Sirine SAADAOUI - Admise au titre de docteur


sirinesaadaoui49@gmail.com

Doctorat Génie des Procédés et de l'Environnement


Thèse soutenue le 25 janvier 2024 - Institut National Polytechnique de Toulouse

Ecole doctorale : MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés

Sujet : Valorisation des extrêmophiles dans le traitement des effluents salins et la production d’énergie par des systèmes bioélectrochimiques microbiens

Mots-clés de la thèse : Systèmes bioélectrochimiques,Bactéries halothermophiles,Colorants azoïques,Traitement des eaux usées textiles,Extrêmophiles,Effluents salins,

Direction de thèse : Benjamin ERABLE

Co-direction de thèse : Ameur CHERIF

Cotutelle Université de Tunis El Manar TUNISIE
Descriptif : Première année (2019-2020) : Séjours en France : 3 Mois Séjours en Tunisie : 9 mois activités de recherche (équipe LVBGR/ équipe LGC ) Sélectionner des populations microbiennes électroactives d’environnements extrêmophiles : Les anodes microbiennes seront étudiées avec des dispositifs électrochimiques à 3 électrodes. Dans ce type de système, des échantillons de sédiments salins de divers environnements extrêmes tunisiens (Chott El-Djerid, Chott El Gharsa, Sebkhat Ennoual, Sebkhat Sidi El Hani) seront testés pour la formation d’anodes microbiennes robustes sous chronoampérométrie en utilisant comme combustible l’acétate puis l’eau usée textile réelle. La chronoampérométrie permet d’enregistrer le courant fourni par le biofilm EA au cours du temps alors que le potentiel est maintenu constant. A la fin des expériences électrochimiques, les bioanodes les plus performants sont retirées des réacteurs, traitées à l’obscurité avec un fluorochrome et observer par microscopie à épifluorescence. Le traitement des images à l’aide du logiciel Image-Pro Plus permettra d’analyser la répartition de la communauté microbienne de l’électrode en termes de densité, de profondeur et d’épaisseur puis de corréler ces observations avec la production du courant, l’abattement de la DCO et la dégradation des colorants. Ces biofilms seront aussi étudiés par microscopie électronique à balayage. La caractérisation de la communauté microbienne sera réalisée en utilisant les techniques microbiologiques et moléculaires déjà citées. Deuxième année : (2020-2021) Séjours en France : 3 Mois Séjours en Tunisie : 9 mois activités de recherche (équipe LGC/équipe LBVBGR) Améliorer les cinétiques de l’anode microbienne en optimisant la colonisation d’électrodes poreuses : En 2014, l’équipe du LGC a démontré que l’utilisation de structures d’électrode tridimensionnelle poreuse permettait un gain important sur les performances des anodes microbiennes. Des densités de courant voisine de 100 A/m2 d’électrode ont été validées, améliorant d’un facteur 5 les anciennes performances (Ketep et al., 2014b). Cette densité de courant correspondrait, dans le cas des eaux usées, à des vitesses d’abattement de l’ordre de 36 g de DCO /h/m2 d’électrode. Le contrôle de la porosité des structures d’électrode pour optimiser leur colonisation par des bactéries électroactives extrêmophiles, ainsi que le transport de l’eau usée textile au sein de la structure, est une voie prometteuse pour améliorer les cinétiques des anodes microbiennes. Un axe de recherche du projet visera donc à accroitre les connaissances nécessaires pour diriger et optimiser, à l’échelle des colonies microbiennes extrêmophiles, le développement de biofilms électro-actifs dans des électrodes poreuses. A la fin des expériences électrochimiques, les bioanodes poreuses seront étudiées et analysées par les mêmes techniques microscopiques, microbiologiques et moléculaires déjà citées. Fin deuxième année/ Troisième année : (2021/2022) Séjours en France : 3 Mois Séjours en Tunisie : 9 mois (équipe LGC/équipe LBVBGR) Imaginer et concevoir un design de cellule d’électrolyse microbienne optimisé pour le traitement des eaux usées textiles: Le LGC a réalisé plusieurs réacteurs électrochimiques prototypes pour des projets de R&D dont des piles microbiennes et des électrolyseurs microbiens. Ces derniers ont été conçus pour mettre en oeuvre des solutions électrolytiques faiblement concentrés en sel. Dans le cadre du projet, les effluents à traiter seront cette fois-ci très concentrés en sels et donc fortement conducteurs, induisant indéniablement une simplification géométrique sur le futur réacteur. Mais il faudra s’attacher dans ce cas à éviter tout phénomène de précipitation en limitant l’alcalinisation locale sur la cathode et les phénomènes de concentration des sels en jouant sur les vitesses d’écoulement des effluents dans le réacteur. Tests avec des effluents textiles réels en laboratoire en utilisant les extrêmophiles sélectionnées, les électrodes poreuses 3D et le design choisi pour la pile microbienne. Evaluer le traitement des effluents textiles en termes d’abattement de la DCO et de dégradation des colorants. Quantifier la production de boues résiduelles (comparaison traitements conventionnels). Quantifier la production d’électricité et sa stabilité. Les tests permettront de valider la pertinence du concept et d’affiner les conditions optimales de fonctionnement des piles microbiennes. Des choix devront être pris quant au débit d’alimentation puisque celui-ci va conditionner la charge en matières oxydables et la vitesse d’oxydation dans le réacteur. Au cours de cette campagne avec des effluents textiles réels, la production d’électricité (en W/m2) sera évaluée ainsi que l’impact de la technologie sur le traitement des eaux usées (dosage DCO, par kit chimique, mesure MES, dosage des colorants par HPIC et HPLC, identification des produits de dégradation par GC-MS).

Unité de recherche : LGC - Laboratoire de Génie Chimique UMR 5503 - TOULOUSE

Diplôme étranger - master Sciences et Technologies, Sciences du vivant

obtenu en novembre 2018 - Université de la Manouba
Option : Biologie moléculaire et santé
Dernière mise à jour le 18 janvier 2024