Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (Leesu)

Offre de thèse 2025 IEM Montpellier et Leesu : Traitement des Eaux et Micropolluants à des fins de réutilisation des eaux usées traitées (REUT)

Julien Le Roux — 2025-07-10T08:28:00Z

1. Contexte

La réutilisation des eaux usées traitées (REUT) pour la production d'eau potable représente un enjeu stratégique majeur dans un contexte de raréfaction des ressources en eau. Le projet de recherche vise à anticiper les évolutions réglementaires (DERU2) en matière de qualité des eaux traitées, en intégrant des traitements quaternaires (ozonation et adsorption sur charbon actif).

Ce projet est porté par une collaboration entre le SIAAP, SENEO, l'IEM et le LEESU.

2. Objectifs

Le/la doctorant(e) contribuera à :

Développer des procédés avancés de traitement des eaux usées (ozonation, adsorption sur charbon actif, couplage O₃/CA*).
Caractériser les micropolluants et la matière organique naturelle (MON) dans les eaux traitées et les comparer à celles de la Seine.
Évaluer le potentiel de réutilisation des eaux usées traitées, y compris pour la potabilisation.
Participer à la conception et à l'expérimentation de colonnes d'adsorption à différentes échelles (laboratoire et pilote, sur site industriel).
Réaliser des analyses ciblées et non ciblées (spectrométrie de masse haute résolution, bioessais, fluorescence 3D).
Valoriser les résultats par des publications scientifiques et techniques.

3. Laboratoires d'accueil et modalités

Lieu : Institut Européen des Membranes (IEM) – Montpellier (lieu principal) / Laboratoire LEESU
Direction de thèse : Pr. Stéphan Brosillon (IEM), Pr. Catherine Faur (IEM)
Projet de thèse en collaboration avec le Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (LEESU), le Syndicat Interdépartemental pour l'Assainissement de l'Agglomération Parisienne (SIAAP) et le Syndicat producteur et distributeur d'eau potable SENEO.

Durée : 3 ans
Début souhaité : Automne 2025
Rémunération : 1868 € net/mois (2300 € brut/mois)

4. Profil recherché

De formation Master 2 ou titulaire d'un diplôme d'ingénieur en traitement de l'eau, ou génie des procédés, ou génie de l'environnement, vous avez un goût affirmé pour la recherche et des compétences techniques et scientifiques dans les domaines suivants :
Connaissances en traitement des eaux, chimie de l'eau, adsorption, procédés d'oxydation avancée.
Maîtrise des techniques analytiques
Intérêt pour la recherche appliquée et les problématiques environnementales.

Qualités personnelles : Autonomie, rigueur scientifique, esprit d'analyse, capacité à travailler en équipe et à interagir avec des partenaires académiques et industriels, communication écrite et orale, en français et en anglais.

5. Contacts et modalités de candidature

Envoyer un CV, une lettre de motivation, les relevés de notes de Master, et éventuellement des lettres de recommandation à :
stephan.brosillon[at]umontpellier.fr et catherine.faur[at]umontpellier.fr

Offre de thèse (fichier PDF)

Offre de thèse 2024 : TEDiPLAST - OFFRE POURVUE

Daniel Thevenot — 2024-07-22T15:30:00Z

Offre de thèse 2024 : Trajectoires socio-Environnementales des Débris Plastiques dans les zones d'accumulation de l'estuaire de Seine. De la pollution historique à des scenarii de remédiation environnementale (TEDiPLAST) - OFFRE POURVUE

Direction de thèse : R. Tramoy
Co‐Encadrement : B. Tassin, R. Dris

Durée du contrat doctoral : 3 ans
Date de début de thèse : Automne 2024

Résumé graphique

Contexte

Ce projet de thèse s'inscrit dans un programme de recherche plus large sur la pollution plastique dans le continuum terre-mer et dans le continuum production-usage-post usage. Il se veut transdisciplinaire à l'interface entre sciences de l'environnement et sciences humaines et sociales.

Le bassin de la Seine concentre près d'un quart de la population française et la majeure partie de son activité économique. Ces activités génèrent toujours plus de déchets plastiques approchant le million de tonnes par an en région île de France. Une petite partie de ces déchets échappe aux différents systèmes de collecte et rejoignent les cours d'eau via, par exemple, les réseaux d'assainissement urbain. Les cours d'eau, puis les fleuves constituent ainsi une source majeure de pollution aux macroplastiques pour le milieu océanique à l'échelle mondiale (Lebreton et al., 2017 ; Schmidt et al., 2017). En revanche, la dynamique de transfert de la terre à la mer reste mal connue et est donc difficilement appréhendée dans les modèles de prédiction des flux à cette échelle (Meijer et al., 2021). Dans l'estuaire de Seine, certains débris datés suggèrent quant à eux que les plastiques ne sont pas transférés directement à la mer, mais auraient plutôt tendance à s'accumuler (Tramoy et al., 2020b). Ce phénomène de rétention des déchets flottants et mêmes sub-flottants s'explique par une forte influence de la marée dans un estuaire dit macro-tidal (marnage > 5 m) qui participe à leur dépôt/remobilisation sur les berges (Tramoy et al., 2020a). A la faveur de grandes marées et/ou d'évènements de crues, ces débris se déposent très hauts sur les berges ou dans des zones depuis lesquelles leur remobilisation est très difficile, parfois pour des décennies. Mais la dynamique fine de remplissage de ces zones d'accumulation préférentielles reste mal comprise et en partie ignorée. Elles constituent pourtant des zones privilégiées où les débris plastiques, parfois porteurs d'une histoire singulière, sont voués à la fragmentation et/ou à l'enfouissement et à l'oubli. Leur résistance physico-chimique - ils sont conçus pour cela - leur confère souvent la capacité de garder les attributs de leur usage, devenant ainsi petit à petit les fossiles de l'Anthropocène. Certaines de ces zones ont été ou sont nettoyées des plus gros déchets, laissant apparaître en hiver un "tapis" de mésoplastiques sensus lato (du mm jusqu'à quelques centimètres) souvent majoritairement constitué de Granulés Plastiques Industriels (GPI ; Tramoy et al., 2019). Le printemps et la végétation qui s'éveille à cette période recouvre alors ces "tapis" qui redeviennent invisibles au regard du néophyte. Pourtant, cette pollution plastique et son cortège de substances chimiques (additifs et autres polluants adsorbés) continuent de se diffuser dans l'eau, le sol et l'air, à la faveur de leur lente dégradation abiotique et biotique. Alors, est-il possible de remédier à cette pollution persistante ? Si oui, faut-il le faire et pourquoi ? Enfin, que peuvent raconter ces débris plastiques parfois anciens sur les trajectoires socio-environnementales passées, présentes et futures du bassin (GPI, biomédias, médicaments, jouets, emballages, bourres de chasse, etc.) ?

