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Nicolas BERNET, Eric TRABLY & Jury : E.LOJOU, P. FONTANILLE, C. GHOMMIDH, B.ERABLE, L PREZIOSZI-BELLOY & 
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Melanie Pierra PhD defense : Coupling dark fermentation and microbial electrolysis for hydrogen production : formation and conservation of electroctive biofilm.

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PhD in environmental biotechnology: Coupling dark fermentation and microbial electrolysis for hydrogen production. Main skills developped : Anaerobic process, pure culture in anoxic conditions, bioelectrochemical technics, molecular biology (PCR, CE-SSCP), INRA - LBE, Narbonne, FRANCE, INRA (French national agronomy research institute) LBE (Laboratory of Environmental Biotechnologies) Involved in the Defi H12 project financed by French National Research Agency (ANR) (5 publications, 5 oral communications)
Supervisors: Dr Nicolas Bernet, Dr Eric Trably.

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Melanie Pierra PhD defense : Coupling dark fermentation and microbial electrolysis for hydrogen production : formation and conservation of electroctive biofilm.

  1. 1. Couplage de la fermentation et de l’électrolyse microbienne pour la production d’hydrogène : Formation et maintenance du biofilm électro-actif Mélanie PIERRA, Directeur de Thèse : Nicolas BERNET Encadrant : Eric TRABLY 1
  2. 2. Hydrogène Fort pouvoir calorifique 122kJ/g Limitation des gaz à effet de serre Contexte Travaux de Thèse conclusionss & perspectives 2 Modes de production principaux : 96 % : énergies fossiles 4 % : électrolyse de l’eau Voies de recherche pour la production d’hydrogène à privilégier: Voies biologiques Electrolyse microbienne (Microbial electrolysis cell - MEC) Fermentation Photo-Fermentation Bio-photolyse de l’eau Bactéries électroactives Bactéries anaérobies Cyanobactéries Microalgues Hawkes et al, 2007 Hallembeck et Benemann, 2002
  3. 3. 3 La fermentation Hawkes et al, 2007 Guo et al, 2010 Lactate Acétone, Butanol, Ethanol, Propionate… Acétate CO2 + H2 Matière organique (biomasse, déchets solides, effluents) Acides aminés Sucres simples Acides gras Acides gras volatils (acétate, butyrate) CO2 + CH4 Bactéries hydrolytiques Bactéries fermentaires Bactéries homoacétogènes Archaea méthanogènes Conditions opératoires spécifiques (pH, T°, [S]) Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Les étapes de la fermentation
  4. 4. Lactate Acétone, Butanol, Ethanol, Propionate… Acétate CO2 + H2 Matière organique (biomasse, déchets solides, effluents) Acides aminés Sucres simples Acides gras Acides gras volatils (acétate, butyrate) CO2 + CH4 Bactéries hydrolytiques Bactéries fermentaires Bactéries homoacétogènes Archaea méthanogènes Conditions opératoires spécifiques (pH bas, T°, [S]) 4 La fermentation Hawkes et al, 2007 Guo et al, 2010 Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Voies de production
  5. 5. 6 Anaérobies strictes Clostridium Y = 1,8 – 2 Anaérobies facultatives Enterobacter Y = 0,2 – 1 Cultures mixtes anaérobies Co-cultures Y = 2,5 Complexes Y = 2,0 – 3,0 Rendement (mole H2/molehexose) Latrille et al, 2011 La fermentation Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Les bactéries productrices d’hydrogène
