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Biotechnologies et Bioprocédés [Biotechnology and Bioprocess] (3BIO-BioTech)
Faculté des Sciences appliquées - école polytechnique / Brussels School of Engineering (Faculty of Applied Sciences) - Chimie et Science des matériaux (unité ULB730)

Nos recherches se situent dans le domaine des biotechnologies et des bioprocédés. Plus précisément, nous étudions et développons des procédés biotechnologiques de production de biomasses cellulaires, métabolites et bioénergies par fermentation aérobie et anaérobie et/ou valorisation des matières organiques résiduaires. Nos recherches se veulent à la fois fondamentales et appliquées. [Our researches are situated in the field of biotechnology and bioprocess. More precisely, we investigate and develop biotechnological processes for the production of cell biomass, metabolites and bioenergies based on aerobic or anaerobic fermentation and/or valorisation of residual organic materials. These researches are both fundamental and applied. ]



coordonnées / contact details


Biotechnologies et Bioprocédés [Biotechnology and Bioprocess]
tel +32-2-650.30.49/ 30.44, fax +32-2-650.35.75, serge.hiligsmann@ulb.ac.be
http://babylone.ulb.ac.be/
Campus du Solbosch, Campus du Solbosch, Bât U, porte D, niveau 5
CP165/61, avenue F.D. Roosevelt 50, 1050 Bruxelles

Pour en savoir plus, consultez le site web de l'unité.



responsable / head


Serge HILIGSMANN


composition / members


Frédéric CARLY Hosni SASSI


projets / projects


Développement de procédés de fermentation pour la production de biomasses cellulaires ou métabolites [Development of fermentation processes for production of cell biomass or metabolites]
Etudes en fioles et bioréacteurs pilotes. Suivi des paramètres physico-chimiques et biochimiques. Applications pour des microorganismes aérobies/anaérobies : bactéries, levures, moisissures. [Investigations in flasks and pilot-scale bioreactors. Monitoring of physico-chemical and biochemical parameters. Applications for aerobic/anaerobic microorganisms : bacteria, yeasts, fungis.]

Développement de procédés de valorisation de matières organiques résiduelles (d'origine domestique, agricole ou agro-industrielle) par biométhanisation [Development of waste-to-energy processes from residual organic material (household, agro-industrial, agricultural origin)]
Etude du potentiel méthanogène et de la cinétique de production du biogaz à partir de différentes molécules organiques (tests BMP et en biodigesteurs pilotes). Suivi des paramètres physico-chimiques et des métabolites intermédiaires (carbohydrates, acides, alcools, H2, CO2, ...). Dimensionnement à l'échelle industrielle. [Investigation of methane potential and biogas production kinetic from different organic molecules (BMP tests and in pilot-biodigesters). Monitoring of physico-chemical parameters and produces metabolites (carbohydrates, acids, alcohols, H2, CO2, ...). Industrial-scale dimensioning.]

Développement de bioréacteurs spécifiques pour étudier, modéliser et réduire les phénomènes cruciaux de transfert liquide-gaz associés à la production de biohydrogène par les bactéries du genre Clostridium [Development of specific reactor technologies to investigate, model and reduce the crucial bottleneck of liquid-gas H2 transfer in biohydrogen production by Clostridium bacteria]
L'hydrogène est considéré comme le vecteur énergétique du futur. Par ailleurs, la fermentation anaérobie réalisée par les bactéries du genre Clostridium est considérée comme la voie la plus prometteuse pour entrer en compétition avec les procédés actuels de production d'H2 par reformage de méthane d'origine fossile. Cependant des avancées majeures sont nécessaires pour améliorer le transfert Liquide-Gaz de l'hydrogène produit dans le milieu de culture liquide étant donné que des phénomènes de sursaturation d'un facteur 5 à 10 sont fréquemment observés dans les bioréacteurs comparativement aux conditions d'équilibre. Des bioréacteurs spécifiques sont étudiés pour améliorer le tranfert L/G et développer des modèles mathématiques précis et ainsi permettre une optimisation de ces procédés à différentes échelles et conditions opératoires. Différents substrats et substrats résiduels sont considérés. [Biohydrogen is considered as the future energy vector. Anaerobic dark-fermentation by Clostridium is the most promising way to compete with the current H2 production from fossil CH4 reforming. However major advancements are needed to improve Liquid-to-Gas transfer of the H2 produced in liquid culture medium since 5 to 10-fold supersaturation phenomena are frequently observed in bioreactors compared to the equilibrium conditions. Specific bioreactors are investigated to improve H2 L/G transfer and to develop accurate mathematical models and model-based optimization of this bioprocess at different scales and working conditions. Different substrates and residual substrates are considered.]