Objectifs

Cette thèse vise à acquérir des connaissances fondamentales sur les sources, stocks, flux et dynamiques des débris plastiques centrés sur la gamme de taille « méso » dans les zones d'accumulation historiques de l'estuaire de Seine. Pour y parvenir, un développement opérationnel sera d'abord nécessaire et visera à :

Mobiliser le réseau d'acteurs concernés (Associations, Ministère-CEREMA, collectivités, syndicat mixte de gestion, GIPSA, entreprises privées),
Développer et tester des protocoles de collecte, afin de rendre compte de leur faisabilité et efficacité en lien avec les opérationnels/financeurs dans l'optique de potentiels chantiers de dépollution ultérieurs. Dans un second temps, il s'agira de :
Caractériser les sources, les stocks, les flux et la dynamique des débris plastiques dans des zones d'accumulation historiques de l'estuaire de la Seine,
Reconstituer sur cette base les trajectoires socio-environnementales dont ils sont porteurs, afin de s'attaquer aux racines économiques et sociales de la pollution plastique à travers des scenarii de remédiation,
Focaliser sur les GPI. Compte tenu de la forte proportion de GPI (> 10 000/m2) retrouvée par endroit et du manque de données dans la littérature sur ces objets, une attention particulière leur sera portée concernant leurs sources et flux.

Méthodologie

Les collectes dans les zones d'accumulation concerneront l'ensemble des débris visibles centré sur la gamme de taille des mésoplastiques (5–25 mm). Vu la gamme de taille d'intérêt prioritaire, la collecte à la main est inenvisageable. Des techniques alternatives seront donc testées directement sur le terrain. Le ou les protocoles développés permettront d'exprimer de manière reproductible des stocks de plastiques en nombre et en masse par unité de surface et en fonction de la gamme de taille : macros-, mésos-, « gros » microplastiques.
Les macroplastiques seront caractérisés selon la J-list 2021 issue de la classification OSPAR/DCSMM (Fleet et al., 2021), alors que les fragments non identifiés seront caractérisés chimiquement par ATR-FTIR. Les débris seront inventoriés et conservés dans une Plastothèque. Tout indice de marque et de date sera répertorié afin de reconstituer l'histoire des zones d'accumulation. Les associations locales, les « savoirs locaux » et archives départementales seront également mobilisées en ce sens.

Afin de s'assurer de l'innocuité des techniques de prélèvement sur les milieux considérés, un inventaire sommaire de la biodiversité sera conduit avant et après chaque prélèvement dans des modalités à définir avec des experts du domaine, notamment via le GIP Seine Aval. Les observatoires participatifs du Museum National d'Histoire Naturelle pourront être mobilisés via Vigie Nature. Une étude comparable menée dans la baie de Chessel au Royaume Uni servira de base.

Enfin, la dynamique fine de transport des débris au sein des zones d'accumulation sera appréhendée par des techniques de marquage de déchets géoréférencés et de suivis GPS.

Environnement de travail

La thèse bénéficie d'un financement ANR au sein du Leesu de l'Université Paris Est Créteil (UPEC). Elle s'appuiera sur la plateforme DataPLAST pour le traitement des échantillons. La thèse repose sur une collaboration avec le CEDRE, le GIP Seine Aval, l'ONG SOS Mal de Seine et l'Université de Rouen.

La personne recrutée sera localisée principalement sur le campus centre de l'UPEC, avec des déplacements fréquents dans l'estuaire de Seine (Normandie), à l'ENPC de Champs sur Marne et à l'Usine de la Briche du SIAAP (future localisation de DataPLAST).

Candidature

Le poste est ouvert aux candidat.e.s de toute nationalité, titulaire d'un diplôme de Master ou d'ingénieur en Sciences de l'Environnement, Géographie et/ou Développement Durable. Une forte appétence pour la conduite de campagnes de terrain est demandée. Des aptitudes en traitement de données, synthèse et communication sont également recherchées. Le permis B est vivement recommandé.

Les candidatures seront reçues au fil de l'eau et un premier examen des dossiers sera conduit début juin 2024 pour des auditions fin juin/début juillet 2024.

Pour candidater :

CV,
lettre de motivation,
notes de master (M1 et M2 premier semestre) et
le contact de deux référents scientifiques

sont à envoyer par mail à Romain Tramoy (romain.tramoyATu-pec.fr).

Références

Fleet, D., Vlachogianni, Th., Hanke, G., 2021. A Joint List of Litter Categories for Marine Macrolitter Monitoring. JRC121708, Publications Office of the European Union, Luxembourg.
Lebreton, L.C.M., van der Zwet, J., Damsteeg, J.-W., Slat, B., Andrady, A., Reisser, J., 2017. River plastic emissions to the world's oceans. Nat. Commun. 8, 15611. https://doi.org/10.1038/ncomms15611
Meijer, L.J.J., Emmerik, T. van, Ent, R. van der, Schmidt, C., Lebreton, L., 2021. More than 1000 rivers account for 80% of global riverine plastic emissions into the ocean. Sci. Adv. 7, eaaz5803. https://doi.org/10.1126/sciadv.aaz5803
Schmidt, C., Krauth, T., Wagner, S., 2017. Export of Plastic Debris by Rivers into the Sea. Environ. Sci. Technol. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b02368
Tramoy, R., Colasse, L., Gasperi, J., Tassin, B., 2019. Plastic debris dataset on the Seine river banks : Plastic pellets, unidentified plastic fragments and plastic sticks are the Top 3 items in a historical accumulation of plastics. Data Brief 23, 103697. https://doi.org/10.1016/j.dib.2019.01.045
Tramoy, R., Gasperi, J., Colasse, L., Silvestre, M., Dubois, P., Noûs, C., Tassin, B., 2020a. Transfer dynamics of macroplastics in estuaries – New insights from the Seine estuary : Part 2. Short-term dynamics based on GPS-trackers. Mar. Pollut. Bull. 160, 111566. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.111566
Tramoy, R., Gasperi, J., Colasse, L., Tassin, B., 2020b. Transfer dynamic of macroplastics in estuaries — New insights from the Seine estuary : Part 1. Long term dynamic based on date-prints on stranded debris. Mar. Pollut. Bull. 152, 110894. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2020.110894

Offre de thèse 2024 : Relier la pression chimique à ses effets sur la biodiversité dans les milieux aquatiques en couplant l'analyse non ciblée avec l'ADN environnemental à l'aide d'outils numériques : exemple de l'antibiorésistance

Julien Le Roux — 2024-06-26T08:28:18Z

1. Contexte

La qualité des milieux aquatiques et de la ressource en eau peut être appréhendée du point de vue de sa contamination chimique, en particulier par des contaminants émergents, ou de la biodiversité qu'elle accueille. La présence de ces contaminants, en grande partie rejetés avec les effluents traités de station d'épuration, est néfaste pour la santé des écosystèmes avec des effets nocifs sur les organismes aquatiques et une perte de biodiversité, et pour la santé humaine avec une mauvaise qualité des ressources pour la production d'eau potable et l'augmentation des risques d'antibiorésistance.

Afin de caractériser cette contamination chimique, des méthodes d'analyse non ciblée par spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) ont été développées. Au Leesu, deux thèses ont été menées sur cette thématique et ont permis d'une part de développer la méthode analytique (Huynh et al. 2021) et les outils informatiques de traitement des données (Sade et al. 2022), et d'autre part d'appliquer ces méthodes à différentes eaux urbaines afin d'évaluer la variabilité spatio-temporelle de la contamination.

