Comment concevoir de nouvelles voies de biotransformations eco-conçues ? – NewEco-Routes

Afin de développer la méthodologie proposée, le projet est divisé en 5 groupes de travail : 4 groupes de travail scientifiques et 1 groupe de travail traitant de la gestion de projet. Les 4 WP scientifiques sont conçus de manière itérative selon un modèle en spirale
Le WP1 concerne la définition d'une méthodologie initiale pour les nouvelles biotransformations éco-concues.
Le WP2 est dédié à l'acquisition de données sur les opérations unitaires développées dans le projet, c'est-à-dire la réaction microbienne et le processus de séparation. Ces données expérimentales permettront le développement de modèles mathématiques pertinents qui seront intégrés dans le projet.
Le WP3 traite de l'intégration des modèles d'opérations unitaires (existants ou développés dans le projet) dans un simulateur de procédés et de son couplage à un outil d'analyse environnementale.
Le WP4 est dédié aux calculs d'impacts environnementaux, en particulier en considérant l'influence des conditions d'exploitation afin d'aboutir à un outil d'aide à la décision. Les résultats du WP4 permettront ainsi de modifier la version V0 du bioprocédé en une version V1, en considérant à la fois les impacts économiques et environnementaux.
Un nouveau cycle de la spirale se met alors en place pour améliorer le procédé et obtenir une version V2, et ainsi de suite.

A venir

A venir

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Pour être durables, les itinéraires en bioéconomie doivent intégrer simultanément les enjeux environnementaux, sociétaux et économiques. Les procédés biotechnologiques peuvent s’avérer prometteurs pour produire des molécules de différentes valeurs ajoutées à partir de ressources et sous-produits variés. Des combinaisons pertinentes et efficaces d'opérations unitaires doivent être choisies pour transformer les ressources disponibles en produits chimiques en intégrant précocement des évaluations économiques et environnementales. Ce projet propose le développement d'une méthodologie d'optimisation d'un bioprocédé qui considère à la fois la performance de production (productivité, rendement, titre), de l'extraction (rendement, sélectivité, pureté) et l’impact environnemental. En combinant des modèles de génie (bio) chimique et d’évaluation environnementale, l'ambition est de proposer des voies d’optimisation pour des configurations de chaînes de bioproduction durables, en intégrant l’évaluation d’une approche émergente de bioconversion extractive (couplage des opérations de bioproduction et d’extraction).

À titre de preuve de concept, la méthodologie proposée est basée sur l'évaluation environnementale d'un processus de transformation microbienne de bioressources en composés organiques volatils (COV), qui nécessite des opérations de séparation en ligne pour gérer l'inhibition des produits vers les micro-organismes producteurs. Ainsi, les substrats (provenant de différentes origines biosourcées) seront convertis par voie microbienne en produits chimiques d'intérêt (ici COV tels que 2-phényléthanol, acétaldéhyde, acétate d'éthyle ...) qui peuvent être utilisés dans différentes applications industrielles, en particulier comme agents naturels d’aromatisation. Le projet est divisé en 5 workpackages : 4 workpackages scientifiques et 1 workpackage pour l’organisation et la gestion du projet.

Les 4 WP scientifiques sont pensés de manière itérative afin de développer la méthodologie proposée. Le WP1 concerne la définition d’une méthodologie initiale pour de nouvelles éco-biotransformations. Sur la base des données de la littérature, les partenaires définiront la méthodologie à suivre pour l'évaluation environnementale liée à la biotransformation choisie. Le WP2 est consacré à l'acquisition de données sur les opérations unitaires de réaction microbienne et de séparation. Ces données expérimentales permettront de développer des modèles mathématiques pertinents qui seront intégrés dans le WP3. En effet, le WP3 s’intéresse à l'intégration de modèles d’opérations unitaires (existants ou développés dans le projet) dans un simulateur de procédés et son couplage à un outil d'analyse du cycle de vie. Après ces 3 étapes, le WP4 réalisera les calculs d'impacts environnementaux notamment en considérant l'influence des conditions de fonctionnement afin de s'orienter vers un outil d'aide à la décision. Une dernière itération est prévue à la fin du projet pour remettre en question et / ou consolider le choix méthodologique effectué lors du WP1, et des améliorations méthodologiques pourraient être proposées.

Ce projet vise donc à proposer une méthodologie d'éco-conception de procédés biotechnologiques émergents à un stade précoce. L'ambition est de rendre l'analyse du cycle de vie plus prédictive pour proposer des bioproductions éco-conçues et que les outils développés puissent permettre une extrapolation à l'échelle au niveau industriel.