Procédés d’éco-extraction : ingénierie, optimisation et montée en échelle

Concevoir des procédés d’extraction de biomasse végétale capables de concilier performance environnementale et productivité industrielle.

Nos ingénieurs en génie des procédés conçoivent des procédés d’extraction performants et développent des méthodes d’extraction responsables à tous les niveaux : échelle laboratoire, preuve de concept, échelle pilote, montée en échelle préindustrielle et industrielle.

Conscients des problématiques économiques et environnementales, nos ingénieurs intègrent à leur démarche d’accompagnement des indicateurs incontournables pour concilier

performance environnementale et productivité industrielle.
Nos travaux de R&D mettent particulièrement l’accent sur l’utilisation de solvants alternatifs, la recyclabilité des phases, la diminution du volume de solvants et la réduction du bilan carbone des procédés d’éco-extraction et de purification : du choix de la méthode jusqu’à l’intégration des technologies à la chaine de procédés de l’industriel, en passant par l’optimisation et l’intensification de ces méthodes.

Prestations

Stratégie et conseil

Etude de faisabilité

Diagnostic et choix du procédé

Développement de procédés et tests

Montée en échelle

Quels que soient vos défis, nos experts vous livrent des solutions fonctionnelles et innovantes.

Etudes à façon : expertise pour l’extraction et valorisation de produits

De la faisabilité technique à la production de lots, notre service d’études à façon vous accompagne dans la valorisation de vos produits et le développement de procédés innovants d’extraction et vous guide dans le choix de la meilleure approche d’extraction.

Nous développons des procédés sur-mesure, intégrant de nouvelles phases et technologies pour répondre à vos besoins spécifiques. L’impact environnemental du procédé est également pris en compte dès la phase de conception.

En résumé
Faisabilité techniqueDéveloppement de procédésCaractérisation biochimiqueIntensificationSystème d’extractionProduction de lots
  • Faisabilité technique pour valoriser des produits avec des nouvelles fonctionnalités
  • Développements de procédés permettant la mise en œuvre de nouvelles phases
  • Caractérisation biochimique précise de la matière et des biomolécules extraites
  • Intensification, simulation de séparations et transposition d’échelle grâce aux outils numériques
  • Dimensionnement optimal d’un système d’extraction pour l’intégration
  • Production de lots pour validation
  • Evaluation de l’impact environnemental du procédé

Production à façon : de la validation à la certification

Du gramme au kilogramme, notre expertise en production à façon vous accompagne à chaque étape du développement de votre produit. Que vous ayez besoin de valider une preuve de concept ou de produire des lots plus importants, nous mettons en œuvre un protocole personnalisé répondant à vos besoins spécifiques.

Un contrôle rigoureux garantit la qualité et la reproductibilité de votre produit, tout en identifiant et en levant les verrous potentiels. Ainsi, nous offrons une large gamme de solutions de conditionnement pour répondre aux exigences de votre produit : surgélation, séchage, atomisation, lyophilisation. Notre expertise garantit la stabilité et la conservation de votre biomasse tout au long de sa chaîne de distribution.

En résumé
du gramme au kilogrammeProductions pilotesconditionnement de la biomassecontraintes qualité
  • Production du gramme au kilogramme suivant le protocole établi et les besoins en matières pour validation d’une preuve de concept
  • Mise en place de productions pilotes pour le contrôle des différents paramètres et verrous potentiels
  • Conditionnement de la biomasse : surgélation, séchage, atomisation, lyophilisation
  • Respect des contraintes qualité requises en vue de l’obtention d’une certification BIOcert dans le cadre d’un lot de production

Nouveaux solvants : vers une extraction plus durable

Dans le contexte d’une chimie plus verte et durable, notre expertise en évaluation de solvants vous accompagne dans la recherche de solutions alternatives aux solvants pétrosourcés et chlorés.

Pour travailler sur des substances alternatives aux traditionnels VOCs lorsqu’on ne peut pas travailler sans solvant, nous évaluons la performance de nouveaux solvants, tels que les DES (Deep Eutectic Solvents), les NaDES (Natural Deep Eutectic Solvents) et le CO2 supercritique. Nous étudions également leurs performances en procédé, en comparaison avec les solvants traditionnels.