En parallèle, l'étude de l'ADN environnemental (ADNe), dans lequel les signaux des macro- et micro-organismes de l'environnement sont récupérés à partir d'échantillons d'eau est de plus en plus utilisée pour la surveillance de la biodiversité des milieux et de la diffusion des bactéries et gènes d'antibiorésistance (ARB/ARG). De telles méthodes par analyse de métagénomique ont été utilisées au Leesu dans une thèse récente, et ont permis par exemple de caractériser avec précision les différentes communautés bactériennes présentes dans la Seine et les dynamiques de ces communautés soumises à différentes pressions anthropiques (ex. rejets urbains, traitements de désinfection des eaux usées) et aux variations saisonnières/climatiques (Bagagnan 2024).

Les progrès techniques qui permettent aujourd'hui d'enregistrer des empreintes chimiques par des approches non ciblées, ou de mesurer l'ADN environnemental pour étudier la biodiversité, fournissent d'énormes quantités de données. Le défi consiste à mettre en place les outils d'analyse biologique et chimique multivariée pour faciliter l'utilisation de ces données. L'utilisation d'outils numériques comme l'apprentissage machine se développe pour traiter et interpréter les spectres HRMS de contaminants dans les eaux, de même que dans le domaine de l'ADN environnemental pour extraire des indicateurs de biodiversité ou expliquer les variabilités spatio-temporelles.

Pour l'instant ces deux approches HRMS et ADNe n'ont pas été couplées. Or les mélanges complexes de produits chimiques doivent être pris en compte en même temps que leurs effets complexes et leurs impacts sur les écosystèmes. Le couplage entre l'empreinte chimique des contaminants et l'ADNe qui mesure la biodiversité est un enjeu majeur pour la surveillance de la qualité des milieux récepteurs.

L'objectif général de ce projet de thèse est donc d'évaluer la possibilité d'interpréter conjointement les empreintes chimiques HRMS de contaminants dans les eaux (des eaux usées brutes aux rejets traités dans l'environnement) avec les informations sur la biodiversité données par l'ADNe en développant et appliquant des méthodes numériques.

2. Cadre et partenaires du projet

Cette thèse s'insère dans les actions de recherche du Leesu dans le programme OPUR et en collaboration étroite avec le Service Public de l'Assainissement Parisien (SIAAP).

Les analyses de contaminants émergents s'appuient sur les instruments analytiques de la plateforme Prammics (OSU Efluve), en particulier les instruments de chromatographie en phase liquide (Waters Vion – UPLC-IMS-QTOF). L'UPLC-IMS-QTOF est un instrument de HRMS équipé d'une séparation par mobilité ionique (IMS). L'ADNe sera séquencé par un prestataire par des méthodes de métabarcoding ou métagénomique. Les séquences obtenues seront traitées par des outils bio-informatiques (kaiju, eggNOG-mapper, BWA-MEM, rgi et autres programmes bio-informatiques) permettant d'identifier taxonomiquement chaque groupe de macro ou micro-organismes séparément et également les différentes fonctions/activités des microorganismes présents dans l'échantillon.

3. Objectifs

Les objectifs de la thèse sont les suivants :

Identifier pour chaque type de données (HRMS et ADNe) des traceurs ou indicateurs d'intérêt à partir de la littérature scientifique et automatiser leur traitement (comme les ARB/ARG, les biocides, les antibiotiques…)
Appliquer des méthodes de traitement des données pour coupler les données HRMS et d'ADNe en utilisant des outils statistiques avancés ou numériques de type machine learning.
Proposer une stratégie d'échantillonnage pertinente pour acquérir les deux types de données (HRMS et ADNe) dans les filières de traitement des eaux usées du SIAAP et effectuer un suivi régulier des différents points d'échantillonnage.
Suivre et interpréter le devenir temporel de molécules/marqueurs d'intérêt identifiés précédemment (suivi à différentes fréquences : saisonnières, hebdomadaires, journalières et le long des différents points de prélèvement)

4. Laboratoire d'accueil

La thèse se déroulera au Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (LEESU - UMR MA102 (Université Paris-Est Créteil et École des Ponts ParisTech), principalement sur le site de Créteil (61 avenue du Général de Gaulle, Créteil), et au sein de la direction innovation du SIAAP. La thèse se déroulera à 20% au SIAAP pour les formations opérationnelles, les campagnes d'échantillonnage, les comités de pilotage du projet et les transferts de compétences opérationnelles.

4. Profil recherché

Formation de niveau M2 ou ingénieur en bioinformatique/biostatistiques.

Le candidat devra posséder une expérience en analyses de données omiques, des compétences en statistiques, ainsi que des connaissances de base du logiciel R. Une bonne compréhension de la biologie générale, de l'écotoxicologie microbienne, et des problématiques liées aux données métagénomiques sera considérée comme un atout.

5. Contacts et modalités de candidature

Encadrement

Adèle Bressy, chargée de recherche HDR de l'École des Ponts, chimie de l'environnement, hydrologie (adele.bressy[at]enpc.fr)
My Dung Jusselme, maîtresse de conférence UPEC, biologie moléculaire, microbiologie environnementale (thi-my-dung.jusselme[at]u-pec.fr)
Julien Le Roux, maître de conférences UPEC, chimie analytique, outils statistiques et numériques, chimie de l'environnement (julien.le-roux[at]u-pec.fr)
Sabrina Guérin, responsable innovation au SIAAP

Candidature
Envoyer CV, lettre de motivation et contact de référent.e.s scientifiques à adele.bressy[at]enpc.fr et thi-my-dung.jusselme[at]u-pec.fr.

Offre de thèse (fichier PDF)

Offre de thèse 2023 : Relier la pression chimique à ses effets sur la biodiversité dans les milieux aquatiques en couplant l'analyse non ciblée avec l'ADN environnemental à l'aide d'outils numériques

Julien Le Roux — 2024-02-15T00:19:23Z

1. Contexte

Afin de caractériser cette contamination chimique dans les milieux aquatiques, des méthodes d'analyse non ciblée par spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) ont été développées. Au Leesu, deux thèses ont été menées sur cette thématique et ont permis d'une part de développer la méthode analytique (Huynh et al. 2021) et les outils informatiques de traitement des données (Sade et al. 2022), et d'autre part d'appliquer ces méthodes à différentes eaux urbaines afin d'évaluer la variabilité spatio-temporelle de la contamination.

Les progrès techniques qui permettent aujourd'hui d'enregistrer des empreintes chimiques par des approches non ciblées, ou de mesurer l'ADN environnemental pour étudier la biodiversité, fournissent d'énormes quantités de données. Le défi consiste à mettre en place les outils d'analyse biologique et chimique multivariée pour faciliter l'utilisation de ces données. L'utilisation d'outils numériques comme le machine learning se développe pour traiter et interpréter les spectres HRMS de contaminants dans les eaux, de même que dans le domaine de l'ADN environnemental pour extraire des indicateurs de biodiversité ou expliquer les variabilités spatio-temporelles.

Pour l'instant ces deux approches n'ont pas été couplées. Or les mélanges complexes de produits chimiques doivent être pris en compte en même temps que leurs effets complexes et leurs impacts sur les écosystèmes. Le couplage entre l'empreinte chimique des contaminants et l'ADNe qui mesure la biodiversité est un enjeu majeur pour la surveillance de la qualité des milieux récepteurs. Des essais de couplage entre ADNe et hydrodynamique ont été tentés mais pour l'instant les études couplant spectres HRMS et ADNe sont rares.

