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Recoules, Loïc. Biocapteur pour la surveillance de la qualité de l'eau. Application aux eaux pluviales et de stations d'épurations

Recoules, Loïc (2015). Biocapteur pour la surveillance de la qualité de l'eau. Application aux eaux pluviales et de stations d'épurations.

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Résumé en francais

Ces dernières années, de nouvelles règlementations concernant la protection environnementale ont vu le jour, notamment avec la Directive Cadre sur l'Eau proposée en 2000. Celle-ci impose des normes de plus en plus contraignantes sur les rejets des systèmes d'assainissement dans les milieux récepteurs. Ces rejets sont d'autant plus conséquents que les évènements pluvieux sont plus intenses, causes du changement climatique, et que la population augmente comme le souligne le Plan National Santé Environnement (2009-2013). Le test de la Demande Biologique en Oxygène (DBO) est à ce jour le plus largement utilisé pour répondre à ces normes. Cependant, sa durée de réalisation ne permet pas aux gestionnaires de systèmes d'assainissement d'anticiper les pics de pollution, et de rétroagir sur le procédé d'assainissement avant déversement dans le milieu récepteur. De plus, ce test normalisé utilise un inoculum bactérien, issu de l'environnement, contenant différentes souches dont la diversité et la concentration est inconnue. Ceci ne permet pas, alors, d'avoir une bonne reproductibilité sur la mesure de la DBO. C'est donc dans ce contexte de protection environnementale que le projet BIOGUARD, issu d'une entente entre la recherche académique et les industriels du domaine, se positionne. Dans le cadre de ces travaux de thèse, nous avons développé des outils et méthodes permettant de réduire à la fois le volume d'échantillon utilisé pour la mesure par une approche d'intégration microsystème, et à la fois la durée de l'analyse par une optimisation du processus de biodégradation par les bactéries, et par une approche de modélisation mathématique. Deux types de capteurs optiques ont été utilisés, le premier permettant de mesurer l'oxygène dissous, et le second permettant de mesurer l'activité bactérienne. Ces deux capteurs ont été intégrés dans des dispositifs microfluidiques en technologie verre-PDMS, qui est une technologie tout à fait adapté à ce type de recherche du fait de sa biocompatibilité, de sa simplicité de mise en œuvre et de sa grande adaptabilité. L'une des innovations de ce projet est de proposer un biocapteur combinant les réponses de plusieurs souches bactériennes spécifiquement choisies afin d'augmenter la précision et la reproductibilité de la mesure. Lors de nos expériences, cependant, une seule souche bactérienne sera utilisée. Une étude des facteurs d'influence a été mené afin d'observer les changements du comportement bactérien. Avec les résultats expérimentaux obtenus, nous avons tenté d'expliquer ces changements par une approche mathématique, en utilisant des modèles théoriques de croissance bactérienne, dans le but de prédire la valeur de la DBO. Enfin, un prototype macro-fluidique, basé sur une seule souche bactérienne, réutilisable et automatique a également été développé dans le but de proposer une architecture fluidique simple que l'on pourrait alors dupliquer pour l'utilisation de la totalité des souches prévues dans le projet.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Boukabache, Ali
Gué, Anne-Marie
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres :Biocapteur - Environnement - Microsystème
Sujets :Sciences de l'ingénieur
Déposé le :12 Feb 2016 14:57