L'objectif de l'équipe OpenMind vise à produire des molécules, polymères et matériaux biosourcés possédant de nouvelles propriétés fonctionnelles par des actions raisonnées et éco conçues au niveau moléculaire et macromoléculaire. Elle intègre aux différentes échelles les biotechnologies, la chimie, la physico-chimie et la physique sur la base d’approches expérimentales et computationnelles. L’équipe applique ces approches à l’ingénierie des constituants des agro-ressources dans le contexte de la bioraffinerie en cascade, chimie verte et bioéconomie.

Les principaux verrous scientifiques étudiés par l'équipe sont liés à la complexité de la biomasse, tant sur le plan de son organisation que de sa composition moléculaire, de surcroît variables et évoluant dans le temps. Au sein des agroresources, la structure et l’organisation des assemblages moléculaires/macromoléculaires sont encore insuffisamment connus, ce qui limite le choix des stratégies les plus efficaces pour maîtriser leur réactivité et piloter leurs fonctionnalités. L'équipe OpenMind développe également des outils (caractérisation, simulation, modélisation) et procédés d'activation assistés (catalyse, biocatalyse, mécanocatalyse, sonocatalyse, photocatalyse, plasma, micronades...) pertinents de déconstruction et fonctionnalisation, qui permettent de tirer parti ou d’exploiter les propriétés des agroresources pour améliorer et maitriser les réactivités et les fonctionnalités des produits obtenus.

Notre stratégie et méthodologie:

• Caractériser les propriétés fonctionnelles, les acteurs moléculaires, les structures et leur organisation aux différentes échelles de la biomasse et des bioproduits pour acquérir des connaissances sur les relations structure-organisation-propriétés
• Etablir des modèles qui permettent de mieux comprendre et à terme de prédire les relations entre structure et propriétés des molécules et macro-molécules d’intérêt au sein de la matière première, au cours de sa transformation et dans le contexte de la mise en œuvre des produits obtenus, pour orienter d’une part le choix des matières premières en lien avec la composition et les propriétés recherchées pour les produits, et d’autre part les enchainements d’opérations unitaires à mettre en œuvre
• Développer des couplages de procédés de déconstruction et d’activation selon des approches hybrides (biologiques, chimiques, mécaniques/physiques) pour atteindre de façon optimale les fonctionnalités visées tout en minimisant les impacts sur l’environnement et la santé dans une démarche d’écoconception.

Nos compétences:

• Biotechnologie : génie des procédés microbiologiques, bioproductions, ingénierie des enzymes, biocatalyse, bioconversions, écologie synthétique, biologie des systèmes, approches meta-« omics » (metagénomique, metatranscriptomique, metaprotéomique, metabolomique)
• Chimie : synthèse, analyse, étude de mécanismes, ingénierie des catalyseurs, réactivité/structure/propriétés des molécules et macromolécules, étude des liens entre structure et (éco)toxicité
• Physique : plasmas froids, ultrasons, microondes, électro et photo-activation, electromagnétique, nanotechnologies, thermodynamique
• Mécanique : mécanosynthèse, mécanocatalyse
• Modélisation et simulation : dynamique moléculaire et macromoléculaire, chimie quantique, thermodynamique chimique, interactions, cinétiques
• Analyse et caractérisation: identification, structure, stabilité, propriété...

Procédés:

Biotechnologie

• 10 fermenteurs (1 to 30L)
• Centrifugation, ultracentrifugation, micro flux- et ultrafiltration tangentielle, expanded-bed chromatography, FPLC, 1D and 2D electrophorèse
• 2 robots de pipetage MicrolabStar
• Laboratoire de microbiologie moléculaire

Chimie et Physicochimie

• Réacteur (hastalloy) 500mL, haute pression et haute température (300bar, 300°C)
• Réacteur steam explosion 1L
• Réacteur Pyrolyse, 1200°C (Bio-chars)
• Micro-broyeur planétaire PULVIRESETTE 7 line 100 mL (mécano catalyse et mécano synthèse)
• Micro-broyeur vibro-ball milling 50 mL (mécano catalyse et mécano synthèse)
• Micro-broyeur PULVIRESETTE 0, 100 mL instrumenté, 200°C (mécano catalyse et mécano synthèse)
• Réacteur Plasma froid (dépolymérisation/polymérisation)
• Micro-réacteur ultrasons thermostaté (batch et en continue), 100 mL
• Microwaves, 15 réacteur de 100mL (100 bar, 250°C)
• Mini extrudeuse bis vis (250°C)

Outils de caractérisation: LipPolGreen Scientific platform

• Chromatographie gazeuse et liquide
• Ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI)
• Chromatographie ionique (Ampérometrie)
• Couplages spectrométrie de masse: HPLC/MS, Pyrolysis-GCxGC-MS, ICP-MS
• Spectrophotométrie UV/ Vis / RI / ELSD / Fluo / Luminescence
• AsFFFF-MALLS, SEC-MALLS