L'objectif général de ce projet de thèse est donc d'évaluer la possibilité d'interpréter conjointement les empreintes chimiques de contaminants dans les eaux avec les informations sur la biodiversité données par l'ADNe en développant et appliquant des méthodes numériques de type machine learning.

2. Cadre et partenaires du projet

Cette thèse s'insère dans les actions de recherche du Leesu en collaboration avec le programme MeSeine Innovation porté par le Service Public de l'Assainissement Parisien (SIAAP) dont un des objectifs est d'améliorer le suivi des masses d'eau en couplant différentes approches hydrologiques, chimiques et biologiques. Des campagnes de prélèvements sur 4 à 7 sites répartis entre la Seine, la Marne et l'Oise sont réalisées régulièrement (figure 1).

Figure 1 : Réseau hydrographique et points de prélèvement de l'observatoire MeSeine

3. Objectifs

Les objectifs de la thèse sont les suivants :

Identifier pour chaque type de données (HRMS et ADNe) des traceurs ou indicateurs d'intérêt à partir de la littérature scientifique et automatiser leur traitement.
Développer des méthodes de traitement des données pour coupler les données HRMS et d'ADNe en utilisant des outils statistiques avancés ou numériques de type machine learning.
Proposer une stratégie d'échantillonnage pertinente pour acquérir les deux types de données (HRMS et ADNe) sur le réseau MeSeine et effectuer un suivi régulier des différents points d'échantillonnage.
Suivre et interpréter le devenir spatio-temporel de molécules/marqueurs d'intérêt identifiés précédemment (suivi à différentes fréquences : saisonnières, hebdomadaires, journalières et le long des différents points de prélèvement en Seine)

4. Laboratoire d'accueil

La thèse se déroulera au Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (LEESU - UMR MA102 (Université Paris-Est Créteil et École des Ponts ParisTech), principalement sur le site de la Maison des Sciences de l'Environnement à Créteil (61 avenue du Général de Gaulle, Créteil). Une partie de la thèse pourra être menée au sein des locaux du SIAAP à Colombes.

4. Profil recherché

Formation de niveau M2 ou ingénieur en bioinformatique/biostatistiques, chimie analytique ou chimie de l'environnement :

Compétences en statistiques (régressions, classification automatique discriminante, arbres de décision…) et analyse de données, machine learning
Compétences en programmation, utilisation de langages de programmation pour le traitement de données (data science) (R, python…)
Compétences en chimie analytique (spectrométrie de masse, métabolomique) et/ou biologie moléculaire
Des connaissances en sciences de l'environnement (polluants, qualité des eaux et notions de biodiversité) sont bienvenues
Aisance dans la rédaction et bon niveau d'anglais

5. Contacts et modalités de candidature

Encadrement

Adèle Bressy, chargée de recherche HDR de l'École des Ponts, chimie de l'environnement, hydrologie (adele.bressy[at]enpc.fr)
Julien Le Roux, maître de conférences UPEC, chimie analytique, outils statistiques et numériques, chimie de l'environnement (julien.le-roux[at]u-pec.fr)
My Dung Jusselme, maîtresse de conférence UPEC, biologie moléculaire, microbiologie environnementale
Sabrina Guérin, responsable innovation au SIAAP

Candidature
Envoyer CV, lettre de motivation et contact de référent.e.s scientifiques à adele.bressy[at]enpc.fr et julien.le-roux[at]u-pec.fr.

Offre de thèse (fichier PDF)

Offre de thèse 2023 : la spectrométrie de fluorescence in situ et à haute fréquence pour le suivi de la matière organique dans les STEU

Julien Le Roux — 2023-04-04T09:38:21Z

1. Contexte

Les variations de qualité et quantité de Matière Organique (MO) influencent l'efficacité des procédés du traitement biologique dans les Station de Traitement des Eaux Usées (STEU). La MO est caractérisée par des mesures de Demande Biochimique en Oxygène (DBO5) et de Demande Chimique en Oxygène (DCO) qui sont chronophages, coûteuses, et ne peuvent être appliquées in situ et en temps réel. La connaissance en temps réel des concentrations en carbone organique biodégradable, en amont du traitement biologique permettrait une meilleure gestion des procédés et la réalisation d'économies de réactifs chimiques (ex : méthanol) ou encore d'énergie (ex : pompage, aération).

La spectroscopie de fluorescence est une méthode de mesure rapide (de l'ordre de la minute) qui permet de distinguer différents types de matière organique dissoute (MOD) et donne des informations sur sa nature chimique. Des travaux menés au LEESU ont démontrés le potentiel d'application de cette méthode pour se substituer aux mesures de DBO5 et DCO (Goffin et al., 2018 ; 2019). Une sonde de mesure in situ et à haute fréquence nommée « Fluocopée » permettant la mesure de plusieurs dizaines de fluorophores a été développée entre 2018 et 2021 au LEESU et au SIAAP (brevet déposé).

Le premier déploiement industriel de cette sonde (Thèse N. Musabimana) a été mené dans le cadre de la phase 2 du programme de recherche « Mocopée », en sortie de décantation à la STEU Seine Aval (depuis Janvier 2022) et va permettre d'ajuster le fonctionnement de traitement biologique grâce aux mesures rapides de DBO5 (Varrault et al., 2021). D'autres déploiements de cette technologie innovante de suivi de la MO sont prévus dans les filières de traitement des eaux usées et des boues.

En effet, la gestion des procédés de valorisation des boues de STEU représente un enjeu clef pour la production d'énergie renouvelable. Au SIAAP, la filière de Digestion Anaérobie (DA) admet plus de 70% des boues produites, permettant chaque année la production de plus de 80 millions de mètres cubes de biogaz. Pour estimer le potentiel méthanogène des boues, le « Biochemical Methane Potential » (BMP) est couramment employé mais cette mesure est lourde (30 jours de suivi analytique) à mettre en place. Des travaux récent du LEESU (thèse M.Dechesne) ont permis de démontrer l'intérêt de la spectrofluorescence pour prédire le BMP des boues épaissies, ouvrant la voie à une caractérisation en ligne, en temps réel et à hautre fréquence des boues d'épuration.

Ces travaux de thèse constitueront le premier retour d'expérience sur le déploiement d'un réseau de capteurs de mesure par fluorescence (in situ et à haute fréquence) permettant l'obtention d'indicateurs de performance de traitement (DBO5 et DCO) et de caractériser la MO à différentes étapes du traitement des eaux usées (filière eau et filière boue). Ces informations seront des éléments clef d'aide à la décision pour le pilotage des procédés et aideront à l'atteinte des Objectifs de Développement Durable (ODD) des nations unies en permettant une amélioration de la qualité des eaux rendues aux milieux récepteurs tout en permettant une consommation responsable des ressources (réactifs, énergie).

2. Objectifs

Axe 1 – Déploiement de sondes « Fluocopée » pour le suivi et l'optimisation des procédés épuratoires de la filière des eaux usées : mesures à haute fréquence, in situ et en temps réel de la MO, DBO5 et DCO.

Pour suivre les qualités et quantités de matière organique fluorescente, ainsi que les valeurs de DCO et la DBO5 (in situ et haute fréquence) le long de la filière eau d'une STEU, un ensemble de sondes « Fluocopée » sera déployée en entrée de STEU (eaux usées brutes) et en sortie du traitement biologique.

