Procédés Membranaires

Bioréacteur à membranes

Caractérisation de membranes et Eau potable

Industrialisation de procédés et simulations numériques

Intensification de procédés

Propriétés de Transport et Métrologie

Traitement des effluents

Application des procédés membranaires au milieu marin/aquaculture


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Equipe Procédés Membranaires
Présentation


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.

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. 
L’optimisation des procédés membranaires passe par une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu. Les activités de l’EPM se divisent en 6 thématiques transverses :

    - Bioréacteur à membranes (Benoit Marrot)
    - Caractérisation de membranes et Eau potable (Yvan Wyart)
    - Industrialisation de procédés et simulations numériques (Philippe Moulin)

    - Intensification de procédés (Mathias Monnot)

    - Propriétés de Transport et Métrologie (Jean Philippe Bonnet)
    - Traitement des effluents (Emilie Carretier)
    - Application des procédés membranaires au milieu marin/aquaculture (Clémence Cordier)


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Projets en cours

L'équipe développe de nombreux projets de recherche nationaux et internationaux financés par différents organismes ou partenariats industriels.

Responsable

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Annuaire personnel permanent

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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

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Equipements

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

Dernières Publications de l'équipe

  • Stacy Ragueneau, Camille Benard-Pardell, Clémence Cordier, Adeline Lange, Magalie Claeys-Bruno, et al.. Influence of seawater treatment by ultrafiltration and culture conditions on the biochemical composition of the diatom Odontella aurita. Algal Research - Biomass, Biofuels and Bioproducts, 2025, 91, pp.104207. ⟨10.1016/j.algal.2025.104207⟩. ⟨hal-05296601⟩ Plus de détails...
  • Adrien Magne, Emilie Carretier, Lilivet Ubiera Ruiz, Thomas Clair, Morgane Le Hir, et al.. Membrane separation between homogeneous palladium-based catalysts and industrial active pharmaceutical ingredients from a complex organic solvent matrix: First approach using ceramic membranes. Separation and Purification Technology, 2025, 359, pp.130442. ⟨10.1016/j.seppur.2024.130442⟩. ⟨hal-05042327⟩ Plus de détails...
  • Carla Kalakech, Asma Madmar, Emilie Gagnière, Géraldine Agusti, Denis Mangin, et al.. Monitoring of Paracetamol Solvent-Mediated Phase Transformation in Seeded Batch Crystallization Processes. Crystal Growth & Design, 2025, ⟨10.1021/acs.cgd.4c01650⟩. ⟨hal-05006905⟩ Plus de détails...
  • Mohammed Zine, Noureddine Touach, El Mostapha Lotfi, Philippe Moulin. Efficiency of an Ultrafiltration Process for the Depollution of Pretreated Olive Mill Wastewater. Membranes, 2025, 15 (3), pp.67. ⟨10.3390/membranes15030067⟩. ⟨hal-04961886⟩ Plus de détails...
  • J. Couleaud, A. Fabien, C. Cordier, V. Bebing, N. Cimetiere, et al.. Ultrafiltration and activated carbon to secure shellfish hatcheries. Separation and Purification Technology, 2025, 378, pp.134785. ⟨10.1016/j.seppur.2025.134785⟩. ⟨hal-05303944⟩ Plus de détails...
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Rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

29 octobre 2025 - Intégration des procédés membranaires dans la chaîne de production de microalgues / Soutenance de thèse de Stacy Ragueneau
Doctorante : Stacy RAGUENEAU

Date et lieu : mercredi 29 octobre à 9h00 dans l’Amphithéâtre du Cerege du Technopôle de l'Arbois-Méditerranée

Résumé : Les microalgues, capables de synthétiser des composés bioactifs variés, représentent une ressource prometteuse pour de nombreuses applications industrielles. Toutefois, leur production à grande échelle reste limitée par des contraintes biologiques, techniques et économiques. C’est dans ce contexte, que la société Innovalg a engagé une démarche innovante : intégrer les procédés membranaires dans la chaîne de production de trois microalgues marines : Odontella aurita, Phaeodactylum tricornutum et Dunaliella salina. Cette thèse, alliant génie des procédés et microbiologie marine, s’est concentrée sur trois étapes clés : (i) la purification de l’eau de mer par ultrafiltration pour la culture des microalgues, (ii) la récolte des microalgues par microfiltration et (iii) l’extraction de composés à haute valeur ajoutée. En conditions réelles de production et en comparaison de procédés conventionnels, quels que soient les volumes ou les microalgues ciblées, les procédés membranaires mènent à des croissances algales supérieures, des récupérations cellulaires amplifiées et une modification de la composition biochimique des microalgues. Ainsi, cette thèse souligne le potentiel des procédés membranaires pour améliorer la qualité et la rentabilité de la production de microalgues à grande échelle jusqu'à des TRL de 9.

