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Thèse Année : 2019

Study and control of the production of 3-hydroxypropionic acid by an acetic acid bacterium in the context of extractive bioconversion

Étude et contrôle de la production de l'acide 3-hydroxypropionique par une bactérie acétique dans un contexte de bioconversion extractive

Claire Saulou-Berion
Florence De Fouchécour
  • Fonction : Auteur
Henri-Eric Spinnler
  • Fonction : Directeur scientifique

Résumé

In a context where industries need to reduce their dependency on fossil feedstocks, demand for bio-based chemicals is steadily increasing. Notably, 3-hydroxypropionic acid (3- HP) has been identified as one of the most promising value-added chemicals that can be obtained from biomass. Integrated bioprocesses comprising up-stream biological production and in situ recovery of the targeted molecule have only recently been investigated to produce 3- HP. Challenges still lie in improving these processes’ control, through better understanding the behaviour of the involved microorganisms. Thus, this project aims at understanding the metabolic and physiological responses of Acetobacter sp. CIP 58.66 during its implementation in an integrated bioprocess producing 3- HP. First, fed-batch cultures were carried out and showed the strain’s potential as 3-HP producing agent in several operating strategies. Then, extractive bioconversions (i.e. bioconversions integrated with the selected reactive liquid-liquid downstream process) were successfully performed, thus validating the proof-of-concept. Meanwhile, measured culture parameters were used in the implementation of a kinetic model of the process. The model’s out-puts will help better understanding the microbial phenomena as well as help designing an efficient process control.
Compte tenu de la nécessité pour les industries de réduire leur dépendance aux ressources fossiles, la demande pour des molécules plateformes bio-sourcées augmente continuellement. En particulier, l’acide 3-hydroxypropionique (3-HP) fait partie des molécules les plus prometteuses pouvant être obtenues à partir de biomasse. Ce n’est que récemment que des procédés intégrés incluant à la fois la production bactérienne et l’extraction in situ de la molécule ciblée ont été développés pour produire du 3-HP. L’amélioration du contrôle de ces procédés demeure un enjeu important, passant notamment par une meilleure compréhension du comportement des micro-organismes impliqués. Ainsi, ce projet vise à comprendre les réponses métaboliques et physiologiques d’Acetobacter sp. CIP 58.66 lors de son utilisation dans un bioprocédé intégré pour la production de 3-HP. Des cultures semi-continues de la souche ont d’abord été mises en oeuvre et ont montré son potentiel comme agent de production de 3-HP dans différentes conditions opératoires. Par la suite, une bioconversion extractive – c’est-à-dire une bioconversion couplée au procédé d’extraction liquide-liquide réactive sélectionné par ailleurs – a été mise en oeuvre, démontrant ainsi la faisabilité du procédé intégré. Parallèlement, les données de cultures acquises ont été utilisées dans le développement d’un modèle cinétique du procédé. Modèle qui servira ensuite à mieux décrire les phénomènes bactériens et à définir une stratégie efficace pour le contrôle du procédé.
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  • HAL Id : tel-04425396 , version 1

Citer

Claire Saulou-Berion, Florence De Fouchécour, Henri-Eric Spinnler. Study and control of the production of 3-hydroxypropionic acid by an acetic acid bacterium in the context of extractive bioconversion. Life Sciences [q-bio]. Université Paris-Saclay, 2019. English. ⟨NNT : 2019SACLAXXX⟩. ⟨tel-04425396⟩
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