Des modèles de prédiction de la DCO et la DBO5 obtenus par mesures de fluorescence seront développés pour ces étapes de traitement à l'aide de mesures contradictoires notamment dans des périodes transitoires (temps de pluie) pour lesquelles nous n'avons à l'heure actuelle pas de modèles prédictifs établis.

L'étude des chroniques de suivi de ces paramètres en temps réel, permettra de définir des seuils d'alerte pour l'aide à la gestion des procédés épuratoires.

Axe 2 – Vers une meilleure compréhension des caractéristiques de la MO fluorescente des eaux usées.

Bien que la spectrométrie de fluorescence apporte un moyen de caractérisation globale facile d'application sur la qualité de la MO présente (substances humiques ; proteiniques ; etc.), les caractéristiques de la MO d'origine urbaine fluorescente restent encore mal connues, avec des contributeurs potentiels tels que les produits de dégradation de la lignine, les quinones, les flavonoïdes, les acides humiques et les agents de blanchiment fluorescents (FWA) provenant des eaux usées municipales (aliments, plantes, microbes, champignons, détergents pour le linge, produits sanitaires, papier toilette et mouchoirs) et de l'industrie papetière (Carstea et al., 2016), ainsi que des composés de type protéinique liés à la présence de détergents, produits de soins personnels, résidus médicamenteux ou encore la caféine (Sgroi et al. 2017).

Ce volet de thèse aura pour objectif de relier les propriétés de fluorescence de la MO urbaine à un ensemble des données structurelles spécifiques et descripteurs physico-chimiques/biologiques. Les échantillons étudiés proviendront de différents bassins versants, et d'entrées/sorties de STEU. Un focus sera fait sur les caractéristiques des différentes classes de tailles de la MO dissoute afin de prendre en compte la diversité des colloïdes organiques. Sur chacune des fractions obtenues, des tests d'incubations par respirométrie seront mis en œuvre pour obtenir leur potentiel biodégradable.

Axe 3 – Déploiements de sondes « Fluocopée » pour l'optimisation de la digestion anaérobie des boues de STEU : suivi MO ; BMP et propriétés de rhéologie.

Les travaux entrepris au LEESU depuis 2017 seront poursuivis pour valider l'utilisation de la spectrofluorescence pour caractériser les boues via leurs centrats en sortie de l'étape de centrifugation. Les modèles prédictifs des paramètres physico-chimiques des boues (BMP, teneur en AGV,…) seront donc finalisés dans la cadre de cette thèse. En outre, la possibilité d'estimer, grâce à des mesures de fluorescence, les propriétés rhéologiques des boues ainsi que leur déshydrabilité sera investiguée.

3. Cadre et partenaires du projet

La thèse sera encadrée par Gilles Varrault (Enseignant-chercheur et directeur adjoint du LEESU) et Angélique Goffin (Enseignante-chercheuse) au LEESU. Le doctorant sera basé dans les locaux de la Maison des Sciences de l'Environnement sur le campus centre de l'UPEC à Créteil.

Ces travaux de recherche seront menés en étroite collaboration avec la direction de l'innovation du SIAAP dans le cadre du programme de recherche MOCOPEE.

Les expérimentations seront menées à l'échelle industrielle aux niveaux des zones inneauvation de la STEU de Seine aval du SIAAP voire sur d'autres STEU en France.

La thèse commencera le 1er octobre 2023 et le financement est déjà acquis.

4. Profil recherché

Master ou diplôme d'ingénieur dans le domaine de la physico-chimie de l'environnement. Le candidat devra avoir des compétences en chimie de l'environnement (traitements des eaux) et en chimie analytique. Le candidat devra présenter un goût affirmé pour le travail expérimental en laboratoire et sur le terrain ainsi que le travail en équipe dans un contexte partenarial fort (Université/Industriel). Des compétences en traitement statistiques des données seront appréciées.

5. Candidature et contacts

Envoyer avant le 15 mai 2023 un CV, une lettre de motivation, les relevés de notes depuis le baccalauréat et les éventuels rapports de stage déjà rédigés aux adresses suivantes :

Gilles Varrault - varrault[at]u-pec.fr
Angélique Goffin - angelique.goffin[at]u-pec.fr

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Offre de thèse 2021 : Caractérisation de la contamination des eaux de surface par le couplage d'analyses non-ciblées en spectrométrie de masse avec des analyses d'écotoxicologie - THESE POURVUE

Julien Le Roux — 2021-07-19T09:19:40Z

THESE POURVUE

1. Contexte

De nombreux micropolluants émergents sont présents dans les eaux de surface soumises à des pressions anthropiques (rejets urbains, ruissellement sur les chaussées…) mais leur comportement et leurs transformations sont peu connus.

L'analyse de micropolluants organiques est généralement réalisée en ciblant des molécules spécifiques, mais le développement de la spectrométrie de masse haute résolution (HRMS) permet d'analyser de manière non-ciblée les échantillons et d'identifier des produits inconnus ou des produits de transformation de molécules connues. L'identification de molécules d'intérêt parmi l'importante somme de signaux détectés reste cependant fastidieuse.

Conjointement, les impacts des micropolluants sur les organismes aquatiques peuvent être évalués à l'aide de méthodes d'analyse en écotoxicologie. De nombreux tests peuvent être effectués selon les effets recherchés. Il s'agit de mesurer les conséquences sur le vivant (modèles biologiques) pour évaluer soit l'impact sur l'activité métabolique (mortalité, synthèse cellulaire, production énergie, alimentation) ; soit des dysfonctionnements physio-pathologiques (perturbation endocrinienne, activité hormonale en lien avec la reproduction, génotoxicité). Ces conséquences peuvent être observées sur des modèles biologiques allant de la cellule à l'organisme entier (algues, levures, bactéries, champignon, cellules humaines, amphibien, poisson, crustacées, etc.).

Le couplage des approches analytiques non-ciblées avec les approches d'écotoxicologie (ex. analyses dirigées par les effets) permettent d'envisager l'identification des molécules responsables de types d'effets observés. Ce type d'analyses croisées requiert de manipuler des volumes de données importants et d'utiliser des méthodes statistiques avancées.

2. Cadre et partenaires du projet

Cette thèse s'insère dans le cadre du programme MeSeine Innovation (SIAAP).

Faire évoluer le suivi des masses d'eau par la mesure des effets (bioessais) est un objectif central du du réseau Meseine. Depuis 2017, une action de recherche dédiée a été lancée afin de disposer d'un référentiel de bioessais adapté aux rivières soumises à forte pression anthropiques, telle que la Seine francilienne (Effectiveness of Disinfecting Wastewater Treatment Plant Discharges : Case of Chemical Disinfection Using Performic Acid - siaap.fr). Des campagnes de prélèvements sur 4 à 7 sites répartis entre la Seine, la Marne et l'Oise ont été réalisées.

Au total, 20 campagnes de prélèvements ont été réalisées (2017-2021) avec 14-16 modèles biologiques différents. Les principaux modèles biologiques appliqués permettent d'évaluer la perturbation endocrinienne (gammare, poisson Médaka et cellule humaine), la toxicité générale (levure, bactérie, algue, champignon), et la génotoxicité (SOS chromotest sur E.Coli).