  6. 6. Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives 7 Hydrogène Voies de recherche pour la production de l’hydrogène à privilégier: Voies biologiques Electrolyse microbienne (Microbial electrolysis cell - MEC) Fermentation Photo-Fermentation Bio-photolyse de l’eau Bactéries électroactives Microorganismes anaérobies Cyanobactéries Microalgues Hawkes et al, 2007 Hallembeck et Benemann, 2002 Fort pouvoir calorifique 122kJ/g Limitation des gaz à effet de serre Modes de production principaux : 96 % : énergies fossiles 4 % : électrolyse de l’eau
  7. 7. Contexte Rabaey et Vertraete, 2005 8 Les systèmes bioelectrochimiques CH3COOH 2 CO2 8 e- 8 H+ 8 e- 8 e- 2 H2O 8 H+ 2 O2 2 H2O Liu et al, 2005 Rozendal et al, 2006 Production d’hydrogène CH3COOH 2 CO2 8 e- 8 H+ 8 e- 8 e- Générateur 4 H2 2 H2O 8 H+ Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Microbial Fuel cell MFC Microbial Electrolysis cell MEC Anode (anaérobie) Cathode (aérobie) Anode (anaérobie) Cathode (anaérobie) Electrolyse microbienne
  8. 8. Liu et al, 2010 9 La différence de potentiel à appliquer est inférieure en MEC par rapport à l’électrolyse de l’eau. Les systèmes bioelectrochimiques Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives MFC MEC Electrolyse de l’eau Catalyse microbienne
  9. 9. 10 Les bactéries électro-actives Desulfuromonas acetoxidans 0,16 A/m² [3] Desulfobulbus propionicus 0,03 A/m² [4] Shewanella oneidensis 0,12 A/m² [1] Geobacter sulfurreducens 8,40 A/m² [2] Klebsiella pneumoniae 1,20 A/m² [5] Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives pH = 7-9, T = 30-37 °C Bactéries électroactives [1] Carmona-Martinez et al., 2012 [2] Dumas et al., 2008 [3] Bond et al., 2002 [4] Holmes et al., 2004 [5] Zhang et al., 2008 Kim et al., 1999 Wang et al., 2010
  10. 10. 12 Kiely et al., 2011; Freguia et al., 2010 Acétate : substrat modèle pour l’activité électroactive des biofilms Les bactéries électro-actives Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Substrats 퐶퐸= 푛푒−푡푟푎푛푠푓é푟é푠 푛푒−푠푢푏푠푡푟푎푡 Rendement faradique : Chae et al., 2009
  11. 11. 13 H2 H2 Fermentation Electrolyse Microbienne Substrat Acides organiques (acétate, butyrate) Effluent Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Couplage Fermentation / MEC 37°C pH 5,5 Milieu salin (conductivité) pH 7 2 CH3COOH 4 H2 2 CO2 4 H2O C6H12O6 16 e- 16 e- Générateur 2 CH3COOH 4 CO2 16 H+ 4 H2O 16 H+ 8 H2 16e-
  12. 12. 14 Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Objectifs & Stratégie pH Salinité Acides organiques Stratégie d’inoculation Objectifs et stratégie Structure (composition, diversité) Fonction (production d’hydrogène, électroactivité) …des communautés microbiennes Espèces exogènes
  13. 13. 15 pH Salinité Acides organiques Stratégie d’Inoculation Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Objectifs & Stratégie Objectifs et stratégie Structure (composition, diversité) Fonction (production d’hydrogène, électroactivité) …des communautés microbiennes Espèces exogènes
  14. 14. 16 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Objectifs & Stratégie Contexte Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) B2 Nature et adaptation de l’inoculum A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 C Perturbations biotiques Stratégie => inoculum commun anaérobie et salin Etude de l’adaptation de cet inoculum aux paramètres spécifiques de chaque procédé.
