Intensification du mélange en fluides complexe par turbulence de grille fractale oscillante – I-FrOG

L’objectif d’I-FrOG est de proposer un concept novateur de turbulence de grille fractale oscillante capable d’intensifier le mélange et les transferts dans des fluides biologiques à rhéologie complexe, le tout en imposant une contrainte de cisaillement et une dégradation limitée. Dans un contexte de transition écologique et énergétique, le développement de technologies combinant bio-séquestration et production de micro-organismes présente en effet un potentiel intéressant en termes d’économie circulaire pour les industries chimiques et pharmaceutiques. L’efficacité de ces procédés repose sur la capacité des milieux de culture à capturer et mélanger les composants nécessaires à la croissance des micro-organismes. La maitrise de leur intensification reste à ce jour un challenge scientifique et technologique majeur, dans le sens où l’agitation du milieu est à la fois requise du point de vue du mélange mais peut aussi endommager le bio-fluide ; et dans le sens ou les performances du mélange sont sensibles à sa rhéologie complexe et évolutive. Pour lever ces verrous, les dispositifs de grille oscillante se montrent prometteurs, de par leur capacité à générer de la turbulence à faible taux de cisaillement moyen, une capacité qui pourrait être encore améliorer par l’utilisation de grilles à géométries fractales. Dans ce projet, une caractérisation expérimentale de l’écoulement généré par une grille fractale oscillante, jamais décrit jusqu’alors, sera réalisée au moyen de techniques de diagnostic optique avancées, et ce pour des fluides simples ou des fluides complexes modélisant la rhéologie non-Newtoniennes de bio-fluides. Cette étude expérimentale sera complétée par des éléments de modélisation numérique. L’applicabilité du dispositif en tant que photo bioréacteur pour la culture de microalgues sera enfin étudiée, et les stratégies optimales d’agitation pour le mélange et l’intensification seront identifiées.