Développement d'un procédé optimisé de production de protéines recombinantes chez la levure non conventionnelle Yarrowia lipolytica [Setting up of an optimized recombinant protein production process in the non-conventional yeast Yarrowia lipolytica]
La production de protéines recombinantes par cultures de levures en bioréacteur est un procédé abondamment utilisé dans l'industrie biopharmaceutique. La maximisation des rendements de production nécessite l'obtention de cultures à haute densité cellulaire d'une part, et de maintenir des niveaux d'induction maximum sur une période la plus longue possible en modulant l'ajout de cet inducteur dans le milieu de culture, d'autre part. Tout ceci ne peut évidemment se faire sans le développement de procédés pour lesquels les conditions de culture sont maintenues dans un état optimal afin de garantir le respect de critères de qualité, de productivité et la reproductibilité inhérent à la production de ce type de molécules. Par le passé, de nombreux systèmes d'expression ont été développés et commercialisés. Bien que ces systèmes soient performants, ils présentent cependant certains désavantages technologiques et/ou certaines barrières à leur utilisation. Pour palier ces inconvénients, de nouveaux systèmes d'expression ont été développés chez des organismes alternatifs. Parmi ceux-ci, la levure Yarrowia lipolytica semble des plus prometteuse. En effet, cette levure au statut GRAS (Generaly Recognised As Save) est peu exigeante d'un point de vue métabolique et possède un forte capacité à synthétiser et excréter des protéines tant homologues qu'hétérologues. De plus, une étude approfondie de son génome et de sa physiologie a permis le développement de systèmes d'expression simples et efficaces. Toutes ces caractéristiques font de cette levure un modèle intéressant pour le développement de nouveaux procédés optimisés de production de protéines recombinantes.

Synthèse d'érythritol par la levure non-conventionnelle Yarrowia lipolytica à partir de glycerol issus de l'industrie du biodiesel [Erythritol synthesis by Yarrowia lipolytica from glycerol, a by product from the biodiesel industry]
L'objectif principal de ce projet vise la synthèse d'érythritol par la levure Yarrowia lipolytica à partir de glycérol issu de l'industrie du biodiésel. Plus précisément, il s'agira de mieux caractériser les voies de biosynthèse de l'érythritol chez cette levure et d'obtenir par ingénierie métabolique des mutants ayant une capacité accrue de production de ce composé. Un second objectif, plus technologique, consistera au développement d'un procédé robuste de production d'érythritol par culture en bioréacteur des mutants obtenus.

Développement d'un procédé de production de lipases immobilisées pour la synthèse de biocarburant [Development of a immobilized lipase production process for biofuel production]
Les biocarburants, tels que le biodiesel, sont considérés comme une alternative prometteuse aux sources d'énergies fossiles. Ils sont économiquement rentables et compatibles avec le développement durable. Ce projet se place dans ce contexte et visera le développement d'un procédé optimal de production de catalyseurs biologiques spécifique intervenant dans la synthèse des esters d'acide gras composant le biodiesel, à partir d'huiles et d'acides gras d'origine végétale ou microbienne. Une attention toute particulière sera portée quant au développement de procédés performants de production, de purification et de conditionnement de ces catalyseurs biologiques compatibles économiquement avec leur domaine d'application qu'est la synthèse de biodiesel.

