Mots clés : composites biosourcés ; extrusion réactive ; coproduits agricoles ; interface charge/matrice ; sobriété énergétique ; analyse de cycle de vie
Directeur /Supervisor
Catherine LACOSTE – ItheMM (équipe Matériaux et Procédés Innovants) – catherine.lacoste@univ-reims.fr
Face aux enjeux environnementaux et à la nécessité de développer des matériaux durables, la valorisation des coproduits agricoles s’impose comme un levier d’innovation majeur. Ce projet doctoral s’inscrit dans la continuité du programme MABIOCA (2022–2025), et vise à transformer un résidu encore sous-exploité : la drêche de bière (BSG), issue du brassage, en charge lignocellulosique fonctionnelle pour biocomposites polymères. L’objectif ? Concevoir des matériaux performants, biosourcés, à faible impact environnemental, pour des applications variées (isolation, emballage, mobilier, etc.).
Enjeux scientifiques et techniques
Les BSG sont riches en fibres végétales, mais leur forte teneur en eau (>70%), leur instabilité et leur mauvaise compatibilité avec les polymères thermoplastiques représentent de véritables défis technologiques. Le projet repose donc sur deux axes majeurs :
1. Optimisation des interfaces charge/matrice
o Développement de traitements thermiques, chimiques et enzymatiques des BSG pour améliorer leur compatibilité avec les matrices polymères.
o Étude de la transposition de ces modifications en extrusion réactive, afin d’intégrer la fonctionnalisation des fibres directement dans le procédé industriel.
o Mise au point de biocomposites contenant plus de 30 % de BSG, tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et hydriques.
o Caractérisation approfondie (rhéologie, structure, durabilité, stabilité dimensionnelle) du matériau final.
2. Optimisation énergétique du procédé
o Étude du procédé de séchage/broyage par extrusion de la drêche, pour le rendre économe et industrialisable.
o Analyse du bilan énergétique global, en particulier via la récupération de la vapeur d’eau.
o Simulation du procédé à l’aide du logiciel Ludovic®, pour prédire l’effet des paramètres (profil de vis, température, taux d’humidité) sur la qualité du matériau et sur sa soutenabilité.
Un environnement de recherche stimulant
Vous rejoindrez une équipe engagée dans les matériaux biosourcés et les procédés innovants, au sein d’un laboratoire reconnu. Le projet bénéficie de collaborations internationales fortes :
• Avec l’Université de Sfax (Tunisie), spécialisée dans la modification enzymatique des fibres végétales,
• Et l’Université de Guelph (Canada), leader mondial dans les bioplastiques et la bioéconomie.
Un stage international pourra être envisagé durant la thèse.
Pourquoi ce sujet ?
Ce doctorat vous offre l’opportunité de contribuer à une transition écologique concrète, en transformant un déchet alimentaire en une ressource à haute valeur ajoutée. Vous serez formé(e) à des technologies de pointe (extrusion réactive, modélisation), en lien étroit avec les besoins industriels. À l’issue de la thèse, vos compétences vous ouvriront les portes de la recherche académique comme de l’innovation en entreprise.
Cette thèse pluridisciplinaire s’adresse à un·e ingénieur·e ou titulaire d’un Master 2 en génie des procédés, matériaux polymères, chimie verte ou sciences des matériaux. Un goût marqué pour l’expérimentation, les procédés (extrusion), la caractérisation physico-chimique et thermique, et les matériaux durables est attendu. Une sensibilité à l’analyse environnementale (type ACV) est un plus.
Le/la candidat(e) idéal(e) sera curieux(se), rigoureux(se), autonome et motivé(e) par la recherche appliquée à fort potentiel environnemental, avec une solide culture en matériaux polymères, procédés, thermique-énergétique et un goût pour l’expérimentation, la simulation, et les défis de l’innovation durable. Une capacité à communiquer, collaborer et valoriser ses résultats, aussi bien en français et en anglais, dans un cadre académique et industriel sera un atout majeur.
Publié le 25/05/2025