Comprehension and control of the surface properties of unicellular algae for harvesting thèse pourvue

phd proposal 2021-2024

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM),
UMR 7615
Adresse : ESPCI – 10 rue Vauquelin – 75231 Paris Cedex 05
Directeur de l’Unité : Etienne Barthel
Encadrement : Nicolas Sanson / Jean-Baptiste d’Espinose
Contact : nicolas.sanson (arobase) espci.fr / jean-baptiste.despinose (arobase) espci.fr

Keywords: Physico-chimie des interfaces, colloïdes mous, biopolymères

Scientific description:
La valorisation des cultures algales est dépendante des étapes de concentration et de récolte. Dans une optique de mise en place de procédés bas carbone, il est indispensable que ces étapes soient réalisées au plus faible coût énergétique possible et sans compromettre la vitalité de la culture. A cet effet, le contrôle des propriétés interfaciales des algues ouvrirait la voie à des processus d’agrégation et de moussage minimisant l’apport d’entrants chimiques. L’objectif de la thèse sera de :

  1. Mettre en regard la structure de la paroi cellulaire avec ses propriétés de surface et les forces interfaciales en résultants ;
  2. Étudier la dépendance de ces propriétés de surface avec les conditions de culture ;
  3. Stimuler l’autoflocculation par des moyens physico-chimiques simples et à bas coût.

Système d’études : Nous étudierons des souches pures d’algues marines cultivées en laboratoire. Ensuite, il est envisagé de comparer les propriétés de microalgues à des microgels synthétiques pour mettre en évidence les similarités et différences.
Projet d’étude : Nous chercherons donc à répondre aux questions suivantes.

  • Quelles sont les spécificités des algues unicellulaires par rapport à des systèmes colloïdaux inertes, en particulier en ce qui concerne leurs interactions mutuelles et à un interface liquide/air ? Les algues unicellulaires peuvent-elles être décrites comme des colloïdes mous perméables comme le suggère nos mesures préliminaires de mobilité électrophorétique ? En quoi diffèrent-elles de microgels synthétiques perméables ?
  • Quel est le rôle des exopolymères, qu’il s’agisse de la couche externe d’algaenan en surface ou de matière organique relarguée en solution, sur la tension de surface et le moussage? Quel est le rôle relatif de ces exopolymères par rapport aux films bactériens vis-à-vis de l’auto-flocculation?
  • Comment les propriétés de surface des algues et les exopolymères dépendent-ils des conditions de culture ? Est-il possible de stimuler l’autoflocculation ou de déclencher la flottation en jouant sur les conditions de culture et/ou des paramètres physicochimiques de la suspension?

Techniques/methods in use:

  • Mise place au laboratoire de cultures en chimie (pH, concentrations), température et éclairage contrôlés :
  • Caractérisation des propriétés de structure des surfaces: Cryo-TEM, microscopie optique.
  • Analyse des propriétés physico-chimique de surface : mobilité électrophorétique, rhéologie, AFM.
  • Caractérisation des exopolymères : COT, chromatographies, tensiométrie, rhéologie.
  • Structure des suspensions algaires : spectroscopie d’absorption UV, diffusion de la lumière, cryo-TEM, flottation et filtration.

Applicant skills: Goût pour l’interdisciplinarité (chimie, physique, biologie), capacité à synthétiser et restituer ses résultats à des industriels
PhD Funding: TOTAL (CIFRE)
PhD location:
PIC (laboratoire commun entre le SIMM et TOTAL) à l’ESPCI (Paris), visites à TOTAL à Lacq.

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Practical information

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle

Soft Matter Enginering and Science Laboratory - UMR 7615

10 rue Vauquelin
75231 PARIS CEDEX 05
FRANCE

  • Chair : E. Barthel
  • Vice Chairs : J.B. d’Espinose & G. Ducouret
  • Administration : F. Decuq, M.-T. Mendy & M. Hirano-Courcot
  • Communication : A. Hakopian & M. Ciccotti
  • Information Technology : A. Hakopian
  • Safety, Health and Environment Assistant : F. Martin

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