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Sous certaines conditions, notamment lorsque l'on cherche à en optimiser le fonctionnement, les bioprocédés présentent des risques de déstabilisation qui nécessitent la mise en place de lois de commande. La problématique scientifique concernée est le contrôle (éventuellement "optimal") de systèmes dynamiques - quelquefois de grande dimension - incertains, partiellement observés, non linéaires, non stationnaires et/ou soumis à des perturbations. L'une des originalités des travaux du LBE dans ce domaine est de tirer parti de la connaissance fine du procédé et de l'écosystème microbien qu'il héberge pour proposer des solutions innovantes efficaces.

La mise en place de ces lois de commande nécessite de disposer d’informations – via des capteurs si possible en-ligne – pour connaître l’état du système à l’instant présent. Si les capteurs permettant de caractériser l’environnement du milieu réactionnel (température, pH, débits liquides et gazeux, pressions…) sont facilement implémentables et disponibles (y compris à petites échelle), les informations sur l’état réactionnel du milieu (concentrations des microorganismes, types d’organismes présents, activités, concentrations des métabolites, etc…) sont beaucoup plus difficiles à obtenir. C’est la raison pour laquelle une part importante de nos activités vise à développer des capteurs, notamment pour les systèmes anaérobies. Notez que si les bioprocédés manquent encore de capteurs appropriés et peu coûteux, la problématique liée à la recherche de moyens d’action – les actionneurs – est également prégnante. L’une des voies suivies pour améliorer la situation est de mener des recherches sur les écosystèmes microbiens, véritables cœurs fonctionnels des bioprocédés. En associant écologues microbiens et théoriciens, modélisateurs et automaticiens, de nouveaux leviers d’action sont recherchés pour optimiser le fonctionnement des bioprocédés afin de passer d’une situation où l’état de l’écosystème est subi à une situation où on peut orienter ses principales voies métaboliques…

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Jean-Philippe Steyer