Caractérisation d’intrants de méthanisation et évaluation de leur influence sur la minéralisation de l’azote

INRAE; Narbonne; Sur place; EUR 7 600 - 9 600; Plein temps

Résumé du poste

Le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (INRAE) à Narbonne lance un stage de 6 mois dans le cadre d’une thèse CIFRE (ANRT) réalisée en collaboration avec ENGIE Lab CRIGEN pour optimiser la gestion de l’azote en méthanisation.

Vous mènerez des expérimentations sur la minéralisation de l’azote, assisterez à la mise en place de bioréacteurs batch et réaliserez des analyses (GC, HPLC). Début prévu le 01/02/2027, rémunération 4,5 €/h net pour 35h/semaine.

Qualifications

• Master/Ingénieur (Bac+5) ou équivalent.
• Étudiant.e en deuxième année de master ou dernière année d’école d’ingénieur.
• Compétences en génie des procédés/bioprocédés; notions en analyses statistiques et analyses de données (RStudio, Python).

Responsabilités

• Analyse de l’état de l’art sur l’effet des intrants et leurs caractéristiques sur la minéralisation de l’azote en méthanisation.
• Caractérisations physico-chimiques d’intrants de méthanisation (fractionnement de matière, analyse du carbone et des éléments).
• Mise en place et suivi de bioréacteurs batch (système manuel et/ou automatisé).
• Analyses de la composition du biogaz (GC).
• Dosage de métabolites (GC, HPLC, analyseurs d’ions).
• Analyse et traitement de données expérimentales (statistiques).

Connaissances

Génie des procédés

Bioprocédés

Statistiques

R Studio

Python

Anglais technique

Français courant

Formation

Master/Ingénieur (Bac+5)

Outils

GC

HPLC

Analyseurs d’ions

Description du poste

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales , implantées dans 18 centres sur toute la France.INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Présentation du LBE

LeLaboratoiredeBiotechnologiedel'Environnement(LBE)estuneunitéderecherche du centre Occitanie-Montpellier de l’INRAE, située à Narbonne. Les recherches qui y sont menées visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale en mobilisant des systèmesbiotechnologiquespourvaloriserlesrésidus,déchets,effluentsorganiquesainsique certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendements et fertilisants organiques) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire.

ENGIER&Idisposede3centresderecherchedontENGIELabCRIGEN,quiestlecentre de R&D dédié aux nouvelles énergies (hydrogène, biogaz et GNL), aux nouveaux usages de l’énergie dans les villes, bâtiments et industries de demain, et aux technologies émergentes (sciencesinformatiques,IA,drones,robots,nanotechnologiesetcapteurs).ENGIELabCRIGEN conduit des projets de R&D et développe des pilotes pour les entités opérationnelles et corporate d’ENGIE et les clients externes. Situé en région parisienne, il compte 190 collaborateurs. Sa valeur ajoutée réside dans l'innovation, la transformation des idées et des connaissancesscientifiquesenapplicationsindustrielleséprouvéesouenoffrescommerciales différenciantes.

Contexte scientifique

Dans le contexte actuel de crise environnementale, la valorisation des résidus organiques en produits d’intérêts constitue un levier majeur pour réduire notredépendance aux ressources fossiles. Un des procédés les plus utilisés à grande échelle pour valoriser ces matières est la méthanisation, aussi appelée digestion anaérobie. Ce procédé permet la production de biogaz lors de la décomposition de la matière organique par différents microorganismes en absence d’oxygène. Le biogaz, majoritairement composé de dioxyde de carbone et de méthane, peut être valorisé pour produire de l’électricité et de la chaleur, ou épuréafind’injecterlebiométhanedansleréseaudegaznatureloul’utiliserencarburant.De plus,lamatièrerésiduelle(appeléedigestat)contient,enplusducarbonerésiduel,del’azote, duphosphoreetdupotassiumquisontdesélémentsessentielsàlacroissancedesplantes.Le digestatpeutêtrevaloriséenfertilisantorganiqueagricoleetpermettreainsiunretourausol delamatièreorganiqueetdecesnutrimentsenalternativeauxengraissynthétiquesd’origine fossile.

L’azote joue un rôle clé : il est apporté sous forme organique par les intrants puis minéralisé en azote ammoniacal au cours de la méthanisation. La gestion de cette forme d’azote est un enjeu de performance des procédés : l’azote ammoniacal est essentiel à la croissance des microorganismes, mais peut également être inhibiteur de la production de biogazàfortesconcentrations.Deplus,ils’agitd’unproduitd’intérêtpourlavalorisationdes digestats en fertilisants agricoles, puisqu’il est directement assimilable par les plantes. La gestion de l’azote présente également un enjeu environnemental de la filière de méthanisation : lors du stockage des digestats avant leur valorisation agricole, une forte concentration en azote ammoniacal combinée à un pH alcalin peut provoquer des pertes importantes d’azote sous forme d’ammoniac, précurseur de particules fines. Enfin, si le digestatn’estpascorrectementutilisédanssesapplicationsagricoles,unsurplusd’azotepeut participer à l’eutrophisation des milieuxaquatiques.

Plusieurs facteurs peuvent influencer la production d’azote ammoniacal lors de la minéralisation de la matière organique, en particulier les caractéristiques physico-chimiques des intrants, la température et le pH. Cependant, le suivi, le contrôle et la prédiction des concentrations en azote ammoniacal restent des défis majeurs pour les unités de méthanisation industrielles, qui utilisent des intrants de composition variable en fonction de leurs disponibilités et des saisons. Ainsi, une meilleure compréhension des processus influençant la minéralisation de l’azote en méthanisation est nécessaire pour optimiser cette filière.

Ce stage est proposé dans le cadre d’une thèse Cifre (ANRT) réalisée en collaboration entre le ENGIE Lab CRIGEN et le LBE INRAE pour optimiser la gestion de l’azote en méthanisation afin de limiter les pertes de performances tout en améliorant la valeur fertilisante des digestats. Dans ce contexte, l’objectif du stage est d’améliorer la compréhension de la minéralisation de l’azote en fonction des caractéristiques des intrants utilisés en méthanisation.

Après avoir réalisé un état de l’art sur le sujet, plusieurs intrants et/ou mélanges d’intrantsserontutiliséslorsdetestspermettantladéterminationdupotentielméthanogène etdupotentieldeminéralisationdel’azote.Ceprotocole,établiaucoursdelathèse,est réalisé en mode batch et permet le suivi de la production de biogaz et d’azote ammoniacal afin de déterminer la minéralisation du carbone et de l’azote organique. Outre le screening des intrants, l’effet de la température pourra être étudié en réalisant des expérimentations enconditionsmésophileetthermophile,etdesprélèvementsmicrobiologiquespourrontêtre réaliséspourévaluerl’impactdescommunautésmicrobiennessurlaminéralisationdel’azote. En parallèle, une caractérisation fine des propriétés physico-chimiques des intrants sera conduite. En particulier, une méthode de fractionnement de la matière organique couplée à l’analyse de la composition chimique des différentes fractions permettra d’estimer l’accessibilité et la biodisponibilité des différents constituants azotés et carbonés. Des analysesdedonnéespermettrontd’évaluerlesrelationsentrelescaractéristiquesdesintrants et les potentiels mesurés au cours de essais expérimentaux afin de mieux comprendre les mécanismes clés mis en jeu lors de la minéralisation de l’azote et ainsi prédire l’azote ammoniacal présent dans les digestats deméthanisation.

Missions et activités

• Analyse de l’état de l’art sur l’effet des intrants et leurs caractéristiques sur la minéralisation de l’azote enméthanisation
• Caractérisations physico-chimiques d’intrants de méthanisation (fractionnement de matière,utilisationdekitsdedosagedel’azoteetdelademandechimiqueenoxygène, analyse ducarbone)
• Mise en place et suivi de bioréacteurs batch (système manuel et/ouautomatisé)
• Analyses de la composition du biogaz(GC)
• Dosage de métabolites (GC, HPLC, analyseurd’ions)
• Analyse et traitement de données expérimentales(statistiques)

Formations et compétences recherchées

Master/Ingénieur (Bac+5)

• Etudiant.e en deuxième année de master ou dernière année d’écoled’ingénieur.
• Compétences en génie des procédés/bioprocédés. Des notions en analyses statistiques et analyses de données (RStudio, Python) sont unplus.

Qualitésattendues:rigueur,enthousiasme,goûtpourl’expérimentationen

laboratoire, capacité d’analyse et de synthèse de données scientifiques.

• Langue : français courant et anglais technique (lecture de publicationsscientifiques).

Qualité de vie au LBE

Équipe dynamique, coopération entre stagiaires, doctorants, post-doctorants et chercheurs, atmosphère bienveillante et familiale, accès à des installations sportives sur site, temps ensoleillé, Méditerranée à proximité.

Les personnes accueillies à INRAE, établissement public de recherche, sont soumises aux dispositions du Code de la fonction publique notamment en ce qui concerne l’obligation de neutralité et le respect du principe de laïcité. A ce titre, dans l’exercice de leurs fonctions, qu’elles soient ou non au contact du public, elles ne doivent pas manifester leurs convictions, par leur comportement ou leur tenue, qu’elles soient religieuses, philosophiques ou politiques. > En savoir plus : site fonction publique.gouv.fr

Référence de l'offre

• Durée :6 mois
• Début du contrat :01/02/2027
• Rémunération :4,5€ / h (net) - Contrat de stage en 35h
• N° de l'offre :OT-30637

Le centre

Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement