Objectifs par rapport aux acquis d'apprentissage du programme

• Imaginer, concevoir, réaliser et exploiter des composés/produits aux propriétés spécifiques et des procédés chimiques et biochimiques conduisant à l'obtention de ces derniers en intégrant les besoins, contextes et enjeux (techniques, économiques, sociétaux, éthiques, de sécurité et environnementaux).
• Identifier le problème complexe à résoudre et élaborer le cahier des charges en intégrant les besoins (dont ceux du client), contextes et enjeux (techniques, économiques, sociétaux, éthiques, de sécurité et environnementaux).
• Sur base d'une modélisation, un ou plusieurs procédés ou produits répondant au problème posé ; les évaluer compte tenu des différents paramètres du cahier des charges.
• Evaluer la démarche et les résultats en vue de leur exploitation et adaptation (optimisation, qualité, environnement, sécurité,...).
• Mobiliser un ensemble structuré de connaissances et compétences scientifiques et techniques spécialisées permettant de répondre, avec expertise et adaptabilité, aux missions de l'ingénieur civil en chimie et science des matériaux à finalité Procédés de l'Industrie Chimique.
• Maîtriser et mobiliser de façon pertinente des connaissances, des modèles, des méthodes et des techniques relatifs aux propriétés de la matière, aux transformations chimiques, aux phénomènes de transfert et aux propriétés thermodynamiques, aux techniques et méthodes de caractérisation des composés chimiques et matériaux, aux procédés de production respectueux de l'environnement, leur optimisation et simulation.
• Analyser et modéliser un procédé ou une voie de production d'un composé en sélectionnant de manière critique des théories et des approches méthodologiques (modélisation, calculs), y compris en tenant compte des aspects pluridisciplinaires.
• Identifier et étudier les applications possibles des technologies nouvelles et émergentes dans le domaine de la chimie industrielle, de la pétrochimie, des biotechnologies, de la pharmacie, des polymères, ...
• Evaluer la validité des modèles et des résultats compte tenu de l'état de la science et des caractéristiques du problème.
• Communiquer et échanger des informations de manière structurée - oralement, graphiquement et par écrit, en français et dans une ou plusieurs autres langues - sur les plans scientifique, culturel, technique et interpersonnel en s'adaptant au but poursuivi et au public concerné.
• Argumenter et convaincre, tant à l'oral qu'à l'écrit, vis-à-vis d'un client, d'un collègue, des enseignants et des jurys.
• Sélectionner et utiliser les modes et supports de communication écrite et/ou orale adaptés au but poursuivi et au public concerné.
• Utiliser et produire des documents scientifiques et techniques (rapport, plan, cahier des charges,...) adaptés au but poursuivi et au public concerné.
• Contribuer par un travail de recherche à la solution innovante d'une problématique en sciences de l'ingénieur.
• Acquérir et analyser des données avec rigueur.
• Interpréter avec pertinence des résultats en tenant compte du cadre de référence au sein duquel la recherche s'est développée.
• Agir en professionnel responsable, faisant preuve d'ouverture et d'esprit critique, inscrit dans une démarche de développement professionnel autonome.
• Faire preuve d'ouverture et d'esprit critique en mettant en regard aspects techniques et enjeux non-techniques des problèmes analysés et des solutions proposées.
• Exploiter les différents moyens mis à disposition pour se documenter et se former de manière autonome.

Acquis d'apprentissage de l'UE

Le cours de microbiologie et d'introduction aux biotechnologies industrielles permet aux étudiants d'acquérir les connaissances suivantes :
- connaître les principaux constituants de la cellule et leurs fonctions; appréhender les notions de base de la biochimie structirale et de la biologie cellulaire (physiologie microbienne);
- comprendre le fonctionnement cellulaires (métabolisme, réplication, enzymologie);
- représenter des réactions enzymatiques et microbiennes par des lois cinétiques adéquates;
- acquérir les bases du génie des bioprocédés et bioraffinerie;
- appréhender la complexité de l'extrapolation d'un procédé de l'échelle laboratoire à celle du pilote, puis de l'industrie;
- appréhender les problèmes de suivi en ligne et de régulation
- faire choix d'un procédé de séparation/purification en fonction des contraintes

Contenu de l'UE : descriptif et cohérence pédagogique

Le cours est structuré en différents chapitres.
La première partie vise à expliquer les fondements de la biochimie, microbiologie, du métabolisme et de l'enzymologie.
Une introduction générale concernant l'exploitation de la biomasse comme ressource renouvellable et la conversion progressive des raffineries en bioraffineries est proposée.
Quelques notions légales et normatives sont enseignées en début de seconde partie (utilisation confinée, niveau de sécurité des laboratoires).
Les aspects biocatalyse et bioréacteurs sont ensuite abordés par la caractérisation des mécanismes (biocatalyse enzymatique et microbienne), le génie des bioréacteurs microbiens (écoulements, réacteurs continus, batch, fed-batch, airlift, les bilans de matières, échanges thermiques). Sont associés à ces descriptions les problèmes de montée d'échelle et le suivi des procédés.
Quelques exemples de modélisations  sont présentés.
Les aspects de purification (membranes, chromatographie, précipitation, ...) sont ensuite abordés en tenant compte de l'exploitation finale du bioproduit. Quelques exemples de grands bioprocédés industriels sont décrits (anticorps, vaccins, bioéthanol, biogaz, épuration des eaux urbaines.

Compétences préalables

Les concepts de base de chimie organique (structure, fonction, représentations spatiales) et les techniques de laboratoire de base (chimie analytique, organique) sont nécessaires pour suivre cette unité d'enseignement.