Biomolécules & Bioprocédés
Biomolécules d’intérêt
Compétences et prestations
Identification et génération de nouvelles biomolécules d’intérêt
Acides aminés
Peptides, pseudo-peptides
Chélateurs de métaux
Peptides, pseudo-peptides
Chélateurs de métaux
Fonctionnalisation, vectorisation et intégration dans des matrices complexes
Caractérisation de leurs activités fonctionnelles
Activité biologique : anti-inflammatoire, anti-proliférative et antioxydante.
Activité physico-chimique : tensio-active
Equipements dédiés à l’extraction, la purification, la séparation et la caractérisation de biomolécules en mélanges complexes. Les volumes vont de l’échelle laboratoire (10 mL) à l’échelle pilote (20 L)
Procédés membranaires
- Pilotes de laboratoire de filtration membranaire, microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration (Millipore, GE HealthCare) avec des surfaces de membranes de 88 cm2 à environ 1 m²)
- Chromatographie liquide basse pression (Akta GE HealthCare), équipés de détecteurs variés (UV, pH, conductimétrie) et de collecteurs de fractions
- Concentration/séchage, à différentes échelles
- Évaporation sous vide : speedvac, rotavapor (Eppendorf, Büchi)
- Lyophilisation : 2 lyophilisateurs de 1 et 6 kg avec 24 h de capacité de glace (Heto, Cryotec)
- Chromatographie liquide haute performance (UPLC Shimadzu) et différents détecteurs (DAD, Fluo, RI, ELS, Conductimètre), couplée à la spectrométrie de masse (ESI/DUIS simple et triple quadripôle Shimadzu et Thermo)
- Electrophorèse capillaire (Agilent) couplée à la spectrométrie de masse (ESI simple quadripôle Agilent)
- Chromatographie de perméation de gel (GPC Malvern) couplée à une multi-détection : RI, UV, diffraction de lumière aux petits angles, LALS
- Chromatographie en phase gazeuse TCD/FID
Bioproduction
Compétences et prestations
Cultures de micro-organismes, de cellules animales ou de réactions enzymatiques
Mise en œuvre de procédés de culture
Étude et modélisation des contraintes hydrodynamiques et nutritionnelles subies par les cellules animales ou microbiennes en cours de bioprocédés
Développement d’outils de suivi en ligne de bioprocédés
Intensification de bioprocédés microbiens ou enzymatiques
Établissement de conditions optimisées
Étude des changements d’échelle des procédés
Étude du procédé de méthanisation en voie liquide (environnement ATEX)
Évaluation du pouvoir méthanogène de nouveaux composants ou nouveaux mélanges
Étude de la méthanation
Étude de la méthanation
Bioréacteurs de volumes variant de 250 mL à 2 L pour les cultures de cellules animales, de 250 mL à 100 L pour les cultures microbiennes et de 500 μL à 2 L pour les réactions enzymatiques.
Bioréacteurs de culture de cellules animales, au sein d’une salle blanche :
- Suivi en-ligne de cultures en fioles : plateforme Khüner à agitation orbitale, le suivi en ligne de l’oxygène dissous et du pH, à l’aide d’outils fluorimétriques présents au cours de cultures en fioles
- Mini-bioréacteurs : 6 bioréacteurs GPC de 250 mL permettant de cribler en parallèle différents environnements nutritionnels et/ou hydrodynamiques, avec des mobiles d’agitation interchangeables
- Bioréacteurs mécaniquement agités : ensemble de bioréacteurs de 2 litres instrumentés pour l’étude de divers procédés de culture
- Suivi en-ligne de cultures en réacteurs : en plus des capteurs classiques (température, pH, oxygène dissous, agitation), les bioréacteurs peuvent être instrumentés avec des sondes à CO2 dissous et des sondes spectroscopiques (capacitance, NIR, RAMAN)
Bioréacteurs de culture microbienne
- Mini-bioréacteurs : plateforme de 6 minibioréacteurs en parallèle (Infors) de 250 mL, pour le criblage et l’optimisation de conditions de culture
- Bioréacteurs mécaniquement agités : bioréacteurs de 1 à 70 litres (GPC, Applikon), pour l’étude de bioprocédés microbiens aérobies et anaérobies. En plus des capteurs classiques, ils peuvent être équipés de sondes à CO2 dissous et d’une analyse en-ligne des gaz par chromatographie gazeuse (SRA ; Shimadzu)
