L'Equipe Procédés Membranaires (EPM) consacre ses activités à des
recherches appliquées et à leur transfert vers le monde industriel où
interfèrent les exigences scientifiques, économiques et celles de la
confidentialité des sujets traités.
Les activités de l'équipe sont en forte progression et couvrent un large spectre : depuis la conception de nouvelles membranes et modules jusqu'au développement et à l'installation de nouveaux procédés membranaires industriels. L'objectif principal de l'équipe Procédés Membranaires est d'améliorer l'efficacité de ces procédés limitée par le colmatage et le coût de mise en œuvre, tout en apportant des solutions innovantes dans le traitement d’effluents spécifiques et la purification de composés de haute valeur ajoutée.
L’optimisation des procédés membranaires passe par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les activités de l’EPM se divisent en 6 axes de recherche inter-agissant entre eux :
- Bioréacteur à membranes (Benoit Marrot) - Caractérisation de membranes et Eau potable (Yvan Wyart) - Industrialisation de procédés et CFD (Philippe Moulin) - Propriétés de Transport et Métrologie (Jean Philippe Bonnet) - Traitement des effluents (Emilie Carretier) - Intensification de procédés (Mathias Monnot)
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Toute évolution des procédés ne peut reposer que sur la connaissance approfondie des problématiques qui les génèrent et des choix qui peuvent en découler. Les problématiques scientifiques évoquées sont complexes et multiples. Dans ce cadre, les activités de recherche sont pour la majorité en partenariat avec un industriel dans le cadre d’un contrat de collaboration de recherche. A partir d’une idée développée au laboratoire ou d’une problématique industrielle), il s’agit ici de travailler en partenariat industriels-EPM dans un cadre réaliste de variables opératoires.
Plate forme de 20 pilotes de filtration 1 pilote de perméation gazeuse 2 pilote de pervaporation 1 OI haute pression, NF, 3 pilotes de screening 9 pilotes de MF-UF 1 BRM 1 station de production d'eau potable 20m3.J-1 1 unité de purification d'eau 240m3.J-1 1 BRM industriel 1 pilote multi scales MF-UF
Partenaires industriels et académiques
Dernières Publications de l'équipe
2020
Clémence Cordier, Christophe Stavrakakis, Benjamin Morga, Lionel Degremont, Alexandra Voulgaris, et al.. Removal of pathogens by ultrafiltration from sea water. Environment International, Elsevier, 2020, 142, pp.105809. ⟨10.1016/j.envint.2020.105809⟩. ⟨hal-02891935⟩ Plus de détails...
Among water treatment processes, ultrafiltration is known to be efficient for the elimination of micro-organisms (bacteria and viruses). In this study, two pathogens were targeted, a bacterium, Vibrio aestuarianus and a virus, OsHV-1, with the objective to produce high quality water from seawater, in the case of shellfish productions. The retention of those microorganisms by ultrafiltration was evaluated at labscale. In the case of OsHV-1, the protection of oysters was validated by in vivo experiments using oysters spat and larvae, both stages being highly susceptible to the virus. The oysters raised using contaminated seawater which was then subsequently treated by ultrafiltration, had similar mortality to the negative controls. In the case of V. aestuarianus, ultrafiltration allowed a high retention of the bacteria in seawater with concentrations below the detection limits of the 3 analytical methods (flow cytometry, direct seeding and seeding after filtration to 0.22 µm). Thus, the quantity of V. aestuarianus was at least, 400 times inferior to the threshold known to induce mortalities in oysters. Industrial scale experiment on a several months period confirmed the conclusion obtained at lab scale on the Vibrio bacteria retention. Indeed, no bacteria from this genus, potentially harmful for oysters, was detected in permeate and this, whatever the quality of the seawater treated and the bacteria concentration upstream of the membrane. Moreover, the resistance of the process was confirmed with a stability of hydraulic performances over time for two water qualities and even facing an algal bloom. In terms of retention and resistance, ultrafiltration process was validated for the treatment of seawater towards the targeted pathogenic microorganisms, with the aim of biosecuring shellfish productions.