  15. 15. 17 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Objectifs & Stratégie Contexte Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 Stratégie => inoculum commun anaérobie et salin Etude de l’adaptation de cet inoculum aux paramètres spécifiques de chaque procédé. B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques
  16. 16. 18 Conclusions & Perspectives Fermentation en milieu salin Contexte Travaux de Thèse 2 CH3COOH 4 H2 2 CO2 4 H2O C6H12O6  Inoculum : sédiments de salins  VL = 200 mL  Substrat : glucose (5g/L)  Oligo-éléments  pH initial : 8  7 salinités de 9 à 75 gNaCl/L  Triplicats Matériel et Méthodes
  17. 17. -0,2 -0,1 0,0 9 19 29 38 48 58 75 Vitesse spécifique de consommation d’H2 (j-1) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 9 19 29 38 48 58 75 H2max (molH2 /molGlucose) salinité (gNaCl/L) 19 Quéméneur et al, 2011; Quéméneur et al, 2011; Oren, 2001 •Diminution de H2max de 9 à 29 gNaClL-1 •Puis augmentation constante => 0,90 (±0,02) molH2 molGlc-1 at 75 gNaClL-1 •Meilleurs taux de conversion en hydrogène pour les plus fortes concentrations en NaCl •Impact de NaCl sur les consommateurs d’H2 •Inhibition de la voie propionique de consommation d’H2 Conclusions & Perspectives A / Fermentation en milieu salin Contexte Travaux de Thèse Production d’hydrogène •Consommation d’hydrogène plus inhibée que production aux plus fortes salinités •Production d’hydrogène à pH 8 & en milieu salin
  18. 18. Communautés microbiennes 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 9 19 29 38 48 58 75 Others VIBRIONALES Vibrio sp Vibrionaceae Vibrio ssp Vibrio parahaemolyticus Vibrio nereis FUSOBACTERIALES ENTEROBACTERIALES CLOSTRIDIALES BACTEROIDALES ALTEROMONADALES Concentration en NaCl (gNaCl/L) 58 gNaClL-1 and 75 gNaClL-1 : une nouvelle Vibrionaceae Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse •9gNaClL-1 : Clostridium & Enterobacter. •% Clostridium & Enterobacter diminuent avec l’augmentation de la salinité •58 & 75 gNaClL-1 : l’abondance relative des Vibrionales atteint plus de 79 & 92% Guo et al, 2010 , , Trably et al, 2011; Quéméneur, 2011; Quéméneur, 2012 Pyroséquençage: Abondance relative (%) A / Fermentation en milieu salin
  19. 19. 21 Espèces isolées à partir d’eaux usées Conditions non salines Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse Oh et al, 2003 Vibrio A / Fermentation en milieu salin
  20. 20. 22 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives conclusionss intermédiaires Contexte Communauté microbienne de la fermentation Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques Pierra et al, International Journal of Hydrogen Energy, 2013 A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6
  21. 21. g/L 0.5 2.0 0.2 7.6 35.0 1.0 mL composition: Working electrode: Graphite plate Counter electrode: Platinium grid Reference electrode: SCE Temperature controlled system at 37 C Experimental conditions Electrode de travail : Plaque de graphite Electrode de référence : ECS Contre électrode : grille de Platine 2,5 cm « Anode » « Cathode » Platinium grid Temperature controlled system at 37 C Continuos stirring at 200 rpm Anaerobic sediments collected in Gruissan 23 Électrode de travail Électrode de référence Contre électrode U I 0,2V vs ECS Système à 3 électrodes (Demi-cellule) Température : 37°C U I I= f(t) Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives I J (A/m²) Cultures mixtes Matériel et Méthodes B1 / Paramètres abiotiques (pH, AGV)  Inoculum : sédiment de salin  35gNaCl/L
