La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Faculté Polytechnique BioSys: de la modélisation à la commande des bioprocédés Prof. Alain Vande Wouwer - Coordinateur Dr. Laurent Dewasme – Coordinateur.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Faculté Polytechnique BioSys: de la modélisation à la commande des bioprocédés Prof. Alain Vande Wouwer - Coordinateur Dr. Laurent Dewasme – Coordinateur."— Transcription de la présentation:

1 Faculté Polytechnique BioSys: de la modélisation à la commande des bioprocédés Prof. Alain Vande Wouwer - Coordinateur Dr. Laurent Dewasme – Coordinateur adjoint

2 Université de Mons 2 Biomedical Systems & Technologies Biochemical Systems & Processes Institut des Sciences & Technologies de la Santé Institut des Biosciences Centre de recherche BioSys Engineering BIO = « Relatif au Vivant »

3 Université de Mons Biomedical Systems & Technologies Biochemical Systems & Processes Compétences transversales Traitement du Signal Mécanique rationnelle Mathématique et Recherche opérationnelle Géologie Chimie et Biochimie Appliquées Génie Chimique Mécanique des Fluides Informatique Automatique Thermodynamique

4 Université de Mons Supervision et contrôle de cultures bactériennes/de levures Supervision et contrôle de cultures micro-algales Supervision et contrôle de cultures cellulaires Modélisation mathématique de cultures de champignons Modélisation mathématique de la digestion anaérobie Optimisation de la séparation de sucres par chromatographie à lit mobile simulé Modélisation et contrôle d’un système d’aquaculture à recirculation Quelques exemples d’applications biotechnologiques

5 Université de Mons Supervision et contrôle de cultures bactériennes/de levures Supervision et contrôle de cultures micro-algales Supervision et contrôle de cultures cellulaires Modélisation mathématique de cultures de champignons Modélisation mathématique de la digestion anaérobie Optimisation de la séparation de sucres par chromatographie à lit mobile simulé Modélisation et contrôle d’un système d’aquaculture à recirculation Quelques exemples d’applications biotechnologiques

6 Université de Mons Supervision de cultures cellulaires 6 Milieud‘alimentation Débit entrant (F in ) Milieu de culture Mélangeur Pales Unitédecontrôle Pompepéristaltique Moteur BaseAcide Aération Bulleur d’air (barboteur) Analyseur de gaz Colonne de refroidissement Gaine chauffante Cellule de rétention Récolte Purge Débit sortant (F out )

7 Université de Mons Avantages Alimentation en substrat et élimination des produits métaboliques toxiques (ammonium, lactate) en continu Possibilité d’atteindre un état d’équilibre de fonctionnement Régulation du pH via une moindre addition de base La rétention des cellules à la sortie de la perfusion permet d’atteindre de plus hautes densités cellulaires pour un volume de réacteur limité Inconvénients Possibles pertes de milieu de culture (non utilisé et très cher) Dilution du produit d’intérêt dans le traitement en aval Supervision de cultures cellulaires

8 Université de Mons  Equations de bilan de masses transportreaction  bl  F B /F IN D=F IN /V F P : débit de perfusion (sans cellules) F B : purge F IN Identification d’un modèle de cultures cellulaires

9 Université de Mons Identification d’un modèle de cultures cellulaires  Sur base de cette distance, un algorithme d’optimisation recalcule les paramètres pour une nouvelle prédiction. Cette procédure se répète jusqu’à ce qu’un critère de tolérance soit atteint. P ROCÉDURE D ’ IDENTIFICATION  Proposition de valeurs initiales des paramètres;  Prédictions du modèle (simulations);  Estimation de la distance de ces prédictions par rapport aux données expérimentales: calcul d’une fonction de coût J. 16 paramètres!

10 Université de Mons Mise au point d’une boucle de contrôle basée sur un modèle Se basant sur les concentrations transmises par le spectrophotomètre NIR, le système d’échantillonnage commande les pompes de supplémentation du bioréacteur. UPLC Sonde proche infrarouge Contrôle de cultures cellulaires Corrélation

11 Université de Mons Mesures: Concentration cellulaire Concentration de glucose Variables manipulées: Taux de dilution Débit de perfusion Variables contrôlées: Concentration cellulaire Concentration de glucose Bioréacteur CONT 3 OBS1 CONT 1 CONT 2 Autotuner OBS2 Structure ne faisant pas appel à l’entièreté du modèle Contrôle de cultures cellulaires

12 Université de Mons Supervision et contrôle de cultures bactériennes/de levures Supervision et contrôle de cultures micro-algales Supervision et contrôle de cultures cellulaires Modélisation mathématique de cultures de champignons Modélisation mathématique de la digestion anaérobie Optimisation de la séparation de sucres par chromatographie à lit mobile simulé Modélisation et contrôle d’un système d’aquaculture à recirculation Quelques exemples d’applications biotechnologiques

13 Université de Mons Contrôle d’un système d’aquaculture à recirculation (RAS) But: recirculation et purification de plus de 90% de l’eau (niveaux limités d’ammonium et de nitrates) Besoin de filtrer cette quantité d’eau: - Mécaniquement: filtres à particules - Biochimiquement: filtres membranaires, biofiltres Biofiltre C i0,X j0 u,T C i, X j u,T

14 Université de Mons Biofiltration – Valeurs recommandées Paramètre Poisson- chat africain Anguille européenne TilapiaTruite T (°C) O 2 (g/m 3 )3-8> CO 2 (g/m 3 )< Matières solides en suspension (g/m 3 ) <25 <15<10 NH 3 -N (g/m 3 )<0.05 <0.06<0.02 NH 3 -NH 4 + (g/m 3 ) <8 <3<1 NO 2 -N (g/m 3 )<0.1>15<1<0.1 NO 3 -N (g/m 3 )< Chlorures (g/m 3 ) -->200

15 Université de Mons Biofiltration - Nitrification

16 Université de Mons Biofiltration - Dénitrification

17 Université de Mons Modélisation et contrôle d’un RAS industriel

18 Université de Mons Réacteur membranaire Réacteur de nitrification Réacteur de dénitrification Aquarium RAS – Conception d’un procédé pilote

19 Université de Mons Quelques réalisations durables Installation d’un labo de chromatographie par SMB – collaboration avec l’ULB et MPI Magdeburg Installation de trois labos de cultures de bactéries, micro-algues et cellules animales – collaborations avec ULB, INRIA Sophia Antipolis, KUL Installation (en cours) d’un labo dédicacé environnement (épuration d’eau avec réacteur membranaire et biofiltres et digestion anaérobie d’algues) - collaboration UCL, INRA montpellier

20 Université de Mons BioSys participe aux appels à projets RW (PPP, Pôles de Compétitivité, WBGreen(Health), First, Recherche Collective, BEWARE…) – EU (Horizon 2020, ERA-NET, EUROSTARS,…) – FNRS (FRIA, Projets de Recherche, …) – BELSPO (Echanges) UMons (Cotutelle 50/50, …)

21 Université de Mons 21 4 M ERCI POUR VOTRE ATTENTION !


Télécharger ppt "Faculté Polytechnique BioSys: de la modélisation à la commande des bioprocédés Prof. Alain Vande Wouwer - Coordinateur Dr. Laurent Dewasme – Coordinateur."

Présentations similaires


Annonces Google