Ingénieur-e en prétraitement et méthanisation de la biomasse lignocellulosique

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Présentation du LBE

Le Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (LBE) est une unité propre de recherche du centre Occitanie-Montpellier de l’Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’alimentation et l’Environnement (INRAE), située à Narbonne.

Les recherches menées au LBE visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale qui consiste à valoriser les résidus, déchets, effluents organiques ainsi que certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendement et fertilisant organique) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire. Symbolisées par la production de bioénergies (eg., via le biométhane et le biohydrogène par des écosystèmes anaérobies), les recherches du LBE cherchent à traiter et/ou valoriser les rejets organiques, qu'il s'agisse d’effluents liquides (agroalimentaires en particulier), de résidus solides (résidus agricoles, déchets ménagers et boues issues des stations d'épuration) ou de biomasses spécifiques telles que les micro-algues ou les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE). Cette valorisation se décline en intégrant explicitement les contraintes d'innocuité sanitaire (eg., liées à la présence de résidus pharmaceutiques, de détergents et/ou de pathogènes…). L’ensemble de ses recherches couvre un très large spectre de compétences disciplinaires : microbiologie, écologie microbienne, génie biologique, génie des procédés, modélisation, automatique et transfert industriel. Le LBE bénéficie d’une implantation de 4757 m² de surface, dont 1882 m² de halle expérimentale, et d’un équipement scientifique et analytique permettant la mise en place et le suivi d'expérimentations à différentes échelles.

Contexte scientifique

La France compte plus de 1549 installations de méthanisation en fonctionnement. Ces installations sont majoritairement agricoles. D’après l’étude ADEME 100% gaz renouvelables (ADEME, 2018), les résidus de culture (pailles de céréales, cannes de maïs) représentent un gisement de près de 20 millions de tonnes mobilisable pour la méthanisation à l’horizon 2050. Cette ressource est particulièrement intéressante car elle n’est pas concurrente de l’alimentation animale ou humaine d’une part et la méthaniser ne lui enlève, via le retour au sol du digestat, ni son pouvoir amendant (retour du carbone au sol) ni son effet fertilisant (retour au sol des nutriments). Actuellement, la paille est très faiblement utilisée comme intrant dans méthaniseurs car la présence de lignine réduit l’accessibilité des polysaccharides et entraîne des cinétiques de production de méthane lentes. De nombreuses études à l’échelle laboratoire ont montré l’efficacité des prétraitements alcalins pour améliorer la production de biogaz et les cinétiques de méthanisation de ces biomasses. Cependant, leur application n’a pas encore été développée à l’échelle industrielle en raison des coûts économiques et environnementaux des réactifs chimiques.

L’originalité du projet réside dans la substitution de ces réactifs (soude, potasse ou chaux) par un déchet issu de la biomasse lignocellulosique. Des premiers travaux ont montré les bonnes performances de ce prétraitement innovant sur la paille de blé. Cependant, l’analyse technico-économique a souligné la nécessité de réduire significativement la quantité d’eau utilisée pour le prétraitement.

Objectifs

Les objectifs viseront le développement de solutions pour réduire la quantité d’eau nécessaire au prétraitement et la validation du couplage prétraitement méthanisation en réacteurs semi-continus afin de prédire les performances à l’échelle industrielle.

Missions et activités

La mission sera découpée en 2 phases.

Lors de la 1^e phase (12 mois), l’objectif sera d’explorer différentes voies d’amélioration du procédé prétraitement de la paille de blé, en particulier pour améliorer le bilan hydrique du procédé.

La tâche principale consistera à tester plusieurs configurations du prétraitement, les performances étant mesurées par des tests de potentiel méthanogène (réalisés en triplicat). Il s’agit d’essais en réacteurs batch pour lesquels la production et la composition de biogaz sont suivis afin d’estimer le rendement en méthane des différents échantillons.

Conditionnée aux résultats de cette première phase, une deuxième phase (10 mois) pourra être mise en œuvre avec pour objectifs :

- d’évaluer le prétraitement sur de nouveaux intrants de la méthanisation (e.g cannes de maïs, fumier équin, fines de bois)

- de valider, sur un substrat, les résultats précédents en réacteurs semi-continus Le suivi classique (production et composition de biogaz, abattement en matières sèches et volatiles, pH, AGV, alcalinité) sera effectué sur 3 temps de séjours.

A la fin de la période de fonctionnement, ainsi que le bilan matière des réacteurs ainsi que la caractérisation des digestats seront réalisés.

Conditions de travail

- Le projet est financé dans le cadre de la collaboration INRAE-GRDF. Il sera réalisé en collaboration avec Solagro (https://solagro.org/) qui réalisera l’analyse technico-économique du procédé.

- Environnement de recherche : travaillez dans un laboratoire équipé des dernières technologies à la pointe en matière de biotechnologie environnementale. L'équipement est entièrement partagé, vous aurez donc accès à toutes les installations.

- Réseaux de collaboration : vous pourrez collaborer avec une équipe dynamique de chercheurs et de partenaires industriels, tant au niveau national qu'international.

- Ambiance de travail : Vous ferez partie d'une équipe compétente. Vous travaillerez dans un environnement dynamique où règne une atmosphère de bienveillance et de respect. Les agents n’hésitent pas à travailler ensemble pour trouver des solutions innovantes en matière d’environnement durable.

Formations et compétences recherchées

- Formation académique : titulaires d’un diplôme d’Ingénieur ou Master en Génie des procédés, chimie verte ou biotechnologie.

- Compétences :  Des connaissances théoriques et/ou pratiques en méthanisation seraient un plus.

- Qualités : motivé par la recherche appliquée, capable de travailler à la fois de manière indépendante et au sein d'une équipe, curiosité, rigueur et bonnes capacités rédactionnelles.

- Langue : utilisation courante de l'anglais 

Votre qualité de vie à INRAE

- Excellentes conditions de travail : 30 jours de vacances par an (+ 15 si RTT) ; soutien à la parentalité ; accès à des restaurants collectifs bon marché ; horaires flexibles ; accès à des installations sportives sur site ; temps ensoleillé.

- Salaire (brut) : 2300 à 2800 €/mois (en fonction de votre expérience).

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation