TRAITEMENT DE DECHETS ISSUS DE L'INDUSTRIE AGRO-ALIMENTAIRE PAR PILE A COMBUSTIBLE MICROBIENNE

Christophe Innocent

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
THÈSE En vue de l'obtention du DOCTORAT DE L'UNIVERSITÉ DE TOULOUSE Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spécialité : Génie des Procédés et de l'Environnement JURY Nicolas BERNET Rapporteur Christophe INNOCENT Rapporteur Cécile HORT Examinateur Théodore TZEDAKIS Examinateur Marie Line DELIA Co-directrice de thèse Alain BERGEL Directeur de thèse Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés Unité de recherche : Laboratoire de Génie Chimique Directeur(s) de Thèse : Alain BERGEL et Marie Line DELIA Rapporteurs : Nicolas BERNET Christophe INNOCENT Présentée et soutenue par Bibiana CERCADO QUEZADA Le Vendredi 24 juillet 2009 Titre : TRAITEMENT DE DECHETS ISSUS DE L'INDUSTRIE AGRO-ALIMENTAIRE PAR PILE A COMBUSTIBLE MICROBIENNE

• soutien du programme al?an


• merci au personnel technique


• merci


• passages dans le monde des pacms


• génie des procédés et de l'environnement


• ordre personnel


• excellents souvenirs des blagues

Sujets

• Taillandier
• Bernet
• Etcheverry
• Cercado
• Érable
• Bertrand
• Thalès

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 juillet 2009
• Nombre de lectures: 146
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

THÈSE


En vue de l'obtention du

DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE DOCTORAT DE L’UNIVERSITÉ DE TOULOUSE

Délivré par l'Institut National Polytechnique de Toulouse
Discipline ou spécialité : Génie des Procédés et de l'Environnement


Présentée et soutenue par Bibiana CERCADO QUEZADA
Le Vendredi 24 juillet 2009

Titre : TRAITEMENT DE DECHETS ISSUS DE L’INDUSTRIE AGRO-ALIMENTAIRE
PAR PILE A COMBUSTIBLE MICROBIENNE

JURY
Nicolas BERNET Rapporteur
Christophe INNOCENT Rapporteur
Cécile HORT Examinateur
Théodore TZEDAKIS Examinateur
Marie Line DELIA Co-directrice de thèse
Alain BERGEL Directeur de thèse

Ecole doctorale : Mécanique, Energétique, Génie civil et Procédés
Unité de recherche : Laboratoire de Génie Chimique
Directeur(s) de Thèse : Alain BERGEL et Marie Line DELIA
Rapporteurs :
Nicolas BERNET
Christophe INNOCENT











A mon fils Braulio














Cette thèse a été effectuée avec le soutien du Programme Al an, Programme de Bourses de
Haute Niveau de l’Union européenne pour l’Amérique Latine, bourse No. E06D101223MX.

Doctoral thesis supported by the Programme Al an, the European Union Program of High
Level Scholarships for Latin America, scholarship No. E106D101223MX.


bb


REMERCIEMENTS


Parce que personne n’arrive jamais seul…

Je tiens en premier lieu à remercier ici les personnes sans qui ce travail n’aurait pas été
possible :
Tout d’abord Joël BERTRAND pour m’avoir accueillie au LGC et avoir pris le soin de
déposer ma candidature la veille de Noël 2005 aux côtés de Marie Line DELIA ; merci à elle
pour son encadrement quotidien, pour sa patience et pour m’avoir transmis le goût du détail,
celui qui rend le travail parfait. Merci Alain BERGEL, j’ai bien apprécié sa rigueur
scientifique mêlée à une si bonne humeur qu’il en a rendu le travail très agréable. Je le
remercie pour m’avoir montré la version « free » de la recherche, également pour nos
discussions et son soutien, parfois même d’ordre personnel. Je remercie mes encadrants pour
avoir su intelligemment coordonner nos différentes façons de travailler.

Je remercie sincèrement les rapporteurs de mon travail de thèse : Nicolas Bernet et Christophe
Innocent pour avoir pris de leur précieux temps pour lire et commenter ce manuscrit ; Cécile
Hort et Théodore Tzedakis pour l’intérêt porté à ce travail, et avoir accepté l’invitation à mon
jury de thèse. Merci à eux tous pour avoir accepté ces tâches.

Je tiens à remercier l’ensemble de collaborateurs Biosym, plus personnellement je tiens à
remercier Régine Basseguy, Luc Etcheverry, Benjamin Erable et Claire Albasi pour son
enthousiasme, sa sincérité, sa passion par la recherche appliquée et ses conseils avisés, pour
nous discussions touchant de près ou d’un peu plus loin à ce travail.

Merci également aux post-doctorants, doctorants, stagiaires que j’ai pu côtoyer lors de mes
passages dans le monde des PACMs : Claire, Sandrine, Leo, Maha, les “anciens”, merci à eux
tous pour leur disponibilité et leurs conseils pendants mes premières manipulations, ensuite

Hicham, Céline et Liz, exemples d’efficacité au travail du laboratoire, finalement les « tous
nouveaux » Julien, Aracelys, et Françoise, je me souviendrai de leur agréable compagnie au
bureau.

