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Biorefinery: from biomass transformation to biobased products
Titulaire(s) du cours
David CANNELLA (Coordonnateur)Crédits ECTS
5
Langue(s) d'enseignement
anglais
Contenu du cours
keywords Agro-residues as sources of biofuels, paltform chemicals, lignin-nano molecules, lignols and green-commodieties. Forest derived products for new advanced materials productions: nanocellulose, biobioplastics, wearable woods. Municipal waste biomass- development of biobased economy/processes and circular economy Pretreatment for bioresources- strategies to enhance their value. Biomass, conversion routes and products: enzymology and microbiology. Biotechnology and charetirization of algal cultures for biobased industry. Environmental protection- biological waste treatment connected to biorefinery. new emerging frontiers of biorefinery: Bioplastic (PLA, PHA, PHB) microbial synthesis, fabrication and biodegradation. PhotoBiocatalyzed processes for catalitytic conversion of bioresources into biofuels and drop-in fuels.
Objectifs (et/ou acquis d'apprentissages spécifiques)
- Understand the need for sustainable innovation and how biobased production can contribute to this;
- Master the biorefinery concepts, practice in the lab, and at industrial scale:
- Define each fundamental bioresources available from microalgae to higher plants, make connections with most suitable bio-transformation routes for biobased products
- Master applied enzymology and biochemistry for biodegradation and biosynthesis of biomass, biopolymers and bioresources.
- Environmental ecology of biomass degradation: terrestial, marine and gut microbial ecology:
- understand the global context of biobased production; biofermantation, transition from nanoscales reaction to industrial plant design
- Application of advanced fermentations strategies with synthetic/genetically modified organisms
- Learn the state of the art in pretreatment and downstream processing of biobased productions
- Explain the main differences between a biobased and fossil based economy, green-washing awarness, and carbon footprint definitions
- Practical activity in the lab: be able to transform and/or design an industrial installation for biorefinery of a given biomass into potential products: biofuel, bioplastic, biomaterial, or platform-biochemicals;
Pré-requis et Co-requis
Connaissances et compétences pré-requises ou co-requises
- Biochemistry,
- Applied Biochemistry,
- Enzymology,
- Microbiology
- Organic chemistry
Méthodes d'enseignement et activités d'apprentissages
36 hours Oral lessons (D. Cannella), scientific paper critical reading and presentation by students (optional), lab activities 24 hours. In occasional circumstances of time schedule conflict, the Lab practice could be followed also partially and/or substituted with literature research and presentation of papers (either oral or written personal report) in substitution of the lab practical report. Any of these option must be agreed with the coordinator, and most probably applicable only in case of schedule conlfict for otional courses.
Support(s) de cours
- Université virtuelle
Contribution au profil d'enseignement
The aim of this course is to provide students with an understanding of the basic and practical function of a Biorefinery: a modern multidisciplinary practice/concept based on transformation of bio-resources to better pursue the circular economy for the future BioBased Industry and Society. Bio-resources are nowadays transformed into several forms of bioenergy (ethanol, gas, oil and fire), platform bio-chemicals (plant stimulant, food prebiotics, drugs), bioplastics (PLA, PHA, PHB) and biomaterials (Nano-cellulose, organic nano-crystals) and more. Thus the course will be multidisciplinary touching arguments of catalysis and bio-catalysis, green chemistry, enzymology, microbiology and downstream technologies. Land-based raw materials mainly residues from agriculture, forestry and municipal waste, and also marine based biomass from dedicated culture (algae), or sea-food derived waste will be the main focus of the course. In addition, students will be introduced to the enormous potential from the conversion of biomass to high-cost biochemicals, such as pharmaceuticals compounds (antibiotics, small peptides), antioxidants, pigments, active food ingredients, exopolysaccharides and biosurfactants.
