Traitement biologique de vinasses de distillerie en vue de la production de molécules d’intérêt et énergétiques

No English title available

• Auteur / Autrice : Graziella Chuppa-Tostain
• Direction : Thomas Petit, Laëtitia Adelard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologie environnementale
• Date : Soutenance le 11/02/2016
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et d'Ingénierie mathématique pour l'énergie et l'environnement (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Elisabeth Girbal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sabine Garabedian, Thierry Régnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Carrère

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aspergillus niger

Canne à sucre

Méthanisation

La Réunion (France ; île)

Distillerie -- Sous-produits

Mots clés libres

Vinasse

Canne à sucre

Pré-traitement aérobie

Champignons

Digestion anaérobie

Potentiel méthane

Vinasse

Sugar cane

Aerobic pretreatment

Fungi

Anaerobic digestion

Methane potential

Résumé

Issues de la fermentation et de la distillation des mélasses de canne à sucre, les vinasses constituent, avec près de 150 000 tonnes annuellement produites, le second déchet de l’industrie agroalimentaire de l’île de La Réunion. De par leurs fortes teneurs en éléments organiques et minéraux, leur potentiel polluant est considérable et leur traitement un enjeu environnemental majeur. Le recours aux micro-organismes tels que les champignons filamenteux et les levures constitue une alternative de dépollution pertinente et économiquement viable. Le traitement aérobie des vinasses conduit notamment à une baisse significative de leurs propriétés physico-chimiques. Les souches appartenant au genre Aspergillus se sont avérées être particulièrement efficaces pour le traitement des vinasses avec des rendements de DCO et de décoloration pouvant atteindre respectivement 77% et 40% de réduction. Par ailleurs ces traitements aérobies s’accompagnent de fortes productions de biomasse pouvant atteindre jusque 30 g.L-1 de biomasse sèche en fonction de l’origine des vinasses. Ces résultats suggèrent que certains micro-organismes, à l’instar de Aspergillus,possèdent les outils enzymatiques nécessaires pour dégrader les molécules réfractaires présentes dans la vinasse et les convertir en molécules fermentescibles. Aspergillus niger est un des ascomycètes les plus étudiés. Son génome a fait l’objet d’un séquençage et la plupart des gènes identifiés. Une analyse transcriptomique a permis d’appréhender les mécanismes mis en jeu lors de la croissance d’A. niger en milieu vinasse et mis en évidence la sécrétion d’enzymes hydrolytiques. Par ailleurs, nous avons cherché à valoriser cette biomasse sous forme énergétique. Ainsi le potentiel méthanogène de vinasses pré-traitées par voie aérobie a été évalué. Sous certaines conditions, ce potentiel a pu être amélioré jusqu’à 40% comparativement à celui de vinasses non traitées.

By-product of sugarcane molasses fermentation and distillation, vinasses are the second agro industrial effluent produced in Reunion Island (about 150,000 tons each year). Because of their high content in organic and mineral elements, their pollution potential is considerable and their treatment a major environmental issue. The use of microorganisms such as filamentous fungi and yeasts is a relevant and economically viable remediation alternative. Indeed, their aerobic fermentation leads to a significant reduction in physicochemical parameters of vinasse. With reduction in chemical oxygen demand of up to 77% and decolourisation (optical densitymeasured at 475 nm) of about 40%, strains belonging Aspergillus offer the best results. Moreover, these reductions are accompanied by a biomass production up to 30 g.L-1. This suggests that the microorganisms possess enzymatic tools to degrade refractory moleculespresent in the medium and convert them into assimilable molecules. A. niger is one of the most studied ascomycetes. Its genome has been sequenced and most of the genes identified. A transcriptomic analysis was performed in order to understand the mechanisms involved in A. niger growth on sugarcane vinasse and highlighted hydrolytic enzymes secretion. This work aims to reduce pollutant load of vinasse and also potentially produce molecules of interest. So the methane potential of pre-treated aerobically vinasse was evaluated. Under certain conditions, this potential can be improved by about 40% compared to raw vinasse.