Je suis extrêmement reconnaissante aussi envers d’autres personnes appartenant à d’autres
axes du LGC avec qui j’ai eu la chance de travailler : Hugues Vergnes pour son intérêt dans
notre recherche et pour m’avoir initiée au FLUENT ; Marie Line de Solan, pour sa
disponibilité et son expertise en MEB qui ont rendu mon travail très enrichissant et instructif.

J’ai passé de nombreuses heures au LGC dans une ambiance de travail très cordial et amical.
À ce titre, je remercie l’ensemble du personnel de ce laboratoire. Merci au personnel
technique et administratif qui m’ont toujours rendue service pendant ces années : Dany,
Alain, Jean Louis, Jocelyne et Claudine, une mention spéciale à Iréa et à Denis pour toutes
leurs astuces et leur expertise informatique. Merci encore à eux tous pour m’avoir dépannée
tant de fois.

Au-delà des gens rencontrés dans le cadre de travail je tiens à remercier chaleureusement ceux
qui nous ont accueillis à notre arrivée en France : Leonardo De Silva, David Palomino, Oscar
Baéz, Felipe Ramon et Patricia Taillandier. Merci pour l’hospitalité, la gentillesse et
l’attention dès notre arrivée. Merci à Lydie par tous ces enrichissants échanges culturaux.

J’adresse en outre une amicale pensée à tous les collègues avec qui j’ai partagés la table à
Thalès. Je tiens à citer les « bio » : Phong, Noura, Youssef, Aurélien, Caro, Nancy,
Dominique, Huberson, Suhuttaya ; les hispanophones : José Luis, Guillermo, Antonio,
Adrien, Amanda, Fernando, Lucho, Alain, Ivonne. Je garderai d’excellents souvenirs des
blagues à table, notamment de la part de Gaëlle, Ekin, Marianne et Harold, ainsi que de la
gentillesse de Manidaa, Cathy, Khouloud, Ali, Raymond, Nguessan et Julien L.

Enfin, je remercie du fond du cœur mes amies mexicaines Vero, Paty et Glo, et bien sûr ma
famille pour son grand soutien internaute, merci Ardilla. Je dédie ce travail à mon fils
Braulio, non pas pour le contenu, sinon pour l’effort et tout ce qu’il a dû surmonter pour
arriver à côté de moi et ce jusqu’à la fin.





Sommaire


Introduction générale 1

CHAPITRE I. Présentation générale de la technologie des piles à combustible
microbiennes et bibliographie sur les paramètres d’optimisation

I.1 Concepts fondamentaux. 6

I.1.1 Pile à combustible 6
I.1.2 Pile à combustible microbienne 9
I.1.3 Constituants des piles microbiennes 11
I.1.4 Bioconversions lors la production d’électricité 12
I.1.5 Techniques électrochimiques de suivi des piles 17

I.2 Développement historique 20

I.2.1 Premières piles biologiques 20
I.2.2 Parcours de la recherche sur les piles microbiennes 21

I.3 Amélioration des performances par l’optimisation des constituants
et des conditions opératoires 23

I.3.1 Sélection du biocatalyseur 23
I.3.2 Sélection du combustible 27
I.3.3 Température opératoire 30
I.3.4 Etat de la surface des électrodes 35

I.4 Conclusions 36

I.5 Références 36



CHAPITRE II. Matériel et méthodes

II.1 Sources de biocatalyseurs 44

II.1.1 Terre de bruyère 44
II.1.2 Terreau de jardin et lixiviats de terreau 44
II.1.3 Boues anaérobies 46

II.2 Combustibles 47

i
II.2.1 Jus de pommes fermenté 47
II.2.2 Lies de vin 47
II.2.3 Déchets de l’industrie laitière 47
II.2.4 Rejets de lavage de l’industrie laitière 48

II.3 Etudes potentiostatiques 49

II.3.1 Montage expérimental 49
II.3.2 Techniques électrochimiques 50
II.3.3 Conditions particulières pour les expériences en cellule 50
II.3.3.1 Détermination de l’électroactivité microbienne 50
II.3.3.2 Anodisation du feutre de graphite 51
II.3.3.3 Adsorption des résidus laitiers sur l’anode 51
II.3.3.4 Essais à température contrôlée 51

II.4 Etudes en pile à combustible microbienne 52

II.4.1 Montage expérimental 52
II.4.2 Méthodes de suivi de la pile 53

II.5 Techniques d’analyse chimique 55

II.5.1 Demande chimique en oxygène DCO 55
II.5.2 Carbone organique total COT 56
II.5.3 Méthode de Lowry pour le dosage des protéines 56
II.5.4 pH et Conductivité 56
II.5.5 Microscopie électronique à balayage (MEB) 56
II.5.6 Détermination enzymatique de lactose et galactose 57

II.6 Références 57

Annexe 58