Développement de nouvelles voies de valorisation de résidus agricoles vers des biomatériaux sûrs pour l'homme et l'environnement

Upgrading agricultural residues into safe and eco-efficient biomaterials

• Auteur / Autrice : Tatiana Coutand
• Direction : Stéphane Peyron, Hélène Angellier-coussy
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : APAB-Sciences des Procédés des Matériaux, Bioproduits et Aliments
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IATE - Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes

Mots clés

Mots clés libres

Economie circulaire

Valorisation déchets agricole

Conception raisonnée de matériaux

Emballage alimentaire

Transfert de matière

Circular economy

Agricultural waste recovery

Safe and frugal design

Food packaging

Mass transfert

Résumé

Ce projet de thèse se place dans le cadre du projet Horizon Europe AGRILOOP (Pushing the frontier of circular agriculture by converting residues into novel economic, social and environmental opportunities), qui mobilise 37 partenaires (moitié académiques / moitié industriels) de France, Italie, Espagne, Portugal, Danemark, Pays-Bas, Allemagne, Hongrie, Belgique, Suisse, Royaume-Uni et Chine. Porté par une approche « zéro déchet », ce projet vise à développer des procédés de conversion des résidus agricoles suivant une stratégie de bioraffinerie écoraisonnée. Dans ce cadre, l'UMR IATE est engagée sur le développement de nouveaux matériaux à base de PHAs (polyhydroxyalcanoates produits par fermentation bactérienne) et de cutine (polyester lipidique extraits des végétaux) destinés à des marchés alimentaires et agricoles. La valorisation des résidus agricoles en biomatériaux passe nécessairement par la prise en considération de leur performance technique, la réduction de leurs impacts environnementaux, et le respect de la sécurité de l'usager ou du consommateur. Ce travail de thèse sera dédié à l'identification des lois de compromis qui permettent de guider l'élaboration de ces nouveaux matériaux sur la base de critères sanitaires et environnementaux en réponse aux spécifications des marchés cibles (e.g. emballages alimentaires et non-alimentaires, films agricoles). Cette démarche reposera sur la mise en place d'une approche intégrée : mise en œuvre de matériaux, caractérisation de leurs propriétés fonctionnelles (mécaniques, barrières, thermiques, optiques, biodégradabilité), analyse des contaminants des matériaux par les produits phytosanitaires et microplastiques et d'exposition des consommateurs et usagers, et analyse des impacts environnementaux (analyse de cycle de vie).

The PhD will be part of the Horizon Europe project AGRILOOP (Pushing the frontier of circular agriculture by converting residues into novel economic, social and environmental opportunities), coordinated by N. Gontard (INRAE), including 37 partners (half academic/industrial) from France, Italy, Germany, Spain, Portugal, Denmark, Netherland, Germany, Hungary, Belgium, Switzerland, United-Kingdom and China. Driven by a « zero-waste » society requirement, AGRILOOP aims at eco-efficiently upgrading underexploited agricultural residues into a portfolio of high added-value bioproducts by developing safe-and-sustainable-by-design bioconversion processes integrated in a cascading biorefinery approach. In this context, the joint research unit IATE (Montpellier, France) is engaged in the development of new materials based on PHAs (polyhydroxyalcanoates produced by bacterial fermentation) and cutin (plant biopolyester). The upgrading of agricultural residues into biomaterials necessarily involves taking into account their final technical performance, and how they contribute to reduce their environmental impacts while respecting the safety of the user or the consumer. The PhD thesis will be involved in the development of a frugal design mindset to guide the elaboration of these new materials in response to end-users needs and specifications of the target markets (e.g. food and non-food packaging, agricultural films) and on the basis of health and environmental criteria. This will rely on an integrated approach: processing of materials, characterization of their functional properties (mechanical, barrier, thermal, optical, biodegradability), analysis of materials contamination by pesticides and microplastics. A benefit-risk analysis will be implemented based on an assessment of the environmental impacts (assessed by life cycle analysis) and the level of exposure to hazardous substances of consumers and users. The expected impact relies on developing a range of new safe and eco-efficient materials able to give value to unused agro-wastes, while substituting non renewable petro-chemical resources and contributing to solve non biodegradable plastics accumulation in our environment.