  22. 22. 24 Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse Desulfuromonas acetoxidans & Geoalkalibacter subterraneus : espèces majoritaires Desulfuromonas acetoxidans / Desulfuromonas spp Geoalkalibacter subterraneus Pyroséquençage des communautés des biofilms électroactifs : Enrichissement sur anode de souches dominantes pH 5,5 ou 7 Acides organiques Acétate (10mM) ou Acétate(5mM) + Butyrate (5mM) 2,2 A/m² 4,2 A/m² 6,7 A/m² 7,7 A/m² Enrichissements Desulfuromonas spp : 3 ± 2 /1000 Geoalkalibacter subterraneus : 2 ± 0 /1000 B1 / Paramètres abiotiques (pH, AGV)
  23. 23. 25 Sélection d’espèces majoritaires dans le biofilm électroactif quelles que soient les conditions de pH et de composition en substrat. Dominance ou co-dominance Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse Desulfuromonas acetoxidans : -Issue de sédiments marins -Bond et al., 2002 (0,16 A/m²) Geoalkalibacter subterraneus : -En culture mixte : 4,2 à 8,9 A/m² (Micelli et al., 2012) -Etude en culture pure (Carmona, Pierra et al., 2013, Badalamenti et al., 2013) : mécanisme de transfert direct Bond et al., 2002; Micelli et al., 2012; Carmona et al., 2013; Badalamenti et al., 2013 Espèces majoritaires B1 / Paramètres abiotiques (pH, AGV) Espèces minoritaires dans l’inoculum
  24. 24. 26 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Objectifs & Stratégie Contexte Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 => Construction du biofilm
  25. 25. D. acetoxidans G. subterraneus Conclusions & Perspectives Construction du biofilm Contexte Travaux de Thèse Existe-t-il une synergie entre Geoalkalibacter subterraneus et Desulfuromonas acetoxidans ? Lavage des cellules Lavage des cellules 27 Souches de collection
  26. 26. 28 100/0 80/20 50/50 20/80 0/100 Desulfuromonas acetoxidans Geoalkalibacter subterraneus 5,0 A/m² 1,9 A/m² Conclusions & Perspectives Construction du biofilm Contexte Travaux de Thèse
  27. 27. R1 R2 R3 Ratio d’inoculation D. acetoxidans / G. subterraneus 100/0 80/20 47/53 05/95% 0/100 Densité de courant maximale A/m² 1,9 3,1 5,8 4,4 5,0 Temps de latence (j) 40 20 15 2 4 Ratio final dans le biofilm D. acetoxidans / G. subterraneus 100/0 02/98 02/98 02/98 0/100 29 Conclusions & Perspectives Construction du biofilm Contexte Travaux de Thèse
  28. 28. 30 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives conclusionss intermédiaires Contexte Communauté microbienne de la fermentation Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Recherche d’une stratégie d’acclimatation de l’inoculum qui permettrait la formation de biofilms reproductibles B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 => Construction du biofilm
  29. 29. 31 Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives B2 / Nature et adaptation de l’inoculum Acetate CO2 Fe(III) Fe(II) e- 8 e- Acetate 2 CO2 8 H+ 4 H2O 8e- L’enrichissement sur Fe(III) : • améliore l’électroactivité après enrichissement d’un biofilm préformé (Wang et al., 2010) • diminue l’électroactivité du biofilm après 25 cycles d’enrichissement de boues anaérobies (Kim et al., 2005) Suivi des communautés microbiennes Objectifs
  30. 30. 32 4x 4x Sediments 4x 4x Etude de l’effet de l’enrichissement sur Fe(III) sur : • Les performances bioélectrochimiques • La structure de la communauté microbienne du biofilm et de la culture liquide E1 E2 E3 B0 B1 B2 B3 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives B2 / Contexte Nature et adaptation de l’inoculum Principe
  31. 31. 33 푄푚푎푥 퐶 = 푖 푡 푑푡 Anode CxHyOz CO2 e- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 10 20 30 40 J(A:m²) Temps (jours) 0 500 1 000 1 500 2 000 2 500 3 000 3 500 4 000 4 500 0 10 20 30 40 Q(C) Temps (jours) 퐶퐸 = 푛푒−푡푟푎푛푠푓é푟é푠 푛푒−푡ℎé표푟푖푞푢푒 (푠푢푏푠푡푟푎푡) Temps de latence Charge transmise : Qmax Rendement faradique : Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Matériel et Méthodes Vmax B2 / Nature et adaptation de l’inoculum
