Data science et prédiction des émissions de N₂O lors du compostage

INRAE; Narbonne; On-site; EUR 7,800 - 12,000; Part time

Job summary

INRAE à Narbonne propose un stage de Master 2 en science des données pour concevoir et évaluer une approche data-driven de prédiction des émissions de N₂O lors du compostage. Vous consoliderez des données expérimentales et contribuerez à l’élaboration de modèles simples et robustes.

Vous effectuerez une revue bibliographique, harmoniserez les jeux de données et explorerez les relations entre substrats et conditions opératoires en vue de recommandations pour SLAM-Compost.

Qualifications

• Formation Master 2 en science des données, statistiques appliquées ou génie des procédés avec une forte composante analyse de données.
• Compétences en programmation scientifique (Python et/ou R) et traitement de données.
• Anglais scientifique requis (lecture/rédaction).

Responsibilities

• Consolider la revue bibliographique et synthétiser les déterminants des émissions de N2O et les méthodes utilisées pour les prédire.
• Rassembler et harmoniser jeux de données expérimentaux, vérifier les unités et documenter les provenance.
• Analyser les relations entre émissions et substrats/conditions opératoires; sélectionner variables explicatives.
• Établir des modèles simples puis tester des méthodes ML comme Random Forest ou gradient boosting.
• Évaluer les performances et les incertitudes, proposer des améliorations et faire des visualisations.
• Produire des scripts Python/R reproductibles et documenter les traitements et la restitution.

Skills

Python

R

Education

Master 2 en science des données / statistiques appliquées

Job description

Présentation INRAE

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.

Environnement de travail, missions et activités

Présentation du LBE

Le Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (LBE) est une unité propre de recherche du centre Occitanie-Montpellier de l’Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’alimentation et l’Environnement (INRAE), située à Narbonne. Les recherches menées au LBE visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale qui consiste à valoriser les résidus, déchets, effluents organiques ainsi que certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendement et fertilisant organique) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire. Symbolisées par la production de bioénergies (eg., via le biométhane et le biohydrogène par des écosystèmes anaérobies), les recherches du LBE cherchent à traiter et/ou valoriser les rejets organiques, qu'il s'agisse d’effluents liquides (agroalimentaires en particulier), de résidus solides (résidus agricoles, déchets ménagers et boues issues des stations d'épuration) ou de biomasses spécifiques telles que les micro-algues ou les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE). Cette valorisation se décline en intégrant explicitement les contraintes d'innocuité sanitaire (eg., liées à la présence de résidus pharmaceutiques, de détergents et/ou de pathogènes…). L’ensemble de ses recherches couvre un très large spectre de compétences disciplinaires : microbiologie, écologie microbienne, génie biologique, génie des procédés, modélisation, automatique et transfert industriel. Le LBE bénéficie d’une implantation de 4757 m² de surface, dont 1882 m² de halle expérimentale, et d’un équipement scientifique et analytique permettant la mise en place et le suivi d'expérimentations à différentes échelles.

Contexte scientifique

La valorisation des résidus organiques par compostage contribue au recyclage de la matière organique et des éléments fertilisants, mais s’accompagne d’émissions gazeuses, notamment d’ammoniac (NH₃), de méthane (CH₄) et de protoxyde d’azote (N₂O). Le N₂O est un gaz à effet de serre dont les émissions dépendent de multiples facteurs : nature et composition des matières premières, disponibilité de l’azote, humidité, aération, température et conditions de conduite du compostage.

