Contrat doctoral de 3 ans (CDD)
Date limite de candidature : 20 avril 2022
Prise d’effet du contrat : automne 2022

1. Description du projet de thèse
La gestion des eaux de ruissellement grâce aux dispositifs de biorétention/biofiltration (ouvrages végétalisés à sec sans lame d’eau permanente) est une approche prometteuse pour répondre durablement à l’essor urbain. La rétention des polluants véhiculés sous forme particulaire repose généralement sur des processus de filtration gravitaire à travers les couches de matériaux constitutifs des ouvrages, les propriétés physicochimiques de ces derniers régissant également la sorption des contaminants dissous (<0,45 µm) [1]. Néanmoins, la saturation progressive des substrats, la formation d'écoulements préférentiels et le relargage accentué de substances suite aux périodes de sécheresses peuvent diminuer les performances de biorétention, en particulier pour la fraction dissoute des contaminants. Les aléas climatiques et la multiplicité des micropolluants urbains ajoutent une pression supplémentaire sur les capacités « épuratoires » des biofiltres. Ce constat est aggravé par le fait que ces Solutions Fondées sur la Nature fonctionnent de manière passive, sans contrôle actif des flux hydriques qui permettrait éventuellement d'ajuster les temps de séjour, l'humidité des substrats ou un volume d'eau potentiellement stocké en fond de dispositif selon la typologie des événements pluvieux ou l'état hydrique des systèmes.
Les capacités épuratoires des biofiltres sont également étroitement liées à l'évolution du couvert végétal dont le développement racinaire modifie progressivement les flux d'eau et de matière au sein des systèmes (infiltration/évapotranspiration, absorption d'éléments/exsudation…). Les processus biogéochimiques résultant des interactions entre les plantes, les communautés microbiennes et les substrats sont susceptibles d'impacter le devenir des contaminants préalablement retenus, tout en faisant évoluer cet écosystème semi-ouvert vers des capacités épuratoires divergentes de son état initial [1].
Des travaux très récent ont indiqué de réelles possibilités d'amélioration des performances de biofiltration en régulant soit le temps de détention pour l'élimination de pathogènes [2], soit la teneur en eau des substrats pour la dissipation de substances azotées (via la création de zones anaérobies favorables à la dénitrification) [3]. A terme, le couplage systématique de SFN aux technologies de contrôle actif et leur intégration complète au réseau de gestion des eaux pluviales pourrait aussi permettre une meilleure adaptation des villes face au caractère stochastique des événements climatiques [4].
Dans ce contexte, la thèse visera à évaluer l'incidence du contrôle en temps réel de certains paramètres de fonctionnement caractéristiques des dispositifs de biorétention (temps de séjour, humidité des substrats, volume de stockage permanent anaérobie) sur la mobilité et le devenir des polluants. L'eau jouant à la fois un rôle de vecteur des contaminants et d'élément central pour l'accomplissement des processus biologiques, des modifications du fonctionnement hydraulique influenceraient nécessairement le devenir des polluants ainsi que l'évolution des communautés végétales et microbiennes. L’évolution de ces communautés sera donc caractérisée parallèlement par des approches empruntées à l’écologie fonctionnelle (diversité taxonomique, traits fonctionnels) afin d'affiner la compréhension des interactions régissant le fonctionnement des biofiltres, tout en identifiant des leviers d'amélioration potentiels de leur capacité de biofiltration. Enfin, l'implémentation de dispositifs pilotes (ex : jardins de pluie «contrôlés activement») en illustrera la faisabilité opérationnelle.
[1] Skorobogatov A, He J., Chu A., Valeo C., van Duin B., 2020. The impact of media, plants and their interactions on bioretention performance: a review, Science of the Total Environment, 715.
[2] Persaud P.P., Akin A.A., Kerkez B., McCarthy D.T., Hathaway J.M. 2019. Real time control schemes for improving water quality from bioretention cells; Blue-Green Systems Vol 1 No 1
[3] Shen, P., Deletic, A., Bratieres, K., McCarthy, D.T. 2020. Real time control of biofilters delivers stormwater suitable for harvesting and reuse. Water Research, 169, 115257.
[4] Wei D. Xu , Matthew J. Burns , Frédéric Cherqui & Tim D. Fletcher (2020): Enhancing stormwater control measures using real-time control technology: a review, Urban Water Journal

2. Compétences souhaitées
Les candidats devront avoir de solides compétences en sciences de l'environnement/écologie, un goût pour les approches appliquées et interdisciplinaires, ainsi que de très bonnes capacités rédactionnelles. Des connaissances en écologie fonctionnelle/écophysiologie végétale/phytoremédiation et/ou biogéochimie/microbiologie seraient appréciées. Des compétences en traitement statistique seraient un plus.
La maîtrise de l'anglais est requise.

3. Conditions d’accueil du projet de thèse
• Le doctorant sera employé du Cerema sur CDD doctorant de l’automne 2022 à l’automne 2025 (dates exactes à fixer avec le (la) doctorant(e))
• La rémunération sera d’environ 1500€ nets les deux premières années et 1700€ la troisième
• Le projet se déroulera majoritairement dans les locaux du Cerema à Nancy :
Cerema Est – Laboratoire de Nancy
71 rue de la Grande Haie, 54 510 Tomblaine
• Les dispositions permettront au doctorant de bénéficier de la formation de l’école doctorale d’inscription SIReNa (Sciences et Ingénierie des Ressources Naturelles) de l'Université de Lorraine.

4. Equipe d’encadrement du projet de thèse
• Le doctorant sera accueilli au sein de l’équipe de recherche TEAM du Cerema, dont le responsable est Ivana Durickovic.
• Le projet se déroulera sous la direction de Michael Danger du Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC) de l’Université de Lorraine (http://bddc.liec.univ-lorraine.fr/cv/DANGER%20M.htm).
• Le projet sera co-encadré par Didier Técher, chercheur dans l’équipe Cerema – TEAM (https://www.cerema.fr/fr/innovation-recherche/recherche/equipes/team-transferts-interactions-lies-eau-milieu-construit).

5. Modalités de candidature
Le candidat intéressé est invité à contacter au plus tôt l’encadrant Cerema de ce projet :
Didier Técher,
Cerema Est, Laboratoire de Nancy, 71 rue de la Grande Haie, 54 510 Tomblaine
didier.techer@cerema.fr
Tel 06.98.23.53.15
Contenu du dossier de candidature :
• le CV du candidat
• la copie de sa carte d'identité ou de son passeport
• les notes du master (a minima le master 1 si les notes du master 2 ne sont pas disponibles)
• la copie du dernier diplôme (maîtrise, diplôme d'ingénieur, master recherche si ce dernier est déjà soutenu).
• une lettre de motivation du candidat expliquant son intérêt pour le sujet (1 page recto-verso maximum).
• au moins un contact de personne pouvant recommander le candidat
Le candidat lui transmettra un dossier complet (contenu ci-dessus), par mél, avant le 20 avril 2022.

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: didier.techer@cerema.fr

Pout toute autre question, vous pouvez contacter sfecodiff@sfecologie.org.