Aussi, ce projet s'inscrit dans la continuité du projet ANR JCJC WaterOmics (2017-2021) dont le but était de développer au Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (Leesu) des méthodes d'analyse non-ciblée et de traitement de données pour la caractérisation des micropolluants dans les eaux urbaines (en particulier les eaux résiduaires urbaines). Ce projet a été mené en forte collaboration avec le SIAAP et a contribué à la mise en place d'un observatoire des micropolluants dans les eaux urbaines par spectrométrie de masse haute résolution, programme piloté par le SIAAP. Ces analyses s'appuient sur les instruments analytiques de la plateforme Prammics (OSU Efluve), en particulier les instruments de chromatographie en phase liquide (Waters Vion – UPLC-IMS-QTOF et Shimadzu HPLC Fraction collector). L'UPLC-IMS-QTOF est un instrument de HRMS équipé d'une séparation par mobilité ionique (IMS) permettant de séparer des composés habituellement co-élués et d'augmenter ainsi la résolution de l'instrument.

3. Objectifs

L'analyse en spectrométrie de masse haute résolution génère de larges sets des données en quatre dimensions. Une thèse en cours a déjà initié le développement de méthodes d'analyse des données et de caractérisation des micropolluants dans les eaux usées conjointement avec le développement d'une application (R/shiny) facilitant ces traitements des données.
Les objectifs de la thèse sont les suivants :

Effectuer un suivi régulier de différents points d'échantillonnage du réseau MeSeine par des analyses non-ciblées en spectrométrie de masse haute résolution et des analyses d'écotoxicologie (citées ci-avant).
Développer des méthodes de traitement des données en spectrométrie de masse et des méthodes statistiques pour l'identification de molécules/marqueurs d'intérêt en croisant les données avec les résultats d'écotoxicité, en s'appuyant sur des méthodes et logiciels employés dans les domaines dit omics (ex. métabolomique)
Poursuivre le développement d'applications de traitement des données
Suivre le devenir spatio-temporel de molécules/marqueurs d'intérêt identifiés précédemment (suivi à différentes fréquences – saisonnières – hebdomadaires – journalières et le long des différents points de prélèvement en Seine)

4. Profil recherché

Formation de niveau M2 ou ingénieur en bioinformatique/biostatistiques, chimie analytique ou chimie de l'environnement :

Compétences en statistiques (régressions, classification automatique discriminante, arbres de décision…) et analyse de données,
Compétences en programmation, utilisation de langages de programmation pour le traitement de données (data science) (R, python…) appréciée
Compétences en spectrométrie de masse, métabolomique et/ou chimie analytique
Des connaissances en chimie de l'environnement (polluants, qualité des eaux et notions d'écotoxicologie) sont bienvenues
Aisance dans la rédaction de rapport et bon niveau d'anglais souhaitable

5. Contacts

Julien Le Roux - julien.le-roux[at]u-pec.fr – 01 82 39 20 80
Stéphane Mottelet - stephane.mottelet[at]utc.fr
Sabrina Guérin - sabrina.guerin[at]siaap.fr

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Offre de thèse 2021 : Fonctionnement hydrologique des jardins de pluie – De l'évaluation in-situ à la modélisation pour une diversité de contextes

Administrateur — 2021-04-06T13:57:16Z

1. Contexte

La gestion des eaux pluviales urbaines est un enjeu important pour la préservation des milieux aquatiques superficiels et la protection de la ressource en eau. Les volumes de ruissellement générés par temps de pluie sont en effet à l'origine de nombreux impacts environnementaux, du fait de la contamination qu'ils véhiculent mais aussi des dysfonctionnements qu'ils occasionnent sur des systèmes d'assainissement vieillissants et devenus insuffisants.

Dans ce contexte, le recours à des dispositifs végétalisés, favorisant les processus d'infiltration ou d'évapotranspiration, apparaît comme un moyen efficace pour limiter à la source les flux d'eau et de contaminants dirigés vers les eaux superficielles. Si de tels ouvrages sont susceptibles de donner lieu à des phénomènes de « dépollution » (filtration, adsorption…), les travaux récents indiquent que leur efficacité pour la maîtrise de la contamination est en grande partie conditionnée par leur capacité d'abattement vis-à-vis des événements fréquents. La bonne compréhension de leur fonctionnement hydrologique est donc indispensable pour anticiper leurs performances et optimiser leur conception.

Parmi les solutions mises en œuvre, les « jardins de pluie » (ou techniques de biorétention) désignent des dispositifs intégrés au milieu urbain, caractérisés par une succession de couches filtrantes ainsi qu'une palette végétale à valeur paysagère, et pour lesquels de multiples variantes de conception peuvent être envisagées : diversité de matériaux drainants, présence ou non d'imperméabilisation en fond d'ouvrage, mise en place de drains…Ces choix de conception sont susceptibles de conditionner fortement l'efficacité des ouvrages, au même titre que le contexte de mise en œuvre (régime pluviométrique, caractéristiques du sol sous-jacent, surface du dispositif relativement au bassin versant d'apport…). Leur incidence reste cependant insuffisamment maîtrisée, en particulier lorsque l'infiltration vers le sol sous-jacent n'est plus le processus dominant.

Il apparaît ainsi nécessaire de conforter la compréhension du fonctionnement de ces ouvrages et de proposer des outils permettant d'optimiser leur efficacité vis-à-vis des événements fréquents.

2. Objectifs de la thèse

L'objectif de cette thèse est de préciser l'incidence de la conception des ouvrages de type « jardin de pluie » sur leur fonctionnement hydrologique et en particulier leur capacité à limiter les volumes de ruissellement pour les événements fréquents.

L'étudiant(e) s'attachera à déterminer dans quelle mesure le fonctionnement hydrologique des jardins de pluie et leurs performances aux différentes échelles temporelles d'intérêt (évènement pluvieux, saison ou périodes longues) peuvent être optimisés, en tenant compte du contexte de mise en œuvre (climat, caractéristiques du sols, espace disponible, contraintes spécifiques liées à l'infiltration...).

3. Cadre de travail et partenaires du projet

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du programme de recherche OPUR (Observatoire des Polluants Urbains). Elle est soutenue par la Ville de Paris à travers un cofinancement et à la mise à disposition de données.

4. Contacts

Directeur de thèse : Marie-Christine Gromaire [DR, HDR], Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains, École Nationale des Ponts et Chaussées, 6-8 av. Blaise Pascal, Cité Descartes 77455 Marne-la-Vallée Cedex
Courriel : marie-christine.gromaire(AT)enpc.fr
Tel : 01 64 15 37 60

Co-encadrant : Jérémie Sage [ITPE], Cerema Ile-de-France, 12 rue Teisserenc de Bort, 78190 Trappes
Courriel : jeremie.sage(AT)cerema.fr
Tel : 01 34 82 12 56
Co-encadrant : Didier Técher [CR], Cerema Est, 71 rue de la Grande Haie, 54510 Tomblaine
Courriel : didier.techer(AT)cerema.fr
Tel : 03 83 18 31 79

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Offre de thèse 2020 : Développement d'une méthode analytique pour l'analyse des microplastiques par Pyr-CG-SM et application environnementale

Administrateur — 2020-05-05T06:24:41Z

FIN DES CANDIDATURES 31 MAI 2020

1. Contexte

La pollution de l'environnement par les matières plastiques est devenue un enjeu mondial. La communauté scientifique est mobilisée pour produire des connaissances sur la question, et en particulier estimer des concentrations de plastiques dans les différents milieux air-eau-sol. La question est d'autant plus aiguë lorsque l'on s'intéresse aux petits fragments de plastiques, d'une taille inférieure à 5 mm, les microplastiques (MP).

