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Enseignement scientifique et technique - UP-18 Valo : Green Line Project - Use of biosourced functional molecules for food, chemistry, cosmetics or materials

Domaine > Productions durables, filières, territoires, Ingénierie des aliments, biomolécules et énergie, Ingénierie et santé : homme, bioproduits, environnement.

Descriptif

--- UE mutualisée avec le master européen Bioceb --- (enseignement en anglais)
La biomasse, végétale ou animale, constitue une source de molécules et d’assemblages moléculaires dont la diversité structurale et les propriétés fonctionnelles sont exploitées depuis longtemps dans les domaines alimentaires et non alimentaires, notamment à travers l’obtention d’ingrédients fonctionnels tels que des agents de texture (ex. épaissants et gélifiants), des pigments naturels ou des antioxydants. Après déconstruction des assemblages moléculaires et conversion éventuelle par des enzymes ou des micro-organismes (biotechnologies blanches), la biomasse peut également fournir des intermédiaires pour la chimie (ou synthons). Ces intermédiaires sont susceptibles de se substituer aux composés issus du pétrole pour la synthèse de produits d’usage courant (polymères, solvants, détergents, …). Parallèlement à la menace d'épuisement de la ressource pétrolière, l’évolution des réglementations relatives à la protection de l’environnement et de la santé de l’Homme ainsi que les préoccupations des consommateurs sont actuellement très favorables au développement de telles molécules d’origine agricole, dites bio-sourcées, pour des usages dans les secteurs de la chimie, des polymères, de l'énergie, de la pharmacie, de la cosmétique et de l’alimentaire. La production de ces molécules résulte d’un processus de bioraffinerie, en grande partie basé sur des opérations de fractionnement génératrices de valeur ajoutée. Des transformations chimiques et/ou biologiques (enzymatiques, microbiennes) peuvent éventuellement être utilisées pour développer de nouvelles fonctionnalités.
 
Différents thèmes seront proposés (sujets définis chaque année par l'équipe pédagogique, selon les demandes des commanditaires ou les projets dans lesquels les équipes de recherche d'AgroParisTech sont impliquées), à traiter par groupes de 6 à 8 étudiants (selon l'effectif total). Ces thèmes pourront couvrir différentes échelles (échelle moléculaire, échelle de l'unité de production ou du complexe de bioraffinerie), différents types de fonctions (agent de texture, molécule à activité biologique, molécules plateformes…) et différents secteurs d'application (alimentaire/nutrition, cosmétique, pharmaceutique, chimique, polymère). Certains thèmes pourront être définis en partenariat avec un acteur du milieu professionnel (industrie, centre technique, cabinet d'expertise …), d'autres par des membres des équipes de l'unité de recherche SAYFOOD, et d'autres seront réalisés en partenariat avec les étudiants du Master européen BIOCEB (dans le cadre du "Green Line Project" de ce Master). Selon les sujets, les étudiants évalueront des questions technologiques spécifiques et utiliseront des outils d'évaluation économique et environnementale de base pour un test préliminaire de faisabilité du concept.
Des groupes mixtes entre étudiants BIOCEB et éléves ingénieurs seront consitutés.
 
L'ensemble des cours lié à ce projet sera réalisée en anglais. Certaines interventions pourront être réalisées en français, selon les sujets et les intervenants.

Objectifs pédagogiques

L'objectif principal des projets proposés dans le cadre cette UE sera de mobiliser des connaissances de biochimie, microbiologie, génie des procédés et physico-chimie pour :
1) - concevoir ou optimiser des voies de valorisation pour des molécules d'origine végétale, constitutives de ressources agricoles, forestières ou marines, de co-produits de bioraffinerie ou d'industrie agro-alimentaire, ou encore de déchets ménagers (ex : son de blé, résidus de sucrerie, co-produits de la transformation des fruits, huiles usagées…)
- concevoir ou optimiser des procédés de production/extraction/purification de molécules présentant une structure ou une fonctionnalité donnée
Et/ou - concevoir ou optimiser des voies de transformation en prenant en compte la variabilité des ressources végétales dans la conception de cette voie de valorisation ;
2) évaluer le marché de ces molécules : débouchés, molécules concurrentes, atouts et faiblesses.
 
Un deuxième objectif sera d'être capable d'effectuer une analyse critique des voies techniques d'innovation ou d'amélioration proposées, en prenant en compte des aspects réglementaires, économiques et environnementaux. Une composante logistique pourra être intégrée dans le cas de certains projets axés sur la conception d'une unité de production.