Développement d'un procédé de production en bioréacteur d'additifs alimentaires à partir de glycérol par la levure non-conventionnelle Yarrowia lipolytica [Food-additive synthesis by Yarrowia lipolytica from raw glycerol]
Ce projet a pour ambition le développement d'un procédé biotechnologique de production d'additifs alimentaires par culture de la levure Yarrowia lipolytica en bioréacteur à partir de substrats à faible coût. Plus spécifiquement, l'érythritol et l'acide citrique, molécules édulcorantes et antioxydantes respectivement, seront synthétisés à partir de glycérol, sous-produit de la synthèse du biodiesel. Le premier axe de recherche du projet se focalisera sur la caractérisation, à un niveau fondamental, des effecteurs tels que les conditions de culture ou la composition physico-chimique du milieu, pouvant orienter ou faciliter la biosynthèse de ces deux composés. Un second axe qui se voudra plus technologique se focalisera sur le développement d'un procédé optimal de production en bioréacteur de ces deux composés selon différentes techniques de culture (chemostat, fed-bactch, batch, milieu solide). L'originalité de ce projet est de pouvoir combiner en un seul procédé la synthèse de deux molécules d'intérêts et ce à partir de sous-produits industriels à faible valeur ajoutée.



publications





collaborations


Dr Juan Pablo MARTINEZ,, INIA - Ministerio de Agricultura,, Instituto de Investigaciones Agropecuarias,, La Cruz, Región de Valparaiso,, Chili

Prof. Ph JACQUES, F DELVIGNE, P FICKERS, M ONGENA, Université de Liège - Gembloux Agro-Bio Tech,, Unité Bio-Industries,, Gembloux,, Belgique

Prof. Rémy GOURDON, Pierre BUFFIERE, Rémy BAYARD,, INSA - University of Lyon,, LGCIE-DEEP (Déchets, Eaux, Environnement, Pollution), Lyon,, France

Prof. Noreddine KACEM CHAOUCHE, Université des Frères Mentouri,, Laboratoire de Mycologie, de Biotechnologie et de l'Activité Microbienne (LaMyBAM),, Constantine,, Algérie

F WEEKERS,, ARTECHNO SA,, Parc Créalys,, Les Isnes,, Belgique

Prof. Philippe MAMBANZULUA NGOMA,, Université de Kinshasa,, Sciences pharmaceutiques et de base,, Kinshasa, RDC,



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Bioréacteur Sartorius Biostat C (15 litres) muni d'un contrôleur industriel DCU-3 pour la culture de microorganismes, analyseur de gaz (O2 et CO2, ABB), sonde Frings pour la mesure en ligne de méthanol et éthanol, sonde de turbidité pour la mesure en ligne de la biomasse

bioréacteur Sartorius Biostat B exclusive flow (2L) et biométhaniseurs

hottes à flux laminaire, centrifugeuses, autoclaves, incubateurs pour cultures en fioles agitées, HPLC-UV-RID (Agillent 1200 series), GC (Perkin Elmer), YSI 7100 analyser.

consultance dans le domaine des procédés industriels de fermentation aérobie et anaérobie et down-stream process associé

consultance dans le domaine des traitements in-situ de bioremédiation

gestion et valorisation énergétique de la fraction organique des déchets ménagers, agricoles, agro-industriels

étude et gestion de l'activité biologique dans les centres d'enfouissement technique (incl. pays à revenus faibles)



mots clés pour non-spécialistes / keywords for non-specialists


bioénergies bioprocédé industriel bioréacteur génie chimique microorganisme


disciplines et mots clés / disciplines and keywords


Bactériologie générale Bio-énergétique Biotechnologie Génie chimique Recherche énergétique Technologie de l'environnement, contrôle de la pollution

biodigesteur bioénergie biohydrogène biométhanisation bioreacteur bioréacteur clostridium déchet fermentation matière organique méthane microorganisme transfert gazeux


codes technologiques DGTRE


Bioénergétique Biotechnologie Génie chimique Protéines, enzymologie Technologie de la production