Mardi 3 Novembre 2020
Soutenance de thèse de Marine HARGUINDEGUY
« Développement de supports d’immobilisation bio-sourcés pour la dégradation enzymatique de micropolluants dans un réacteur à lit fluidisé »
devant le jury composé de :
– M. Loic BLUM, Professeur, Université Claude Bernard Lyon 1 – Rapporteur
– Mme. Maria RE, Directrice de recherche, CNRS IMT Mines Albi – Rapporteur
– M. Stephan BROSILLON, Professeur, IEM – Examinateur
– Mme Marie-Pierre BELLEVILLE, Maître de conférences, IEM – Directrice de thèse
– Mme Céline POCHAT, Maître de conférences, IEM – Invitée
Résumé :
Ce travail de thèse a pour objectif l’élaboration de supports d’immobilisation d’enzymes bio sourcés en vue de la dégradation de micropolluants dans l’eau. Des billes de gélatine de diamètre moyen 1,9 mm ont été formées dans ce but par un procédé de goutte à goutte n’employant aucun solvant organique. La réticulation des billes par le glutaraldéhyde permet d’une part de limiter le gonflement de ce polymère dans l’eau et d’améliorer sa tenue mécanique en immersion, et d’autre part de créer des liaisons covalentes entre la gélatine et la laccase. Un plan d’expérience 24 a été réalisé afin d’identifier les paramètres influant sur l’efficacité du greffage.
La dégradation de deux micropolluants par les billes activées a été étudiée en réacteur agité et dans un réacteur à lit fluidisé conçu pour ce projet. La tétracycline s’est montrée sensible à l’oxydation par les laccases greffées à la surface des billes. Divers paramètres ont été étudiés comme le pH de la solution, le débit de recirculation, ou l’addition d’oxygène dans le système. Le glyphosate s’est montré plus récalcitrant à l’action de la laccase seule à cause d’une structure plus complexe. L’ajout d’un médiateur d’oxydoréduction, l’ABTS, a néanmoins permis de faciliter son oxydation. La co-immobilisation du médiateur et du biocatalyseur sur les supports à base de gélatine a été étudiée, afin de limiter l’impact économique et environnemental du projet.
Mots-clés : Supports d’immobilisation, gélatine, laccase, réacteur enzymatique à lit fluidisé, micropolluants, traitement de l’eau.
Abstract:
The aim of this thesis is to develop bio-based supports for immobilization of enzymes for micro pollutants degradation in water. Gelatin beads of around 1,9 mm diameter were formed by a dripping process using no organic solvent. A crosslinking step with glutaraldehyde was then carried out with two objectives: to improve the mechanical properties of the beads when immersed in water, and to create covalent bonds between gelatin and laccase. The parameters affecting the efficiency of the enzyme grafting were investigated using a full factorial design 24.
The degradation of two micro pollutants by the activated beads was studied in a stirred tank reactor and in a fluidized bed reactor designed for this project. Tetracycline was efficiently oxidized by the grafted enzymes. The influences of pH, recirculation flowrate, and addition of supplementary oxygen on the TC degradation were studied. Glyphosate was not sensitive to laccase oxidation at first due to its complex structure, but the addition of ABTS as an oxidoreduction mediator considerably improved its removal. Mediator and bio-catalyst were co-immobilized on the gelatin beads to reduce the environmental and economical cost of the project.
Key words: Enzyme immobilization supports, gelatin, laccase, enzymatic fluidized bed reactor, micro pollutants, wastewater treatment.
