Ingénieur de recherche (H/F) pour la modélisation multiphysique de réacteurs à membrane biocatalytique

Missions :
Le développement de bioraffineries de microalgues représente un défi industriel majeur, susceptible d'apporter des réponses aux problèmes énergétiques et environnementaux de notre société. Une fois les cellules lysées, une des étapes clés consiste à séparer les biomolécules (protéines, lipides et polysaccharides) du matériel broyé, afin de les concentrer et de les purifier. L'un des procédés sélectionnés est la filtration membranaire. Les enjeux de cette étape sont de comprendre l'organisation des composés cibles dans les extraits de microalgues, puis de modifier cette organisation pour faciliter le fractionnement et la valorisation des différents produits.
Le couplage de la filtration membranaire et de la catalyse enzymatique a été identifié comme un candidat potentiel pour augmenter les rendements d'extraction. En effet, les enzymes identifiées peuvent dégrader les composés bloquant les biomolécules d'intérêt. Afin de développer ce procédé intensifié, le projet ANR-DFG « PREMIUM » a récemment démarré impliquant les laboratoires GEPEA (St-Nazaire, FR), IOM (Leipzig, D) et IMN (Nantes, FR). L'objectif est de développer le procédé depuis la fabrication de la membrane et le greffage des enzymes par l'IOM, jusqu'au développement et à l'optimisation du procédé par GEPEA, tout en étudiant la structure et le colmatage de la membrane par cryo-microscopie électronique par l'IMN.
Le poste d’ingénieur de recherche fait partie du projet PREMIUM mené par le partenaire GEPEA, et vise à modéliser le procédé hybride enzymatique membranaire, où de forts couplages entre les phénomènes de réaction et de transfert sont attendus. L’ingénieur de recherche sera également impliqué dans une collaboration entre le GEPEA et le LGC (Toulouse, FR). Cette collaboration supplémentaire vise à aborder des questions de modélisation spécifiques, car (1) une interaction complexe entre les phénomènes de transport et la réaction est attendue dans le contexte d'un réacteur multiphasique, (2) une méthodologie spécifique doit être appliquée afin de combler le fossé entre les simulations numériques et le processus réel impliquant un milieu complexe

Activités :
Après une étude bibliographique approfondie sur la modélisation des réacteurs membranaires biocatalytiques (BMR) dans le contexte de l'extraction de biomolécules à partir de milieux complexes, le candidat doit élaborer une stratégie de modélisation. Tout d'abord, des modèles dégénérés seront développés en utilisant une approche multiphysique 4,5 basée sur des nombres adimensionnels pertinents afin d'identifier les phénomènes de transfert limitants et les principaux paramètres de dimensionnement. Une étude de cas complexe prendra ensuite en compte des propriétés physiques et chimiques réalistes des extraits de microalgues et des réactions enzymatiques. La comparaison entre les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux du procédé réel, ainsi que les analyse
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