Contexte.
La méthanisation est un procédé permettant de valoriser des déchets et effluents organiques par la production de biogaz riche en méthane, une énergie renouvelable. La méthanisation est en particulier employée depuis plusieurs décennies pour le traitement et la valorisation des boues de stations d’épuration urbaines. Le processus de méthanisation est catalysé par des communautés microbiennes complexes, qui sont donc le moteur du procédé. Ces communautés sont étudiées depuis une vingtaine d’années, grâce à l’avènement des outils d’écologie moléculaire basés typiquement sur le gène d’ARNr16S, puis, des technologies de séquençage à haut-débit. Les connaissances générées par ces études montrent qu’il existe une part significative de déterminisme dans la structuration et l’activité de ces communautés microbiennes, si bien que pour un type d’alimentation donné, tel que les boues de station d’épuration, il est possible d’identifier une communauté « core », composée de microorganismes présents dans la plupart des méthaniseurs de même type et responsables de la plupart de l’activité de bioconversion. Cela suggère, d’une part, que les études menées sur un cas spécifique ont néanmoins une portée relativement générale, et d’autre part, qu’il doit être possible de mettre en place un management microbien des méthaniseurs.
Sujet.
Dans ce contexte général, le stage proposé vise à suivre la dynamique des communautés microbiennes lors de la mise à l’arrêt de méthaniseurs mésophiles, et de la mise en service de méthaniseurs thermophiles, qui sont localisés sur la station d’épuration Seine Aval. Opérée par le SIAAP, il s’agit de la plus grande station d’épuration de la région francilienne. Le suivi sera réalisé grâce au séquençage des ADNr16S et ARNr16S, afin d’étudier la réponse des communautés microbiennes à la perturbation que représente la mise à l’arrêt du méthaniseur. Ces données seront mises en regard du suivi physico-chimique des méthaniseurs. De manière intéressante, il sera possible d’étudier l’arrêt et le démarrage de 3 méthaniseurs similaires. Si des réplicats de microcosmes ou pilotes de méthanisation peuvent aisément être établis en laboratoire, la possibilité de disposer de « réplicats » à l’échelle industrielle est très rare et représente un point fort du sujet. Plus spécifiquement, les échantillons auront été prélevés et congelés en amont du stage. Le stage consistera à extraire et doser les ADN et ARN des échantillons, puis à analyser les données de séquençage 16S et physico-chimiques, par des approches bioinformatiques puis biostatistiques, en utilisant des outils à la pointe de l’état de l’art. Les résultats obtenus permettront de mieux comprendre la réaction des communautés microbiennes lors de la mise à l’arrêt des méthaniseurs, et d’identifier d’éventuels biomarqueurs d’arrêt d’un méthaniseur ou de baisse de température. Le second volet permettra de caractériser la dynamique de structuration des communautés microbienne en conditions thermophiles.
Environnement.
Le stage sera réalisé au sein de l’unité INRAE PROSE (Antony, 92), dans le cadre d’un projet collaboratif du programme MOCOPEE.
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