En résumé
Evaluation de solvantsDES, NaDES, CO2 supercritiqueSolvants biosourcés
  • Evaluation de la réduction du risque lié au solvant
  • Evaluation des performances en procédé des solvants verts, DES, NaDES, CO2 supercritique
  • Mise au point de solutions de substitution aux solvants pétrosourcés, chlorés…
  • Caractérisation et gestion des propriétés physicochimiques des phases (densité, viscosité, …)

Approche éco-responsable : durabilité et recyclage des solvants

En plus de l’évaluation des solvants et du développement de solutions alternatives, nous intégrons une analyse du cycle de vie (ACV) pour garantir la durabilité de votre procédé d’extraction. Cette analyse prend en compte la disponibilité et le renouvellement des ressources solvantes.

Le recyclage des solvants d’extraction est un pilier de notre approche éco-responsable. Nous mettons en œuvre différentes techniques de recyclage, telles que l’évaporation, la distillation, les filtrations membranaires, la précipitation et l’utilisation de solvants commutables (pH, T).

En résumé
ACVRecyclage de solvantsDiagrammes de solubilité
  • Intégration d’une analyse du cycle de vie du solvant (ACV) : disponibilité et renouvellement de la ressource
  • Recyclage des solvants d’extraction : évaporation, distillation / filtrations membranaires / Précipitation / Solvants commutables (pH, T)
  • Diagrammes de solubilité dans l’eau, en fonction de T

Technologies de récolte et fractionnement de la biomasse

De la récolte au fractionnement de la biomasse sont des étapes essentielles dans la production de biocarburants, de bioproduits ou de biomolécules. Notre expertise en technologies de pointe vous accompagne dans l’optimisation de vos procédés d’extraction.

Nous apportons le conseil scientifique et technique nécessaire à la conception de systèmes pour réussir la collecte et la séparation des composants en fonction de leurs propriétés physiques ou chimiques.

Engagés dans une démarche de développement durable, nous mettons au point des procédés d’éco-extraction par DES ou liquides ioniques.

En résumé
Technologies de récolteTechnologies de séparationProcédés d’éco-extraction
  • Technologies de récolte : centrifugation (EVODOS, FLOTTWEG, ROUSSELET), tamis vibrant, flottation, floculation, filtration membranaire
  • Destruction cellulaire par broyage à billes à échelle laboratoire et pilote. Demande de certification BIO-01 envisageable
  • Technologies de séparation : centrifugation (FLOTTWEG), séparation membranaire MF, NF, UF et diafiltration sur membrane organique ou minérale, de l’échelle laboratoire (200ml) à pilote (200L)
  • Mise au point de procédés d’éco-extraction par DES ou liquides ioniques (substitution et recyclabilité de solvants)

Purification et enrichissement de métabolites ciblés

Notre savoir-faire en matière de purification et enrichissement permet d’enrichir les métabolites ciblés : polysaccharides, lipides, protéines, glycogène, pigments, métabolites secondaires. Cette étape est essentielle pour obtenir des fractions concentrées et pures prêtes pour la valorisation.

Soucieux d’optimiser vos process, nous mettons en œuvre des stratégies d’intensification pour réduire le nombre d’étapes de purification et augmenter la rentabilité de vos procédés.

En résumé
Métabolites ciblésFractionnement de métabolitesPurification par CPC Intensification du procédé
  • Enrichissement de métabolites ciblés : polysaccharides, lipides, protéines, glycogène, pigments, métabolites secondaires
  • Caractérisation et fractionnement des métabolites
  • Purification par CPC : design, dimensionnement et caractérisation des colonnes et changement d’échelle
  • Intensification du procédé : réduction du nombre d’étapes de la purification

Bilan matière et analyse de la biomasse

Le bilan matière et l’analyse de la biomasse permettent de caractériser la biomasse en termes de composition biochimique, physico-chimique et structurale.

Ces techniques sont essentielles pour identifier les composants de la biomasse et leurs proportions, déterminer les propriétés physiques et chimiques de la biomasse, comprendre le comportement de la biomasse lors des procédés de transformation.