Les méthodes les plus couramment utilisées (méthodes spectrométriques –infra-rouge (IRTF), Raman), sont très consommatrices de temps, et ne permettent que d'estimer, au-dessus d'une taille minimale, des nombres de particules et leur composition chimique. En particulier, elles ne permettent pas d'estimer de masses de polymères, donc de concentration, ce qui est très pénalisant pour progresser dans la connaissance de l'imprégnation en MP de l'environnement.

Il a été récemment proposé d'utiliser la pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et à la spectrométrie de masse (Pyr-CG-SM) pour la caractérisation et la quantification des MP, ce qui permettrait d'accéder à des masses de chaque type de polymère sans limitation de taille, sans toutefois avoir accès aux informations sur la morphologie des MP. Cette technique bien validée qualitativement doit encore être développée pour pouvoir dériver des résultats quantitatifs sur des échantillons naturels.

Le développement de cette méthode et son utilisation pour l'estimation des concentrations de MP dans des échantillons de sédiments de rivières sont au cœur du projet Sedi-PLAST (Microplastiques dans les sédiments continentaux et les archives sédimentaires) financé par l'Agence Nationale de la Recherche dans lequel s'inscrit cette thèse.

2. Objectifs de la thèse

Le projet Sedi-PLAST propose de combiner une approche sédimentologique à l'analyse de MP dans les sédiments. Le premier objectif est de comprendre les relations entre (1) les environnements de dépôts sédimentaires (composition minéralogique, texture, temps de résidence des sédiments) et (2) la teneur, la taille et la nature des MP retrouvés dans les sédiments. A travers l'étude de carottes sédimentaires, ce qui est particulièrement novateur et original, et en lien avec la contamination des sédiments récents et de surface, il s'attache d'autre part à évaluer les trajectoires temporelles des pollutions plastiques à l'échelle des bassins versants anthropisés. En collaboration avec les gestionnaires des milieux aquatiques, il permettra aussi de co-construire un nouvel outil de surveillances des MP.

Le projet de thèse vise deux objectifs principaux :

Un objectif méthodologique : mise au point de la méthode quantitative d'analyse des MP par Pyr-CG-SM et comparaison avec les autres méthodes spectroscopiques (IRTF et Raman)
Un objectif environnemental : analyse des concentrations en MP dans des échantillons de sédiment de deux fleuves français (Seine, Loire), de manière à caractériser leur contamination et leur hétérogénéité en liaison avec l'hydrologie et l'hydromorphologie.

3. Compétences recherchées

Titulaire d'un master 2 ou d'un équivalent, l'étudiant(e) doit être de formation chimiste, physicochimiste ou avoir des connaissances en chimie analytique. Une première expérience en CG-SM serait appréciée.

4. Financement et encadrement de la thèse

Le financement de la thèse est assuré par le projet Sedi-PLAST et sera de l'ordre de 1450 € nets/mois.

La thèse est réalisée en collaboration entre le LEESU et l'UMR Metis. L'étudiant(e) sera donc amené(e) à travailler sur les sites de Jussieu (UMR Metis) et de Créteil (LEESU) et sera co-encadré par Sylvie Derenne (DR CNRS), Bruno Tassin (DR Ecole des Ponts) et bénéficiera du soutien technique de Christelle Anquetil (IE CNRS). Johnny Gasperi, DR, coordonnateur du projet Sedi-PLAST sera étroitement associé au suivi de la thèse (Laboratoire Eau et Environnement- LEE, Université Gustave Eiffel).

5. Contacts

Pour candidater, merci d'envoyer votre CV et une lettre de motivation à :
– Sylvie Derenne – sylvie.derenne(at)upmc.fr
– Bruno Tassin – bruno.tassin(at)enpc.fr
– Johnny Gasperi – johnny. gasperi(at)univ-eiffel.fr

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Offre de thèse 2020 : Elimination de micropolluants en traitement tertiaire des eaux usées par différents procédés d'oxydation - thèse pourvue

Administrateur — 2019-05-17T12:20:49Z

THESE POURVUE

1. Contexte

Le Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (Leesu), en partenariat avec le Service Public de l'Assainissement Francilien (SIAAP) a initié dès la phase 3 du programme OPUR (Observatoire des Polluants Urbains en Ile-de-France) des travaux visant à améliorer les connaissances sur le comportement des polluants prioritaires et d'autres substances le long des filières de traitement des eaux résiduaires urbaines. Les travaux menés durant la phase 4 d'OPUR (2012-2015) se sont intéressés à l'échelle d'un pilote industriel à l'élimination de nombreux micropolluants prioritaires et émergents par adsorption sur charbon actif (thèse R. Mailler, 2012-2015). L'étude de ce pilote industriel a été approfondie et le couplage ozonation/charbon actif a été étudié au cours de la phase 5 d'OPUR (thèse R. Guillossou, 2016-2019). Depuis 2018, le SIAAP réalise des essais de désinfection des effluents d'eaux usées rejetés en Seine en vue d'améliorer la qualité sanitaire des eaux pour les JO 2024. Des essais de désinfection à l'acide performique ont notamment été réalisés à l'échelle industrielle.

Le Service Expertise et Prospective (SEP) du SIAAP a mis en place une plateforme de caractérisation des réactifs, au sein de laquelle les adsorbants et les oxydants sont étudiés, notamment les désinfectants chimiques (peracides) et l'ozone. Un pilote de laboratoire permettant l'étude de l'oxydation chimique par ozonation, désinfection chimique ou couplage des deux, a notamment été mis en place. L'objectif est de déterminer les performances et les limites des procédés d'oxydation, et d'étudier l'impact de l'oxydation sur les eaux usées du SIAAP afin de déterminer si ce type de traitement est adapté aux eaux usées et aux contraintes opérationnelles.

2. Objectifs de la thèse

Dans la continuité des travaux précédents, cette thèse portera sur l'étude de l'élimination des micropolluants en traitement tertiaire des eaux usées à l'aide de plusieurs procédés d'oxydation, notamment les peracides (acide peracétique ou performique), désinfectants chimiques encore peu étudiés et qui seront comparés à des procédés plus connus comme l'ozonation ou la photolyse UV. Des couplages avec des réactifs pourront également être étudiés (procédés d'oxydation avancés).

Le premier objectif sera de comparer les performances des procédés vis-à-vis de l'élimination des micropolluants et de l'évolution des paramètres globaux (ex. COD, absorbance UV à 254 nm, fluorescence 3D). Les résultats seront mis en perspective avec les résultats obtenus par le passé avec les procédés d'adsorption sur charbon actif. Les performances des différents procédés seront étudiées en fonction de divers paramètres opérationnels (ex. dose transférée et temps de séjour sur le pilote d'ozonation, Ct pour les désinfectants chimiques…).

Le second objectif visera à étudier la formation de sous-produits d'oxydation (ex. nitrosamines, bromates) et l'évolution de la toxicité au cours de ces traitements. Des analyses de sous-produits (nitrosamines, bromates, sous-produits halogénés) seront menées au Leesu. Une caractérisation fine des conditions de formation de certains sous-produits sera réalisée en laboratoire, en étudiant l'influence de paramètres clés (ex. bromures, nitrites, précurseurs organiques…). Des outils de caractérisation innovants tels que les bio-essais ou le screening non ciblé (spectrométrie de masse haute résolution) seront mis en œuvre. L'originalité de l'étude résidera dans le couplage de toutes ces approches analytiques.