  32. 32. 1 étape d’enrichissement pour augmenter le rendement faradique de 30,4±4% à 99±7% et la vitesse de transfert d’électrons Dégradation des performances à la troisième étape d’enrichissement Augmentation du temps de latence Electroactivité du biofilm: de 1,6 to 4,5 A/m² Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte 34 B2 / Nature et adaptation de l’inoculum 0 5 10 15 20 25 30 35 0 100 200 300 400 500 B0 B1 B2 B3 Vmax (C/j) biofilms (dQ/dt)max (C/d) Lag Phase (d) Temps de latence (j) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% B0 B1 B2 B3 Rendement faradique (%) biofilms Transfert d’électrons
  33. 33. 35 • SSCP = technique d’empreinte moléculaire •1 espèce => 1 pic • Aire sous chaque pic => abondance relative de l’espèce dans la communauté microbienne Empreinte moléculaire Raclage du biofilm Centrifugation de la culture liquide Pyroséquençage 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Espèces Abondance relative (%) 1 2 3 4 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives B2 / Contexte Nature et adaptation de l’inoculum Matériel et Méthodes Temps d’elution Espèce 1 Intensité de fluorescence Espèce 2 Profil CE-SSCP
  34. 34. 4x 4x Sédiments 4x 4x E1 E2 E3 B0 B1 B2 B3 Travaux Contexte de Thèse Conclusions & Perspectives 36 B2 / Nature et adaptation de l’inoculum Structure des communautés microbiennes
  35. 35. Sediments Structures de communautés similaires (1 ou 2 espèces majoritaires) Forte simplification de la communauté microbienne Profils CE-SSCP E1 E2 E3 B0 B1 B2 B3 Travaux Contexte de Thèse Conclusions & Perspectives 37 Structure des communautés microbiennes B2 / Nature et adaptation de l’inoculum
  36. 36. Augmentation du temps de latence / emergence de Marinobacterium sp 0 20 40 60 80 100 B0 B1 B2 B3 Abondance relative (%) L’électroactivité du biofilm est améliorée avec l’apparition de Geoalkalibacter subterraneus au 1er enrichissement sur Fe(III) Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte 38 0 5 10 15 20 25 30 35 0 100 200 300 400 500 B0 B1 B2 B3 Vmax (C/d) biofilms (dQ/dt)max (C/d) Lag Phase (d) Temps de latence (j) Structure des communautés microbiennes B2 / Nature et adaptation de l’inoculum
  37. 37. Enrichissements sur Fe(III) Biofilms • Enrichissement sur Fe(III) : Geobacteraceae & Geoalkalibacter subterraneus • Enrichissement sur électrode : Geoalkalibacter subterraneus & Marinobacterium sp. • Sélection de Geoalkalibacter subterraneus en 1 cycle d’enrichissement • Cycles d’enrichissement répétés => émergence d’une autre Geobacteraceae => diminution des performances électroactives. Contexte Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives 39 Structure des communautés microbiennes B2 / Nature et adaptation de l’inoculum
  38. 38. 40 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Conclusions intermédiaires Contexte Communauté microbienne de la fermentation Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle B2 Nature et adaptation de l’inoculum A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 C Perturbations biotiques B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) => Construction du biofilm
  39. 39. 41 Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse Objectif C / Perturbations biotiques sur le biofilm
  40. 40. 42 pH6 pH7 pH8 pH7 Témoin CE-SSCP Ce (%) Jmax (A/m²) Conclusions & Perspectives C / Perturbations biotiques sur le biofilm Contexte Travaux de Thèse 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 25 30 35 Densité de courant J (A/m²) temps (j) RBC-1 RBC-2 RBC-3 RBC-4 Acétate Ajout de Biomasse Retrait électrodes (biofilm) Matériel et Méthodes 35gNaCl/L