En résumé
Dosage de pigmentsProfilage de composés
  • Dosage de pigments, de protéines, de lipides et d’oses totaux
  • Profilage des composés et des familles de molécules
  • Types d’analyses : Analyse spectromètre UV-vis et NIR et analyse de la composition de la biomasse. Développement de méthodes d’analyse métabolomiques et lipidomiques (RMN, spectroscopies optiques, techniques chromatographiques, et spectrométrie de masse, etc)
  • Analyse granulométrique, viscosimétrique, rhéologique…

Intensification de procédés et montée en échelle

L’intensification des procédés liquide-liquide est une approche qui vise à améliorer l’efficacité de ces procédés d’extraction en réduisant la consommation d’énergie, les coûts et les impacts environnementaux.

Les techniques d’intensification maitrisées par nos équipes d’ingénieurs offrent un large éventail de possibilités pour améliorer les procédés de purification.

En résumé
Gain de productivitéAnalyse des coûtsAnalyse du Cycle de VieMontée en échelle
  • Amélioration du transfert par utilisation de la force centrifuge (Augmentation de l’aire interfaciale et transfert de matière)
  • Réduction du temps procédé (gain de productivité)
  • Diminution du volume de solvant utile (taux de solvant)
  • Diminution du risque HSE (immobilisation du solvant dans l’appareil en CPC)
  • Analyse des coûts matière/énergie
  • Optimisation des conditions opératoires du procédé
  • Evaluation des performances (productivité, pureté, rendement) et de la demande énergétique du DSP
  • Maitrise de la montée en échelle (méthodologie, modèle numérique et validation expérimentale)
  • Impact énergétique et efficacité du recyclage des phases
  • Comparaison des empreintes globales des phases proposées (Analyse du Cycle de Vie)

L’ingénierie CAPACITÉS

Au cœur des laboratoires de recherche
Nos experts en génie des bioprocédés effectuent leurs travaux d’ingénierie directement au sein des laboratoires de recherche GEPEA (GEnie des Procedes – Environnement – Agroalimentaire), ISOMER (Institut Des Substances et Organismes de la Mer).

US2B (L’unité en Sciences Biologiques et Biotechnologies, UMR CNRS 6286) et CEISAM (Laboratoire en Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation | UMR CNRS 6230).

Nos partenaires d’innovation
CAPACITÉS est adhérent des réseaux Végépolys, Bioeconomy for Change, Pôle MER, GlycoOuest, IMPACTTHALASSOMICS, Cytocell. et Polepharma .

Nos moyens techniques
Nous exploitons plus de 150 équipements des laboratoires de Nantes Université. Découvrez nos moyens techniques.

NOS RÉALISATIONS

Les défis relevés

Cosmo International Fragrances innove dans…

CPC en parfumerie : étude de faisabilité technico-économique et preuve de concept d’un procédé optimisé

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Un biocarburant à base d’huile…

Valider un procédé préformant pour valoriser des déchets alimentaires

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Purifier et extraire des molécules…

Purifier et extraire des molécules : réduire la consommation de solvant grâce à la chromatographie de partage centrifuge

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Industrialiser la purification par chromatographie…

Reconnaissant la maitrise des experts de CAPACITÉS SAS dans le domaine de la CPC, un laboratoire pharmaceutique leur a demandé de définir et de valider les conditions de transposition à l’échelle industrielle d’une opération de purification d’un principe actif.

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Produire des molécules à haute…

AlgoSource fabrique des produits et des ingrédients actifs extraits des microalgues. L’industriel participe au consortium européen MAGNIFICENT, qui vise à développer une nouvelle chaîne de valeur pour les ingrédients alimentaires, aquacoles et cosmétiques à base de microalgues.

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NOS EXPERTS

Ils relèvent vos petits et grands défis

Génie des procédés

Pascal JAOUEN

Responsable scientifique

Directeur honoraire du laboratoire GEPEA. Professeur à Nantes Université, co-directeur de la plateforme Algosolis.

 

Spécialités : génie des procédés & bioprocédés, biotechnologies marines, techniques séparatives, procédés de culture de microalgues

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CPC, Montée en échelle

Luc MARCHAL

Responsable scientifique

Professeur et directeur du département de génie des procédés et des bioprocédés à Nantes Université.