Clémence Cordier, Christophe Stavrakakis, Benjamin Morga, Lionel Degremont, Alexandra Voulgaris, et al.. Removal of pathogens by ultrafiltration from sea water. Environment International, Elsevier, 2020, 142, pp.105809. ⟨10.1016/j.envint.2020.105809⟩. ⟨hal-02891935⟩
Mathias Monnot, S. Laborie, G. Hébrard, N. Dietrich. New approaches to adapt escape game activities to large audience in chemical engineering: Numeric supports and students’ participation. Education for Chemical Engineers, Elsevier, 2020, 32 (6), pp.50-58. ⟨10.1016/j.ece.2020.05.007⟩. ⟨hal-02902064⟩ Plus de détails...
Mathias Monnot, S. Laborie, G. Hébrard, N. Dietrich. New approaches to adapt escape game activities to large audience in chemical engineering: Numeric supports and students’ participation. Education for Chemical Engineers, Elsevier, 2020, 32 (6), pp.50-58. ⟨10.1016/j.ece.2020.05.007⟩. ⟨hal-02902064⟩
Mathias Monnot, S. Laborie, G. Hébrard, N. Dietrich. New approaches to adapt escape game activities to large audience in chemical engineering: Numeric supports and students’ participation. Education for Chemical Engineers, Elsevier, 2020, 32 (6), pp.50-58. ⟨10.1016/j.ece.2020.05.007⟩. ⟨hal-02902064⟩ Plus de détails...
Gamification is a widespread phenomenon that relies on using game mechanics in other areas, such as the learning situation. One of the most exciting types of games in the late 2010s is escape games, where the principle is for the players to manage to escape from a room in which they are locked by finding hidden items and following a sequence of puzzles. The goal of using this type of game is to motivate/involve learners, to make them work and develop adaptability and responsiveness skills. Unfortunately, these escape games are only practiced in small groups, and the design is expensive and time-consuming. That is why cost-effective alternatives are proposed in this paper. They are either dematerialized, entirely based on a digital medium (smartphone/tablets/computer), or directly created by students, also with a digital medium, allowing integration into large classes, or at open house events.
Mathias Monnot, S. Laborie, G. Hébrard, N. Dietrich. New approaches to adapt escape game activities to large audience in chemical engineering: Numeric supports and students’ participation. Education for Chemical Engineers, Elsevier, 2020, 32 (6), pp.50-58. ⟨10.1016/j.ece.2020.05.007⟩. ⟨hal-02902064⟩
Cordier Clémence, C. Stavrakakis, L. Charpin, M Papin, K. Guyomard, et al.. Ultrafiltration to produce pathogen free water in shellfish farms. Water today, 2020, 4, pp.28-34. ⟨hal-02891915⟩ Plus de détails...
This study demonstrates that, whatever the quality of the seawater, the ultrafiltration process delivers disinfected water with a quality adapted to shellfish culture.
Cordier Clémence, C. Stavrakakis, L. Charpin, M Papin, K. Guyomard, et al.. Ultrafiltration to produce pathogen free water in shellfish farms. Water today, 2020, 4, pp.28-34. ⟨hal-02891915⟩
Jiaqi Yang, Mathias Monnot, Lionel Ercolei, Philippe Moulin. Membrane-Based Processes Used in Municipal Wastewater Treatment for Water Reuse: State-Of-The-Art and Performance Analysis. Membranes, MDPI, 2020, 10 (6), pp.131. ⟨10.3390/membranes10060131⟩. ⟨hal-02891720⟩ Plus de détails...
Wastewater reuse as a sustainable, reliable and energy recovery concept is a promising approach to alleviate worldwide water scarcity. However, the water reuse market needs to be developed with long-term efforts because only less than 4% of the total wastewater worldwide has been treated for water reuse at present. In addition, the reclaimed water should fulfill the criteria of health safety, appearance, environmental acceptance and economic feasibility based on their local water reuse guidelines. Moreover, municipal wastewater as an alternative water resource for non-potable or potable reuse, has been widely treated by various membrane-based treatment processes for reuse applications. By collecting lab-scale and pilot-scale reuse cases as much as possible, this review aims to provide a comprehensive summary of the membrane-based treatment processes, mainly focused on the hydraulic filtration performance, contaminants removal capacity, reuse purpose, fouling resistance potential, resource recovery and energy consumption. The advances and limitations of different membrane-based processes alone or coupled with other possible processes such as disinfection processes and advanced oxidation processes, are also highlighted. Challenges still facing membrane-based technologies for water reuse applications, including institutional barriers, financial allocation and public perception, are stated as areas in need of further research and development.