- Bioréacteur air-lift : bioréacteur de 22 litres à agitation pneumatique, développé en interne, dédié à la culture de microorganismes sensibles aux contraintes de cisaillement (Streptomyces sp.,…)
- Réacteurs de méthanisation : bioréacteurs de 1 et 100 litres, dédiés à l’étude du procédé de méthanisation, avec suivi en ligne du débit de gaz et de la composition des biogaz synthétisés (mesure par micro-chromatographie en phase gazeuse)
Pilote de 100 litres, utilisable en conditions ATEX, couplé à une analyse en ligne du biogaz (volume, nature), pour l’étude de l’intensification du procédé : pilote, laboratoire et unité de production sur le site de la ferme de la Bouzule (ENSAIA) : https://ensaia.univ-lorraine.fr/content/plateforme-de-methanisation
Bioréacteurs enzymatiques
- Bioréacteurs enzymatiques : bioréacteurs de 1 mL à 2 litres
- Réacteurs de synthèse en parallèle : une plateforme de 12 réacteurs agités, thermostatés
- (Radleys) pour le criblage et l’optimisation de réactions enzymatiques (volume de quelques ml) ; une plateforme automatisée de 8 à 16 réacteurs en parallèle (jusqu’à 20 ml), agités, thermostatés (Chemspeed ASW 1000) avec prélèvement automatique et injection en ligne dans un système chromatographique HPLC
- Bioréacteur à micro-ondes (300°C, 80 bar max, 1200 W max, AntonPaar), bioréacteurs à ultrasons de 500 à 700 mL (NexTgen- SinapTec, sonotrode 20 KHz, 5-6 bar max, vitesse d’agitation jusqu’à 3000 trs/min) et bioréacteur sCO2 (Jasco) : réacteurs permettant l’intensification de procédés enzymatiques par l’accroissement des transferts de chaleur ou de matière ou pour développer des procédés continus sans solvant organique
- Micro-bioréacteur : réacteur de 500 µL alimenté par une micro-pompe (HNP), utilisé pour l’intensification de procédés enzymatiques continus utilisant des enzymes immobilisées
Bioraffinerie, production biosourcée
Compétences et prestations
Extraction de petites molécules (extractibles du bois) et de biopolymères (lignine, hémicelluloses, pectines.)
Dépolymérisation de la cellulose et de la lignine
Synthèse et extrusion réactive de bio-polymères
Synthèse et extrusion réactive de bio-polymères
Traitement thermo-physico-chimique de biomasse : explosion vapeur, liquéfaction, pyrolyse
Production de biochar, bio-huiles, syngas et de molécules chimiques à haute valeur ajoutée par catalyse
Dépollution de bois issu du recyclage pour des applications énergie ou matériaux
Densification énergétique par la production de black pellets
Prétraitement de lignocelluloses avant hydrolyse et fermentation pour la production de biocarburants liquides ou de molécules pour la chimie et les matériaux
Dépollution de bois issu du recyclage pour des applications énergie ou matériaux
Densification énergétique par la production de black pellets
Prétraitement de lignocelluloses avant hydrolyse et fermentation pour la production de biocarburants liquides ou de molécules pour la chimie et les matériaux
Équipements dédiés à la valorisation du bois et d’autres biomasses lignocellulosiques (pailles, écorces, etc.) par des procédés physico-chimiques (hydrolyse, traitement Organosolv, explosion à la vapeur, torréfaction, pyrolyse, liquéfaction, etc.).
Réacteurs
- Mise en forme des biomasses (broyage, granulation)
- Prototype d’explosion à la vapeur échelle laboratoire
- Ensemble de réacteur haute pression (jusqu’à 200 Bar d’hydrogène), batch et continu, pour l’étude de la dépolymérisation et de l’hydrogénation de la biomasse, avec analyses in-situ
- Réacteurs de pyrolyse et de gazéification pilote jusqu’à 50 kg/h
Analyses
- Caractérisation complète des biomasses (cendres, macromolécules, volatiles, etc.)
- Ensemble d’analyseurs pour l’analyse des liquides et gaz : chromatographie liquide (dont semi-préparative) et gazeuse, de nombreux spectromètres de masse dont un spectromètre unique à photoionisation laser
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