180 heures en présentiel
réparties en:
  • Autre : 14
  • Travail personnel : 30
  • CM : 18
  • TD : 18
  • TP : 130

15 heures de travail personnel estimé pour l’étudiant.

effectifs minimal / maximal:

5/24

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

domaines ParisTech

Agro-Alimentaire, Biologie, Chimie, Développement durable, Economie-Entreprise, Environnement, Nutrition - Santé, Qualité - Sécurité.

domaines Saclay

Biodiversité, Agriculture et alimentation, Société, environnement.

Pour les étudiants du diplôme Ingénieur AgroParisTech

Deux ou trois thèmes sont proposés en début d'UC, selon l'effectif d'étudiants. Certains projets sont déjà menés dans le cadre du "Green Line Project" des étudiants du Master international Bioceb. En fonction de leur domaine de rattachement et de leur sensibilité, les étudiants ont la possibilité de choisir le thème sur lequel ils souhaitent travailler et l'axe qu'ils souhaitent approfondir. Chaque projet comprend un volet expérimental de format ajustable en fonction des objectifs du projet et des possibilités apportées par les laboratoires de l'école.

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les étudiants du diplôme Ingénieur AgroParisTech

Vos modalités d'acquisition :

Evaluation sur le déroulement du projet, sur le rapport final et sur la restitution orale.

Le coefficient de l'UE est : 1

Pour les étudiants du diplôme Accueillis cursus ing 2e et 3e année (erasmus et école)

Vos modalités d'acquisition :

Evaluation sur le déroulement du projet, sur le rapport final et sur la restitution orale.

Le coefficient de l'UE est : 1

Pour les étudiants du diplôme Accueillis IAE forestiers (ingénieurs de l'Institut Agro Dijon)

Vos modalités d'acquisition :

Evaluation sur le déroulement du projet, sur le rapport final et sur la restitution orale.

Le coefficient de l'UE est : 1

Programme détaillé

A titre d’exemple, quelques-uns des sujets de projets proposés les années précédentes :

1) obtention d’une émulsion naturelle à partir de graines oléagineuses (production de l’émulsion à l’échelle laboratoire et pilote, étude de la stabilité physico-chimique et microbiologique, formulation d'une crème cosmétique) ;

2) obtention d’acide férulique et bioconversion en composés d’arômes et synthons à partir de co-produits agricoles ;

3) obtention de dérivés furaniques pour la chime par extraction, hydrolyse et conversion des hémicelluloses

4) production d'acide 3-hydroxypropionique par voie microbienne et récupération sélective par un procédé adapté

5) valorisation de co-produits d'industrie agro-alimentaire pour la confection de matériaux d'emballage bio-sourcés et biodégradables.

L’UE comprendra une séquence introductive de présentation des thèmes. Les équipes pédagogiques d'encadrement seront définies en fonction des thèmes choisis. D’éventuels partenaires extérieurs pourront être associés à certains projets. Après répartition des étudiants dans les différents thèmes, chaque groupe d’étudiants sera pris en charge par une équipe pédagogique permettant de définir de façon interactive les objectifs et les moyens à mettre en œuvre pour répondre à la question posée. Des essais expérimentaux à l’échelle du laboratoire ou à l’échelle pilote pourront être effectués en fonction des besoins et du thème considéré. A côté des essais expérimentaux, les étudiants auront à effectuer l’analyse de données bibliographiques et à rechercher par eux-mêmes des informations, notamment auprès de partenaires extérieurs. Des séances communes à l’ensemble des groupes permettront d’aborder sous forme de travaux dirigés les volets économiques et environnementaux. 

 

Contenu :

- Essais expérimentaux au laboratoire et/ou sur pilote, si le projet s'y prête

- Travaux dirigés

- Conférences d'experts en lien avec le thème ou de domaines utiles pour une connaissance diversifiée des secteurs

- Rencontre de terrain avec des partenaires extérieurs

- Réunions pour effectuer des points d’avancement

- Restitution sous forme d’un rapport et d’un exposé oral en présence d’intervenants extérieurs (ex : jeu de rôle mimant une réunion projet en entreprise et mobilisant les étudiants des autres groupes).

 

Mots clés

biomolécules, bioraffinerie, bilan carbone, biotechnologies blanches, fractionnement, extraction, propriétés fonctionnelles, activité biologique, synthons, polymères, innovation

Méthodes pédagogiques

Réalisation d'un projet en groupe soutenu par des interventions ponctuelles, TD, travail bibliographique et expérimental
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