Jiaqi Yang, Mathias Monnot, Lionel Ercolei, Philippe Moulin. Membrane-Based Processes Used in Municipal Wastewater Treatment for Water Reuse: State-Of-The-Art and Performance Analysis. Membranes, MDPI, 2020, 10 (6), pp.131. ⟨10.3390/membranes10060131⟩. ⟨hal-02891720⟩
Mardi 10 Décembre 2019
- L'ultrafiltration pour une meilleure maîtrise de la qualité de l'eau dans les écloseries et nurseries conchylicoles / Soutenance de thèse de Clémence CORDIER
Doctorant : Clémence CORDIER
Date de la soutenance : Mardi 10 Décembre 2019 à 10:00 , amphithéâtre du Cerege - Technopôle de l'Arbois-Méditerranée
Résumé de la thèse :
La profession conchylicole est une activité phare du littoral français.
Les écloseries et nurseries, qui produisent des huîtres au stade
naissain pour les vendre aux professionnels proposent une méthode de
culture alternative en conditions contrôlées avec la possibilité de
maîtriser la qualité des eaux entrantes et sortantes. Au sein de ces
établissements, le traitement de l'eau devient donc un sujet essentiel
pour le maintien d'huîtres géniteurs, les élevages larvaires et la
production de microalgues fourrages. L'objectif de la thèse est de
développer l'ultrafiltration pour le traitement de l'eau dans ces
structures avec le but d'éliminer en amont les agents pathogènes et les
parasites pour la pérennisation des espèces et des cultures, mais aussi
pour le traitement de l'eau en aval qui doit aussi viser l'inactivation
de tout matériel biologique non endémique dans les zones de production
concernées. La fiabilité et la robustesse de l'ultrafiltration ont été
éprouvées à l'échelle semi industrielle et validées sur les différentes
matrices testées en optimisant les conditions opératoires, de nettoyage
mais aussi par l'utilisation d'un rétrolavage essoré. Une
biosécurisation des élevages est réalisée avec (i) la protection des
animaux du stade larvaire à adulte vis-à-vis d'agents pathogènes (virus
OsHV1 et bactérie Vibrio aestuarianus) (ii) la rétention des gamètes
d'huîtres dans les effluents, potentiellement à risque pour le milieu
marin, (iii) la mise en place d'un circuit d'eau purifiée réutilisée au
sein même des structures conchylicoles. La production d'algues a
également été améliorée par l'ultrafiltration permettant d'envisager un
transfert de technologie vers l'industrie.
Mots clés : Ultrafiltration, Conchyliculture, Biosécurisation, Réutilisation des eaux
Jury
Directeur de these
M. Philippe MOULIN
Université Aix Marseille - M2P2
CoDirecteur de these
M. Christophe STAVRAKAKIS
Plateforme expérimentale Mollusques Marins de Bouin - Ifremer
28 Février 2019
- Développement du Procédé de Pervaporation : Application à la Régénération de Solvants / Soutenance de thèse Thomas LA ROCCA
Doctorant : Thomas LA ROCCA
Date de la soutenance : Jeudi 28 Février 2019 à 10h / Grand Amphithéâtre du CEREGE, site de l'Arbois
Résumé de la thèse:
Cette étude se consacre au développement du procédé de pervaporation appliqué à la purification et à la régénération de solvants, principalement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Ce travail repose sur un triptyque : (i) le développement de membranes industrielles baptisées HybSi® et la compréhension du transfert de matière, (ii) l’utilisation de la spectroscopie proche infrarouge (PIR) pour le pilotage en ligne de la pervaporation et, (iii) la conception de la première unité semi-industrielle afin de faire le lien entre l’échelle laboratoire et industrielle.
Des expériences de purification de solvants à partir de mélanges hydro-organiques complexes, ont été menées afin de mettre en évidence les paramètres influents sur la performance. La température à un effet important sur le flux et la sélectivité tout comme le type et le nombre de composés présents. La spectroscopie PIR présente une grande précision même à très faibles concentrations et une excellente reproductibilité permettant ainsi de piloter le procédé. Enfin, la mise en eau et les premiers tests de déshydratation sur le pilote semi-industriel ont conforté l’intérêt du positionnement sur site industriel de la pervaporation.
