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Description illustration de l'article

5C807

Bioprocédés

 

Mots clés : bioréacteurs, biocatalyse, enzymes, microorganismes, procédés membranaires, simulation de procédés, purification de protéines, chromatographie, stérilisation

Responsable

Claude Jolivalt, professeur, Laboratoire de Réactivité de Surface, Sorbonne Université

ECTS

Cours/TD

TD

TP

Tutorat

Ecrit

 

TP Projet

Oral

Eval. répartie

6

36

 

12

12

50%

 

25%+25%

 

non

Descriptif de l’UE

Les bioprocédés rassemblent des connaissances et un savoir-faire qui permettent l’utilisation industrielle de microorganismes ou d’enzymes pour une transformation en produits élaborés ou la mise en place de procédés de dépollution. De nombreux développements industriels ont émergé récemment, grâce à  l’optimisation des biocatalyseurs, avec des applications dans le domaine des matériaux, de la santé ou de l’agro-alimentaire, ceci dans le contexte d’une utilisation accrue de la biomasse et de la nécessité de favoriser les procédés conformes aux principes de la chimie verte et du développement durable. Cette UE propose une ouverture aux spécificités de ces biotechnologies dites « blanches » et complète l’offre des parcours « développement durable » ou « procédés innovants » de la spécialité Ingénierie Chimique du Master et pourrait être intégrée à un parcours transverse avec la spécialité Chimie Moléculaire.

Objectifs d’apprentissage

Concevoir et développer des bioprocédés avec une vision intégrée allant de l’étape de production à celle de l’élaboration du produit avec une valeur d’usage définie.

- Contribuer à l’analyse et à la résolution des problèmes industriels liés à la mise en œuvre et à l’optimisation des bioprocédés.

- Savoir utiliser des logiciels de simulation des bioprocédés illustrant notamment les expériences de travaux pratiques (procédés membranaires, synthèse biocarburant, transfert gaz/liquide dans un bioréacteur)

-Pouvoir travailler à l’interface de plusieurs champs disciplinaires dans différents domaines d’application : pharmacie, cosmétique, agro-alimentaire, l’environnement.

PrErequis

 

  • Connaître les principales opérations unitaires utilisées dans les procédés de séparation/purification
  • Connaître les bases de biochimie (structure et  propriétés des protéines, ADN)
  • Avoir des notions de cinétique des réactions
  • Savoir établir des bilans de matière et thermiques

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

 

Documents de cours, TD et TP en français
Version anglaise des documents disponibles sur demande

Anglais

Anglais

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.

Fonctionnement de l’UE

Equipe pEdagogique

Farzaneh Arefi, professeure UPMC : CM 6H
Claude Jolivalt, professeur UPMC : cours/TD : 16H, TP, projets
Michel Minier, professeure ChimieParistech cours/TD : 10 H
Mario Moscosa, MCF UPMC : TP, projets

Plan du cours

  1. Présentation des biotechnologies

 

Domaines d’application, spécificités,
Contexte économique, règlementaire et sociétal

  1. Outils spécifiques

 

    1. Rappels sur les biomolécules
    1. Conception et production de microorganismes recombinants

Etude de cas : production d’acide pipécolique ou d’isobutène

    1. Métabolisme microbien

Exemple : production d’acide citrique

    1. Technologie de la fermentation
      1. Croissance bactérienne
      2. Transferts de matière et chaleur dans le bioréacteur
      3. Procédés de stérilisation, présent et avenir

 

    1. Downstream processing : techniques de purification et de séparation des biomolécules

Exemple : procédés membranaires, centrifugation, lyse cellulaire, chromatographies basse pression
Utilisation d’un logiciel de simulation de bioprocédés

 

  1. Domaines d’application
    1. Production d’acides aminés
      1. Par voie microbienne

Exemple : acide glutamique, lysine

      1. Comparaison des voies chimique et enzymatiques

Exemples : acides aminés naturels ou non pour la nutrition animale ou humaine, la chimie fine

    1. Molécules pour l’agroalimentaire

Exemples : synthèse de l’aspartame par voie enzymatique, isomérisation du glucose

    1. Molécules pour la santé

Antibiotiques, hormones de croissance, vaccins, anticorps monoclonaux

    1. Dépollution des eaux et des sols, traitement des déchets (méthanisation)

 

    1. Bioprocédés et énergie

Exemple : production de biocarburant

  1. Elaboration de biomatériaux
    1. Définition  et historique des biomatériaux
    2. Introduction aux procédés plasma froids
    3. Traitement de surface des biomatériaux par procédé plasma

 

Les cours seront illustrés d’exemples et d’exercices d’application puis approfondis dans le cadre d’un projet utilisant un logiciel de simulation de bioprocédés