Un troisième objectif consistera à étudier l'influence de la qualité de la matrice sur les procédés d'oxydation. Des essais comparatifs seront ainsi réalisés sur les effluents de sortie de plusieurs stations d'épuration du SIAAP (Seine Centre, Seine Amont, Seine Aval…), à différentes étapes de traitement (eau décantée, décarbonée, nitrifiée, rejet), et notamment en cas de temps de pluie (fonctionnement de station dégradé).

3. Cadre de travail et partenaires du projet

Dans le cadre du programme de recherche OPUR (Observatoire des Polluants Urbains), le SIAAP, le Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (LEESU) et l'Institut Européen des Membranes (IEM Montpellier), travaillent en étroite collaboration sur les techniques de traitement tertiaire des eaux résiduaires urbaines.

4. Profil du candidat

Le candidat devra impérativement posséder des connaissances en traitement de l'eau, chimie des eaux et analyse des eaux. Des connaissances en génie des procédés seront appréciées.

5. Contacts

Johnny GASPERI et Julien LE ROUX : LEESU, Faculté des Sciences et Technologie, Université Paris Est Créteil, 61 avenue du Général de Gaulle, 94010 CRETEIL.
Tel : +33 1 82 39 20 83 ; +33 1 82 39 20 80
Courriel : gasperi(AT)u-pec.fr ; julien.le-roux(AT)u-pec.fr
Stephan BROSILLON : Institut Européen des Membranes, Université de Montpellier, France. Tel : +33 4 67 14 33 24
Courriel : stephan.brosillon(AT)umontpellier.fr
Vincent ROCHER : SIAAP, Direction Innovation et Environnement, 82 avenue Kléber, 92700 COLOMBES.
Tél. : +33 1 41 19 53 73
Courriel : vincent.rocher(AT)siaap.fr
Romain MAILLER : SIAAP, Direction Innovation et Environnement, 82 avenue Kléber, 92700 COLOMBES.
Tél. : +33 1 41 19 52 12
Courriel : romain.mailler(AT)siaap.fr

6. Candidature

Les candidats sont invités à envoyer un courriel contenant un CV détaillé à Johnny GASPERI, Julien Le Roux et Stephan Brosillon.

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Offre de thèse 2018 - Programme MOCOPEE

Daniel Thevenot — 2018-05-04T07:20:00Z

Proposition de sujet de thèse : Caractérisation des boues d'épuration par des méthodes spectroscopiques (programme MOCOPEE)

Contexte

Dans le cadre de la loi transition énergétique pour la croissance verte (2015-992 du 17 août 2015), l'objectif de réduire la consommation énergétique de 50 % à l'horizon 2050 a été annoncé. Pour atteindre cet objectif ambitieux, il est notamment question de recourir aux énergies renouvelables et de récupération (EnRR). Dans le domaine du traitement des eaux usées, la valorisation énergétique des boues via le procédé de digestion anaérobie est une option particulièrement intéressante. À l'échelle de l'agglomération parisienne (zone SIAAP, bassin-versant 2 000 km2, 8,5 millions d'habitants), la filière de digestion anaérobie admet plus de 70% des boues produites, permettant chaque année la production de plus de 80 millions de mètres cubes de biogaz.

Objectif

L'objectif de cette thèse est de développer et d'utiliser à l'échelle industrielle des méthodes innovantes de caractérisation de matrices solides complexes (fumier équin, boues urbaines,…) et notamment leur potentiel méthanogène pour la digestion anaérobie. Des tests existent à l'heure actuelle et notamment la « mesure de référence », le biochemical methane potential (BMP), mais elle est particulièrement lourde (30 jours de suivi analytique) à mettre en place.
Afin de trouver une alternative, nous proposons d'utiliser des méthodes spectroscopiques. Les informations obtenues par ces différentes méthodes pourront être combinées pour caractériser de manière plus fine et surtout plus rapide ces matrices solides.

A terme, grâce à cette action, le SIAAP pourra disposer d'outils experts de caractérisation rapide et fine de la matière organique présente dans divers gisements fermentescibles (boues, fumier).

Programme scientifique

Dans un premier temps il s'agira de mettre au point les protocoles de caractérisation des matrices solides pour chacune des méthodes utilisées. Des extractions chimiques de la matière organique contenue dans les boues de STEP seront également réalisées avant caractérisation des extraits par spectroscopie. Différentes solutions extractantes seront testées.

Lorsque les protocoles analytiques auront été mis en place, la caractérisation spectroscopique d'un nombre important d'échantillons solides (boues, fumier, mélange) sera effectuée tandis que les caractéristiques de ces échantillons solides seront déterminées par les méthodes de référence (non spectroscopiques). Pour certains paramètres d'intérêt (dont le potentiel méthane), les informations obtenues par les méthodes spectroscopiques seront ensuite mises en regard des valeurs obtenues par les méthodes de référence afin de mettre en place des indicateurs issus des techniques spectroscopiques permettant la meilleure estimation possible des caractéristiques des boues d'épuration. L'intérêt de combiner plusieurs méthodes spectroscopiques sera estimé.

Les boues d'épuration seront fournies par le SIAAP. Un support scientifique, technique et logistique fort sera fourni par le SIAAP avec notamment la prise en charge de l'analyse des boues par les méthodes de référence.

Financement et localisation

Le projet de recherche est financé dans le cadre du programme de recherche MOCOPEE. Le salaire proposé est de 1520 € net/mois. L'intégralité des frais de mission liés aux déplacements du doctorant dans le cadre de ces activités seront prises en charges. Le doctorant pourra participer à au moins un colloque scientifique international par an. Si le doctorant le souhaite, il pourra assurer des enseignements à l'UPEC (missions d'enseignement en deuxième et troisième années, vacations en première année). Il sera inscrit à l'école doctorale SIE (Sciences Ingénierie et Environnement).

Le début de thèse est prévu au 1er octobre 2018. Le doctorant sera basé au LEESU (Créteil) ainsi qu'à la DIE du SIAAP (Colombes). L'encadrement technique du doctorant lors des expérimentations au laboratoire et sur le terrain sera réalisé par les équipes du LEESU et du SIAAP.

Profil recherché

Le candidat(e) devra avoir une formation de base solide en chimie et/ou biologie complétée si possible par une expérience ou tout au moins une affinité forte pour l'utilisation d'outils mathématiques (R, Matlab) pour le traitement des donnés. Il devra de plus avoir une affinité pour le travail expérimental et les études de terrain ainsi que pour le travail en équipe dans un contexte partenarial fort (Université/Industriel). Il devra également disposer de bonnes qualités rédactionnelles, notamment en Anglais.

Contacts

Pour disposer de renseignements complémentaires et pour candidater (CV + lettre de motivation pour le sujet), vous pouvez contacter :
Gilles Varrault - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains (Directeur de Thèse)
varrault(AT)u-pec.fr

Offre de thèse (fichier PDF)

Clôture de l'appel à candidatures : 14 mai 2018

Voir en ligne : Programme MOCOPEE