Description du projet
test Les émissions riches en carbone des aciéries peuvent servir de matière première pour la production de bioénergie, tout en réduisant simultanément l’empreinte carbone de cette industrie, qui à elle seule représente 11% des émissions produites dans le monde et qui est le secteur industriel qui consomme actuellement le plus de charbon. En effet, les effluents gazeux générés par la production de fer et d’acier contiennent des quantités importantes de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde de carbone (CO2) et parfois aussi d’hydrogène (H2). Leur fermentation microbienne pour produire du gaz naturel renouvelable (GNR) par méthanation (réaction de Sabatier), ou encore de l’hydrogène, par la réaction du gaz à l’eau (water gas shift (WGS)), permet ainsi de produire deux vecteurs énergétiques pouvant remplacer une partie du charbon utilisé comme matière première et créer un cycle de réutilisation du carbone à l’intérieur même du procédé de métallurgie. Sur la base des résultats précédents, deux types de réacteurs pourraient être optimisés en vue de produire, des rendements et de taux de conversions concurrentielles.
L’optimisation du procédé sera basée sur les propriétés et avantages spécifiques à la biocatalyse de la biomasse enzymatique et microbienne. Le projet de recherche a pour objectif principal la conversion microbiologique des gaz résiduels riches en C1 issus de l’industrie sidérurgique en produits à faible teneur en carbone, mais vise également à atteindre des objectifs plus larges qui auront un impact sur d’autres secteurs, comme celui de la production, de la conversion et du stockage de l’énergie verte, celui du captage, de l’utilisation et du stockage du carbone, soutenant les politiques et les initiatives des plans climatiques canadiens et mondiaux. Les objectifs spécifiques du projet de maîtrise seront discutés avec le(la) candidat(e) lui(elle)-même, arrimant ses besoins, ses connaissances et ses motivations à ceux de l’équipe et du projet de recherche. Les travaux pourront impliquer notamment :
- L’étude de divers groupes de micro-organismes (hydrogénogènes carboxydotrophes, méthanogènes hydrogénotrophes, populations synécologiques, etc.) dans le but de déterminer les performances physiologiques, qui permettront une sélection optimale des biocatalyseurs. Les effets du pH, de la température et des concentrations de CO/CO2/H2 sur la cinétique des réactions seront également ratifiés en laboratoire.
- L’étude de la configuration de bioréacteurs et l’optimisation des processus, étant opérés dans un premier temps pour assurer des conditions stables et permettre le développement d’un biofilm, puis, dans un deuxième temps, avec des gaz synthétiques simulant ceux de l’industrie. Une évaluation complète du potentiel du réacteur (c.-à-d. activité volumétrique, transfert de masse, inhibition du CO, etc.) sera réalisée. Cela pourra aussi être complété par des analyses supplémentaires comme l’analyse technico-économique (TEA) ou la modélisation des bioprocédés.
- La validation du processus de production de biocarburants sera réalisée en utilisant des effluents industriels réels. Ils seront introduits dans les bioréacteurs au prorata de la capacité des inocula anaérobies et constitueront les réactifs des réactions du gaz à l’eau (WGS) et Sabatier. Les résultats expérimentaux concluront aussi sur la tolérance des biocatalyseurs à l’empoisonnement des contaminants et, respectivement, définiront les besoins de purification des gaz entrants.
L’équipe d’ingénierie des bioprocédés intègre les connaissances d’ingénieurs, de microbiologistes, de biochimistes et de biologistes moléculaires spécialisés dans la production de bioénergie à partir de résidus organiques par digestion anaérobie, fermentation et bioconversion des gaz, ainsi que dans le biotraitement écoénergétique des eaux usées industrielles et municipales par systèmes anaérobies. Cela donne accès à des techniques de pointe pour la conception et l’évaluation des processus, l’optimisation des opérations et l’évaluation du potentiel de production d’énergie, y compris les essais sur le terrain, tests à l’échelle, usines pilotes et prototypes.
Domaines de recherche
- Microbiologie
- Génie chimique
Date de début
Janvier 2022
Direction de recherche
- Philippe Constant, professeur, INRS
- Charles-David Dubé, agent de recherche, CNRC; professeur associé, INRS
Financement
L’étudiant(e) recevra un soutien financier.
Programme d’études
Maîtrise en microbiologie appliquée
Admissibilité
Être titulaire d’un baccalauréat ou l’équivalent en microbiologie, en biologie, en biochimie, en génie chimique, en agriculture ou autre domaine connexe, présenter un dossier académique avec une moyenne cumulative d’au moins 3,0 (sur 4,3) ou l’équivalent, ou posséder les connaissances requises, une formation appropriée et une expérience jugée pertinente. Une connaissance suffisante du français avant de commencer sa scolarité est exigée.
Lieu
Conseil national de recherches du Canada
6100, avenue Royalmount
Montréal, QC H4P 2R2
Soumission des dossiers
Les candidat(e)s intéressé(e)s peuvent soumettre leur dossier en utilisant le formulaire en ligne. Le dossier de candidature doit comprendre les documents suivants :
- une lettre d’intérêt,
- un CV complet, ainsi que les coordonnées de deux personnes pouvant être contactées pour fournir des recommandations.
Questions sur le projet
Charles-David Dubé
Courriel : Charles-David.Dube@nrc.ca
Téléphone : 514 226-5972