Mots clés : procédés membranaires, production de microalgues, purification d’eau de mer, récolte, croissance et qualité algale.

Jury :
Sylvain GALIER, Président du jury, Professeur des Universités, Université de Toulouse
Estelle COUALLIER, Rapporteure, Chargée de Recherche, CNRS, GEPEA
João CRESPO, Rapporteur, Professeur des Universités, Université de Lisbonne
Filipa LOPES, Examinatrice, Professeure des Universités, Université Paris Saclay
Élodie NICOLAU, Examinatrice, Cadre scientifique, IFREMER
Philippe MOULIN, Directeur de thèse, Professeur des Universités, Aix-Marseille Université
Clémence CORDIER, Co-directrice de thèse, Maître de Conférences, Aix-Marseille Université
Magalie CLAEYS-BRUNO, Membre invité, Professeure des Universités, Aix-Marseille Université
Frédéric CHENIER, Membre invité, Cadre scientifique, France Naissain
27 octobre 2024 - Production of drinking water by low-pressure reverse osmosis / Hugo Taligrot PhD Defense
Doctorant : Hugo Taligrot

Date :  Wednesday November 27, 2024 at 9am in the Cerege Amphitheatre at the Technopôle de l'Arbois-Méditerranée

Abstract: Freshwater is essential for life, ecosystems and industry, but the intensification of human, agricultural and industrial activities is leading to high demand coupled with a decline in the quality of natural water. In the context of producing drinking water from natural freshwater, some pollutants are not completely stopped by conventional processes and can threaten public health, such as viruses and microplastics. Membrane processes are renowned for their ability to reduce effluent volumes while producing a very high quality permeate. The limitations of ultrafiltration, used for freshwater purification, in the face of the emergence, omnipresence or persistence of contaminants have led to attention being focused on low-pressure reverse osmosis (LPRO), recognised for its higher retention potential. This thesis aims to demonstrate (i) the potential of LPRO to produce high-quality drinking water from fresh water, while addressing the challenges associated with the retention of viruses and then microplastics, as well as (ii) the durability of the membranes. Finally, the stability of water quality in distribution networks will be studied in order to cover the supply chain. Although the literature indicates high viral abatement for LPRO, these results do not always reflect reality, as they are based on individual model viruses at concentrations much higher than those found in natural freshwater, in order to promote their detection in the permeate. In this study, concentration methods were developed to analyse large volumes of permeate at low virus concentrations, enabling the limit of quantification to be reduced and the performance of the LPRO process to be assessed. The LPRO process was studied on two scales (laboratory and semi-industrial) with regard to the retention of two pathogenic enteric viruses and a model virus, respectively an adenovirus (AdV 41), an enterovirus (CV-B5) and the bacteriophage MS2, at concentrations representative of those found in the environment. The concentration methods proved effective in treating the permeates from each LPRO pilot scale. The LPRO process achieves significant virus removal (6 log on average) at different scales, although total retention is not achieved. In-depth analysis of used LPRO spiral wound modules has suggested that viral retention defects may originate from the module’s O-rings and possibly its glue lines, but not from the membrane if it is intact. In fact, various defects were observed during the autopsy of the LPRO modules (folded or abraded membrane, presence of patches), which had a significant impact on performance. Analysis of the ageing of the spiral-wound modules revealed a reduction in membrane performance in terms of permeability and retention rate for monovalent (NaCl) and divalent (CaSO4) salts. However, the retention rate for microplastics (tested on polymethyl methacrylate beads) remained total, with reductions of over 7 log. Finally, water produced by LPRO and injected into a simulated distribution network showed reduced bacterial growth potential, with a lower concentration of active cells measured by flow cytometry and lower total organic carbon, compared with water produced by a conventional process or by ultrafiltration.

Keywords: low-pressure reverse osmosis, drinking water production, enteric viruses, microplastics, membrane ageing, biological stability

Jury:
Clémence COETSIER,    Reviewer,   AP, Paul Sabatier University
Jean Philippe CROUE,    Reviewer,   PR, University of Poitiers
Isabelle BERTRAND,      Examiner,  AP, University of Lorraine
Jean-Luc BOUDENNE,   President of the jury,   PR, Aix-Marseille University
Philippe MOULIN,           Thesis Supervisor, PR,   Aix-Marseille University
Mathias MONNOT,         Thesis Supervisor, AP,   Aix-Marseille University

Laurent MOULIN,            Guest Member, Head of R&D, Eau de Paris
Sébastien WURTZER,    Guest Member, Molecular and Emerging Pathogens Manager, Eau de Paris
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