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Un bioréacteur optimisé : la « configuration poche »

Des scientifiques de l’Unité Mathématiques, Informatique et STatistique pour l'Environnement et l'Agronomie (MISTEA) de l’INRA/SupAgro de Montpellier ont développé une configuration de bioréacteurs interconnectés afin d’optimiser les bioprocédés de traitement existants.

Schéma du dispositif INRA en 
Mis à jour le 16/12/2013
Publié le 13/12/2013

Les procédés continus de conversion d’un substrat par une souche bactérienne peuvent présenter des instabilités, en cas d’inhibition de la croissance bactérienne par de fortes concentrations en substrat, ce qui induit :

  • Un risque de lessivage de la biomasse en cas de débit trop important
  • Une nécessité de stockage des effluents pour éviter le lessivage.

Ces situations ne sont pas souhaitables car onéreuses et nécessitent un pilotage en temps réel des bioprocédés.

La solution proposée repose sur une configuration originale, dénommée « configuration poche », et un protocole garantissant la stabilité du système à débit constant.
Dans cette configuration dite « poche », il est proposé de scinder un volume V d'un réacteur alimenté par un débit Q constant, sous forme de deux réacteurs interconnectés, c'est-à-dire un premier digesteur de volume V1 et un deuxième digesteur de volume V2, jouant un rôle de poche, tels que V=V1+V2, avec V1=rV et V2=(1-r)V, où r est un nombre (paramètre) compris entre 0 et 1 (voir schéma).
Le procédé évolue alors vers une concentration de substrat en sortie désirée, quelles que soient les conditions initiales. Cette configuration permet de maintenir le débit constant sans avoir besoin de connaître les conditions initiales ou de mesurer les concentrations en substrat ou en biomasse au cours du temps. Cette solution a été vérifiée et validée sur ordinateur par simulation numérique.

L’invention présenterait les avantages suivants :

  • pas de nécessité d’intervention humaine, d’instrumentation ou d’actionneurs
  • gain en efficacité puisque ne nécessitant pas une réduction du débit en entrée durant les phases d’instabilité
  • affranchissement des capacités de stockage en amont du procédé.

Les applications industrielles de cette invention pourront concerner tout bioprocédé continu présentant une inhibition :

  • les bioprocédés de dépollution biologiques
  • les agro-bioprocédés de fermentation
  • les bioprocédés pharmaceutiques.

INRA Transfert recherche des partenaires industriels afin de développer et valoriser cette technologie brevetée (demande de brevet FR1251140 déposée par l’INRA) par la concession de licence ou d’option de licence adossée à un programme de R&D.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Alain RAPAPORT UMR INRA/SUPAGRO MISTEA – 2 place Pierre Viala, 34060 Montpellier
Chargée de valorisation INRA Transfert :
Hélène GENTY (04.99.61.23.72)
Département(s) associé(s) :
Mathématiques et informatique appliquées
Centre(s) associé(s) :
Occitanie-Montpellier