Rhéologie des écoulements cisaillés
Dans le cadre d’un projet FERMAT et d’une collaboration avec le LGC, un procédé d’aération par grosses bulles pour limiter le colmatage a été étudié, visant l’application des bioréacteurs à membranes immergées pour le traitement des eaux usées. Il a été montré que les boues sont viscoplastiques et que si l’aération induit un cisaillement déstructurant, son séquençage permet une restructuration de la boue bénéfique à l’indice de boue et à sa filtrabilité. Les effets de l’aération sur le colmatage ont ensuite été quantifiés. Enfin l’étude de l’ascension d’une bulle dans un faisceau de fibres modèle a permis une estimation des contraintes de cisaillement créées sur les flocs et d’établir un lien entre les paramètres opératoires et les propriétés du milieu biologique.
L’étude de la dynamique des phénomènes de transfert lors de réactions biocatalytiques sur matrices lignocellulosiques (collaboration avec le LISBP, l’université d’Hanoï et le LCPO à Bordeaux, ANR ProBio3) a permis de mettre en évidence le caractère rhéofluidifiant puis viscoplastique du milieu réactionnel lorsque la concentration en substrat augmente. Le domaine d’application concerne les biocarburants de 2nde génération. Les mesures physiques et biochimiques, en ligne et hors ligne, ont permis de suivre et de caractériser à différentes échelles la déconstruction et la dépolymérisation des matrices choisies, et de quantifier l’évolution des comportements rhéologiques, la distribution de taille et de forme des particules au cours de l’hydrolyse, et l’influence du substrat, de sa concentration et des enzymes.
L’IMFT participe au projet ANR BioFiReaDy (collaboration LMAP, ENISE, CHU Larray) sur l’investigation des disfonctionnements respiratoires (mucoviscidose) et l’efficacité des mécanismes de clairance des sécrétions bronchiques par une analyse et une simulation du mouvement du mucus. L’IMFT intervient dans ce projet pour caractériser et analyser le comportement rhéologique de prélèvements de mucus ainsi que lors des discussions touchant à la modélisation et à la simulation numérique des écoulements de fluides non newtoniens. Un travail de bibliographie a montré le caractère très incomplet des données rhéologiques existantes. Les mesures effectuées dans le cadre de ce projet apportent donc une avancée notable dans ce domaine. Une modélisation fine de la transition liquide périciliaire/mucus a permis en outre d’établir une cartographie de l’influence de la rhéofluidification sur la vitesse de clairance et d’examiner l’influence de l’épaisseur de la couche de mucus.