  41. 41. Biomasse exogène CE (%) Jmax (A/m²) Cycle 1 Cycle 2 Cycle 3 Témoin CE 108% 88% 101% Jmax 9,3±0,1 9,4±0,5 9,2±0,6 pH6 CE 123% 93% 108% Jmax 9,8±1,0 9,4±1,2 5,7±0,1 pH7 CE 154% 168% 156% Jmax 7,7±0,2 10,8±1,3 4,1 pH8 CE 105% 132% 105% Jmax 9,6±0,8 8,4±0,9 5,4±0,5 Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse 43 Impact sur l’électroactivité •Diminution de jmax •Épaississement du biofilm Changement de communautés microbiennes ? C / Perturbations biotiques sur le biofilm
  42. 42. 44 pH8 Témoin Conclusions & Perspectives Contexte Travaux de Thèse Burmolle et al., 2006 Freguia et al., 2007 C / Perturbations biotiques sur le biofilm Quantités de bactéries équivalentes (qPCR) Épaississement du biofilm par Exopolymères (EPS) Transfert de substrat ralenti dans le biofilm Diminution de jmax Communautés microbiennes
  43. 43. 45 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Conclusions intermédiaires Contexte Communauté microbienne de la fermentation Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS A Fermentation en milieu salin : -pH 8 -pH 6 B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) => Construction du biofilm
  44. 44. 46 Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte Communauté microbienne de la fermentation Communauté microbienne électroactive en MEC Paramètres opératoires Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS Conclusions intermédiaires A Fermentation en milieu salin : -pH8 -pH6 B2 Nature et adaptation de l’inoculum C Perturbations biotiques B1 Paramètres abiotiques (pH, AGV) => Construction du biofilm
  45. 45. 47 CONCLUSION GENERALE Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS A partir d’un même inoculum de départ & en condition saline Communautés microbiennes différentes Activités différentes
  46. 46. Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS 48 PERSPECTIVES Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte •Interactions entre G. subterraneus & D. acetoxidans ? 100/0 80/20 50/50 20/80 0/100
  47. 47. Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS 49 PERSPECTIVES Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte •Interactions entre G. subterraneus & D. acetoxidans ? •Pré-acclimatation sur Fe(III) avec d’autres inocula 100/0 80/20 50/50 20/80 0/100
  48. 48. Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS 50 PERSPECTIVES Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte •Interactions entre G. subterraneus & D. acetoxidans ? •Pré-acclimatation sur Fe(III) avec d’autres inocula •Action des paramètres biotiques et abiotiques sur les communautés microbiennes en réacteur continu 100/0 80/20 50/50 20/80 0/100
  49. 49. Dominance systematique de G. subterraneus & D. acetoxidans Production de bioH2 par fermentation en milieu salin à pH8 Nouvelle Vibrionaceae Construction du biofilm en culture pure => dominance de G. subterraneus Stratégie d’enrichissement => Pré-acclimatation de l’inoculum en 1 cycle Couplage avec biomasse exogène issue de fermentation saline => Pas de contamination/production d’EPS 51 PERSPECTIVES Travaux de Thèse Conclusions & Perspectives Contexte •Interactions entre G. subterraneus & D. acetoxidans ? •Pré-acclimatation sur Fe(III) avec d’autres inocula •Action des paramètres biotiques et abiotiques sur les communautés microbiennes en réacteur continu •Orientation de la fermentation vers la production d’acétate 100/0 80/20 50/50 20/80 0/100 2 CH3COOH
  50. 50. 52 Nicolas BERNET, Eric TRABLY & Jury : E.LOJOU, P. FONTANILLE, C. GHOMMIDH, B.ERABLE, L PREZIOSZI-BELLOY & •Comité de thèse : A. BERGEL, T. BOUCHEZ •L’équipe défi H12 / ANR •Jean-Jacques GODON •Alessandro CARMONA, •Caroline RIVALLAND (Stagiaire Master 2) •Anaïs BONNAFOUS & •le LBE •ma famille, mes amis
  51. 51. 53 Merci de votre attention

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