Ce travail a pour objectif la conception et l'étude d'un réacteur enzymatique à membrane (REM) en vue de la dégradation de composés phénoliques. Pour cela, des membranes actives ont été préparées par greffage covalent de la laccase de Trametesversicolor à la surface d'une membrane céramique Après avoir mis en évidence les potentialités du réacteur vis-à-vis de la dégradation du 2,6-diméthoxyphénol (DMP) choisi comme substrat modèle, l'impact de paramètres opératoires (débit d'alimentation, concentration en substrats) sur les performances du REM a été étudié. Pour résoudre des problèmes d'instabilité, différentes étapes du protocole de fabrication des membranes actives ont été revues. Puis les paramètres opératoires (pH et température) ont été étudiés afin d'optimiser les conditions de mise en œuvre du REM. Il a été établi que les performances épuratoires étaient maximales à pH acide (pH 4) mais restaient stables sur une large plage de températures (15 à 40°C). Enfin la dernière partie de la thèse a été consacrée à l'étude du colmatage et à la recherche de différentes stratégies visant à limiter l'impact de ce dernier sur les performances et la stabilité du REM. / This work was devoted to the design and the study of an enzymatic membrane reactor (EMR) for the degradation of phenolic compounds. For this, active membranes were synthesized by covalent grafting of laccase from Trametes versicolor on the surface of a porous ceramic membrane.The 2,6-dimethoxyphenol (DMP) was chosen as model substrate and the effect of operating parameters (feed flow rate, substrate concentration) on the performance of the EMR have been studied.Different stages of the active membrane preparation process were reviewed in order to improve the system stability. Moreover operating parameters (pH and temperature) were studied in order to optimize the performance of the EMR. It was shown that the depletion efficiency was maximal at relatively low pH (pH 4) but remained stable over a wide temperature range (15 to 40 ° C).Finally the last part of the work was devoted to the developmentof different strategies to limit the impact of fouling on the performance and stability of the EMR.

Ce travail de thèse vise à développer un procédé de synthèse d'esters dans un réacteur enzymatique membranaire fonctionnant en milieu CO2 supercritique. Un tel procédé représente une alternative intéressante à la synthèse chimique classiquement utilisée en industrie car il permet, d'une part, d'utiliser le CO2 supercritique comme solvant et de substituer ainsi les solvants organiques généralement utilisés et, d'autre part, d'avoir un produit final doté d'un label naturel grâce à l'utilisation d'un catalyseur biologique. Dans cette étude, une membrane enzymatique de taille industrielle a été développée. Un pilote spécifique permettant la conduite de réactions enzymatiques en milieu supercritique a été conçu. Le procédé a été testé à l'aide d'une réaction modèle : la synthèse d'acétate d'anisyle à partir d'alcool et d'acétate de vinyle. L'influence de divers paramètres opératoires tels que la température, la pression, ou le débit sur les performances du procédé a été évaluée. Les performances du procédé ont été également comparées à celles d'un réacteur à lit fixe. / This study deals with the development of an enzymatic membrane reactor working in supercritical carbon dioxide for ester synthesis. This process is an alternative to the chemical synthesis classically used in industry because it allows, on the one hand, the use of supercritical carbon dioxide as a solvent instead of organic solvents and on the other hand it leads to natural label ester thanks to the use of a biological catalyst. In this work, an industrial size enzymatic membrane was developed. A special pilot plant was designed to achieve enzymatic reactions in supercritical carbon dioxide medium. The process was studied with a model reaction : the anisyl acetate synthesis from anisic alcohol and vinyl acetate. The impact of several operating conditions like temperature, pressure and flow rate on the process performances was studied. The enzymatic membrane developed in this study was active and showed an interesting conversion rate. The performances were compared to those obtained with a packed bed reactor.

Les micropolluants d'origine pharmaceutique tels que les antibiotiques, les hormones, les anti-inflammatoires ou les médicaments anticancéreux sont généralement réfractaires aux procédés classiques de traitement des eaux et leur rejet dans l'environnement même à l'état de traces (< µg/L) pose de réels problèmes environnementaux et de santé publique. Le traitement de ces effluents par voie enzymatique semble être une alternative intéressante et ce d'autant plus si le biocatalyseur est immobilisé directement à la surface d'une membrane afin d'améliorer sa stabilité et permettre sa réutilisation. Le travail à réaliser dans le cadre de cette thèse vise la conception et l'optimisation de bioréacteurs destinés à la dégradation de micropolluants ciblés. Réalisé dans le cadre d'un contrat Européen (ENDETECH), ce travail est une collaboration avec d'autres équipes de recherche européennes en charge de sélectionner les biocatalyseurs et de mettre au point les méthodes analytiques de détection et de caractérisation des produits de la réaction. / Pharmaceutical micropollutants such as antibiotics, hormones, anti-inflammatory or anti-cancer drugs are usually reluctant to conventional wastewater treatment processes and their disposal in the environment, even at low concentrations (< µg/L) may have an impact on human health. The enzymatic treatment of these effluents seems a promising alternative if the biocatalyst is immobilized on a membrane to enhance its stability and to enable its reuse. This thesis work aims at designing and optimizing bioreactors for micropollutants degradation. It is a collaboration (ENDETECH project) with other European research teams in charge of selecting the biocatalysts and developing analytical methods for the detection and characterization of transformation products.