier les conditions optimales du procédé.Enfin, l’influence de l’ensemble des conditions opératoires a été examinée du point de vue de la composition monomérique du copolymère P(3HB-co-3HV). Il a été établi que la fraction en 3HV a pu être maximisée en augmentant la teneur en propionate dans l’alimentation, en l’associant préférentiellement à l’acétate et en appliquant exclusivement une carence en phosphore.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2023ISAT0016
Type de ressource : Thèse