Thèse soutenue

Caractérisation de l'hydrodynamique et des transferts gaz-liquide dans un photobioréacteur intensifié : étude de l'effet du bullage sur le développement de biofilm micro-algal

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Auteur / Autrice : Charlène Thobie
Direction : Caroline GentricJérémy PruvostWalid Blel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 17/04/2018
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
Laboratoire : Génie des Procédés Environnement – Agroalimentaire (GEPEA) (Saint-Nazaire)
Jury : Président / Présidente : Václav Sobolík
Examinateurs / Examinatrices : Véronique Roig
Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Schmitz, Eric Olmos

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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Ces travaux de recherche concernent la caractérisation de l’hydrodynamique (globale et locale) et des transferts gaz-liquide dans une colonne à bulles confinée (4 mm d’épaisseur) en vue d’une utilisation comme photobioréacteur intensifié, c'est-à-dire à haute concentration cellulaire. La problématique des biofilms se développant sur les parois de photobioréacteurs est également traitée. L’hydrodynamique particulière dans cette colonne confinée a été caractérisée sur trois fluides de viscosités différentes pour tenir compte de la modification du comportement rhéologique de la culture de microalgues. Un des principaux résultats de cette étude est que les transitions de régime apparaissent pour des vitesses superficielles beaucoup plus faibles que dans une colonne conventionnelle. Les expériences de transfert gaz-liquide effectuées ont montré que celui-ci est moins efficace qu’en colonne à bulles classique même si le carbone inorganique ne semble pas être limitant pour la croissance, même à faibles vitesses superficielles de gaz. Une étude de l’hydrodynamique locale a été également effectuée pour caractériser la phase liquide et la phase gazeuse mettant en évidence la présence de deux régimes de transition et permettant de voir l’effet des différentes zones de l’écoulement sur les profils de vitesse et de leurs fluctuations. Enfin, le dernier point de cette étude a été de trouver des stratégies pour limiter le développement de biofilm sur les parois par utilisation de séquences de bullage.