 

Spécialités : implémentation et intensification des procédés, montée en échelle des procédés industriels, amélioration de la productivité. Développement d’outils, de méthodes et de nouvelles applications en Chromatographie de Partage Centrifuge. Fractionnement de la biomasse microalgale (lyse, extraction, purification de métabolites).

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Génie des procédés

Jack LEGRAND

Conseiller scientifique

Professeur émérite de Nantes Université. Directeur de l’UMR 6144 et expert « Ingénierie du Vivant » du CNRS, membre du comité d’évaluation du programme ANR « Bioénergie ».

 

Spécialités : procédés de transfert et dans l’ingénierie des photobioréacteurs, optimisation des procédés de valorisation au travers des différentes opérations unitaires, des systèmes de culture à l’extraction des molécules d’intérêt.

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Ingénierie de photobioréacteurs

Jérémy PRUVOST

Conseiller scientifique

Directeur du laboratoire GEPEA. Directeur de la plateforme Algosolis. Professeur à Nantes Université en génie de bioprocédés.

 

Spécialités : optimisation hydrodynamique dans les photobioréacteurs, développement de technologies solaires de photobioréacteurs, production de bioénergie à partir de microalgues, production du biohydrogène et de lipides pour l’utilisation du biodiesel.

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Chimie analytique

Olivier GONÇALVES

Conseiller scientifique

Maitre de conférence à Nantes Université Responsable de l’équipe de bioprocédés appliqués aux microalgues du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : compréhension et exploitation des mécanismes métaboliques, bioconversion photosynthétique de la matière, micro-algues, la production de nouveaux produits d’usage biosourcés, spectroscopie vibrationnelle, de masse et RMN.

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Filtration membranaire, électrodialyse

Anthony MASSÉ

Conseiller scientifique

Maitre de conférence à Nantes Université Membre du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : bioraffinage, couplage et intégration de procédés pour la bio-production ou le raffinage de bio-ressources, séparation de biomolécules, concentration, purification et fractionnement de composés cibles.

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Purification de métabolites, CPC

Sébastien CHOLLET

Ingénieur R&D
Responsable d’équipe

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM (Bioprocess Appliqués aux Microalgues) du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Docteur en Génie des Procédés.

 

Spécialités : rationalisation des critères de dimensionnement d’une colonne de chromatographie de partage centrifuge, relations géométrie, configuration d’écoulement, efficacité de séparation par CPC, purification, intensification de procédés, montée en échelle.

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Microbiologie

Raphaëlle TOUCHARD

Ingénieure R&D

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire
GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Master en Biotechnologie.

 

Spécialités : sourcing de souches sauvages, orientation métaboliques, forçage physiologique, compréhension des mécanismes de croissance physicochimique à l’échelle de la cellule, optimisation des paramètres de culture, suivi analytique de la composition de la biomasse / profilage.

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Écologie industrielle

Jordan TALLEC

Ingénieur R&D

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur en génie des procédés et bioprocédés.

 

Spécialités : culture de microalgues sur des effluents industriels (eaux usées urbaines), recyclage des milieux, optimisation des procédés, photobioréacteur intensifié, sélection des longueurs d’onde de la lumière, formulation des milieux de culture, production de microalgues dans des conditions extérieures.

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Purification par CPC

Emile IWANOWSKI

Ingénieur R&D

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM (Bioprocess Appliqués aux Microalgues) du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Ingénieur en Génie des Procédés et Bioprocédés

 

Spécialités : Extraction, purification, Chromatographie de Partage Centrifuge.

 

 

 

 

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Valorisation industrielle des microalgues

Lucie VAN HAVER

Ingénieure d’affaires

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur Chimiste – Génie des procédés, option Management et Marketing Industriel.

 

Spécialités : valorisation industrielle des microalgues pour les hautes, moyennes ou basses valeurs ajoutés, management de projet industriels.

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Bioraffinage

Margot SEUX

Ingénieure R&D

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM (Bioprocess Appliqués aux Microalgues) du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Master en Ingénierie de bioprocédés pour les microalgues.

 

Spécialités : destruction cellulaire de microalgue, filtration membranaire, extraction et purification d’actifs d’intérêt.

Plus d’infos

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