Objectifs

• L’objectif principal est de concevoir et d’évaluer une première approche data-driven de prédiction des émissions de N₂O au cours du compostage à partir de données expérimentales disponibles. Il s’agira d’identifier les variables explicatives pertinentes, de comparer des méthodes statistiques et de machine learning adaptées à la quantité et à la structure des données, puis de quantifier leurs performances, leur robustesse et leurs limites de généralisation.
• Le résultat attendu est un prototype reproductible (scripts, données structurées et documentation) permettant, selon les données disponibles, de prédire un indicateur d’émission de N₂O, notamment les émissions cumulées, et d’en apprécier les incertitudes. Un objectif complémentaire, traité selon l’avancement du stage, sera de contribuer à enrichir et fiabiliser la base de données des substrats de SLAM-Compost, notamment les caractéristiques physicochimiques et les paramètres de biodégradabilité du carbone et de l’azote.

Missions et activités

• Consolider la revue bibliographique existante : sur la base de données déjà recensées dans la littérature, le ou la stagiaire pourra mettre à jour les données en synthétisant les principaux déterminants des émissions de N₂O lors du compostage et les méthodes statistiques ou d’apprentissage automatique déjà mobilisées pour les prédire.
• Traitement et structuration des données : recenser les jeux de données expérimentales disponibles, harmoniser les variables, vérifier les unités, documenter leur provenance, gérer les valeurs manquantes et explorer la variabilité entre essais et substrats.
• Analyse exploratoire : étudier les relations entre émissions de N₂O, caractéristiques des substrats et conditions opératoires ; sélectionner des variables explicatives en fonction de leur disponibilité et de leur pertinence scientifique.
• Développement de modèles : établir des modèles de référence simples puis tester, selon la taille des données, des méthodes de machine learning telles que Random Forest ou gradient boosting.
• Évaluation et interprétation : définir une stratégie de validation adaptée à des données issues d’essais distincts, comparer les performances, analyser les incertitudes et les facteurs influents, identifier les limites d’extrapolation.
• Restitution et transférabilité : produire des scripts Python ou R (selon la préférence du candidat) reproductibles, une documentation des traitements, des visualisations et des recommandations pour une intégration ultérieure dans SLAM-Compost.
• Mission secondaire, selon l’avancement : consolider la base de données des substrats (caractéristiques physicochimiques, biodégradabilité C/N, traçabilité des valeurs et bibliographie associée).

Master/Ingénieur (Bac+5)

• Formation académique : Étudiant(e) en Master 2 ou en dernière année d’école d’ingénieurs, avec une spécialisation en science des données (data science), statistiques appliquées, informatique ou génie des procédés avec une forte composante en analyse de données. Un intérêt pour les bioprocédés et les problématiques environnementales serait apprécié.
• Compétences : bonnes bases en programmation scientifique (Python et/ou R), statistiques appliquées et traitement de données.
• Qualités : autonomie, rigueur scientifique, esprit critique, organisation, capacités d’analyse et de rédaction ; aptitude au travail collaboratif et aux échanges avec des équipes pluridisciplinaires.
• Langue : anglais scientifique (lecture, rédaction et échanges professionnels).

Votre qualité de vie à INRAE

• Environnement de recherche : accès aux équipements analytiques et aux installations expérimentales mutualisées du LBE.
• Accompagnement et formation : intégration dans une équipe pluridisciplinaire et appui scientifique des personnels du LBE, en collaboration avec INRAE OPAALE (Rennes) et le CIRAD (Montpellier).
• Réseaux de collaboration : vous pourrez collaborer avec une équipe dynamique de chercheurs et de partenaires industriels, tant au niveau national qu'international.
• Moyens de recherche : accès aux équipements expérimentaux et analytiques, aux logiciels et aux moyens nécessaires à la réalisation des travaux, dans le cadre des ressources du projet.
• Ambiance de travail : Vous ferez partie d'une équipe compétente. Vous travaillerez dans un environnement dynamique où règne une atmosphère de bienveillance et de respect. Les agents n’hésitent pas à travailler ensemble pour trouver des solutions innovantes en matière d’environnement durable.
• Excellentes conditions de travail : 2,5 j de congés par mois, accès à des restaurants collectifs bon marché ; accès à des installations sportives sur site ; temps ensoleillé.

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