Contribution au profil d'enseignement bioingénieur :
Master bioingénieur en Sciences agronomiques
Maîtriser, explorer et mobiliser un ensemble de connaissances scientifiques, techniques et technologiques avancées liées à l’ingénierie biologique et aux sciences agronomiques, applicables dans les régions tempérées et tropicales, sur la base des résultats de recherches de pointe dans les domaines suivants :
- Zootechnie et phytotechnie : productions animale et végétale
- Sylviculture
Concevoir, dimensionner et proposer des solutions technologiques, scientifiques et opérationnelles innovantes et adaptées au monde du vivant dans le cadre de problématiques complexes liées aux sciences agronomiques, de l’échelle du laboratoire à celle de l’écosystème.
- Proposer des systèmes de production et de gestion raisonnés et répondant aux objectifs et exigences des parties prenantes dans les domaines des biotechnologies, de l’agriculture, de l’agroécologie, de la sylviculture et des invasions biologiques.
Agir en praticien réflexif et démontrer un ensemble de compétences transversales nécessaires au travail en équipe et à la gestion de projets multidisciplinaires.
- Synthétiser, vulgariser et communiquer ses résultats de manière adaptée à ses interlocuteurs, oralement et par écrit, tant en français qu’en anglais.
Master bioingénieur en Chimie et bioindustries
Maitriser, explorer et mobiliser un ensemble de connaissances scientifiques, techniques et technologiques avancées liées à la bioingénierie, à la chimie et aux bio-industries, sur la base des résultats de recherches de pointe dans les domaines suivants :
- Biochimie appliquée et alimentaire
- Valorisation des bioressources
Concevoir, dimensionner et proposer des solutions technologiques, scientifiques et opérationnelles innovantes et adaptées au monde du vivant dans le cadre de problématiques complexes liées à la chimie et aux bio- industries, de l’échelle du laboratoire à celle de leurs applications.
- Appliquer les principes et techniques de la bioingénierie dans le cadre de projets de recherche et de développement dans le secteur des bio-industries, de l’échelle du laboratoire à celle de l’application industrielle.
- Proposer des procédés de production (notamment en bioréacteurs) et de purification dans les domaines de la chimie, des biotechnologies, des bioressources, de la technologie des aliments et de l’industrie pharmaceutique, répondant aux objectifs et exigences des parties prenantes.
Agir en praticien réflexif et démontrer un ensemble de compétences transversales nécessaires au travail en équipe et à la gestion de projets multidisciplinaires.
- Synthétiser, vulgariser et communiquer ses résultats de manière adaptée à ses interlocuteurs, oralement et par écrit, tant en français qu’en anglais.
Master bioingénieur en Sciences et technologies de l'environnement:
Maitriser, explorer et mobiliser un ensemble de connaissances scientifiques, techniques et technologiques avancées liées à l’ingénierie biologique ainsi qu’aux sciences et technologies de l’environnement, sur la base des résultats de recherches de pointe dans les domaines suivants :
- Valorisation des ressources
Concevoir, dimensionner et proposer des solutions technologiques, scientifiques et opérationnelles innovantes et adaptées au monde du vivant dans le cadre de problématiques complexes liées aux sciences et techniques de l’environnement, de l’échelle du laboratoire à celle de l’écosystème.
- Mettre en œuvre des solutions scientifiques et technologiques de gestion et de préservation de l’environnement répondant aux objectifs et exigences des parties prenantes.
Agir en praticien réflexif et démontrer un ensemble de compétences transversales nécessaires au travail en équipe et à la gestion de projets multidisciplinaires.
- Synthétiser, vulgariser et communiquer ses résultats de manière adaptée à ses interlocuteurs, oralement et par écrit, tant en français qu’en anglais.
Autres renseignements
Contacts
David.cannella@ulb.be
Campus
Solbosch, Plaine
Evaluation
Méthode(s) d'évaluation
- Autre
Autre
Oral Lab report
Construction de la note (en ce compris, la pondération des notes partielles)
70% oral exams (or written if desired by all the students) based on content of oral lessons 30% marks given to the written report relative to the practical lab. The report must be provided at the deadline agreed with the students during the class, if the deadline will not be respected the marks will be affected negatively. If the lab practice wasn't followed, then a personal written report based on literature can substitute the Lab Practice report, having the same value of marks.
Langue(s) d'évaluation
- anglais
- (éventuellement français )