Présentation

L'Unité « Fractionnement des AgroRessources et Environnement » (FARE) est une Unité de recherche de l'Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA) et d’INRAE. Elle travaille sur les mécanismes de la déconstruction des ressources végétales lignocellulosiques en milieux naturels pour l’agriculture et l’environnement et dans les procédés (bio)technologiques pour la chimie verte et durable.

L’Unité regroupe plus 30 agents permanents, la moitié d’enseignants-chercheurs et chercheurs, l’autre moitié d’ingénieurs et techniciens. Elle accueille également une dizaine de doctorants et post-docs ainsi qu’une dizaine de stagiaires chaque année.

La mission de FARE est de travailler sur trois points clés de la transformation biologique et/ou technologique des biomasses végétales lignocellulosiques, pour des usages non alimentaires :

- la dégradation au champ des lignocelluloses (résidus de culture, litières) par les microorganismes du sol, pour assurer le maintien de sa fertilité et favoriser les services écosystémiques garants d’une production agricole durable (gestion des intrants, cycles du carbone et de l’azote,…) ;

- le fractionnement par des procédés biotechnologiques enzymatiques ou microbiens des lignocelluloses, pour la production de molécules d’intérêt pour la chimie et l’énergie, en respectant les principes d’une chimie verte (bioéthanol 2G, molécules tensio-actives à base de sucres,…) ;

- l’utilisation de fibres et de polymères agrosourcés, pour la réalisation de matériaux nanostructurés innovants aux propriétés optiques inédites (films et revêtements de protection) et de matériaux composites aux performances d’usage et environnementale particulièrement favorables (légèreté, recyclabilité, biodégradabilité,…).

FARE est impliquée dans des projets à dimension internationale et européenne (par exemple des projets de type : ANR PRCI, Interreg, Horizon 2020, COST), nationale et régionale.

Domaines scientifiques

• Biomolécules
• Biomatériaux
• Agrosystèmes
• Environnement

Effectifs

• 8 enseignants-chercheurs URCA
• 7 chercheurs INRAE
• 4 ingénieurs de recherche INRAE et URCA
• 14 IATOS dont 12 INRAE

Mots clés

• Agromatériaux & composites
• Biodégradation
• Bioéconomie
• Biogéochimie
• Biomasse lignocellulosique
• Bioraffinerie
• Biotechnologie blanche
• Enzymes & micro-organismes
• Modélisation
• Sols

Thématiques de recherche

• Thème 1 - Propriétés des biomasses : Quelles propriétés des biomasses végétales et des produits biosourcés ?
• Thème 2 - Efficacité des processus/procédés : Quelle efficience des processus et procédés de transformation des biomasses végétales ?
• Thème 3 – Modélisation des transformations : Quels modèles et outils numériques pour comprendre et prédire les transformations des biomasses végétales et les impacts associés ?

Savoir faire

Microbiologie, enzymologie et omiques

• Microbiologie : cultures de bactéries et champignons filamenteux, fermentations liquide et solide, physiologie microbienne
• Biologie moléculaire : production et purification d’enzymes sauvages et recombinantes, approches omiques (transcriptomique, génomique, protéomique, métabolomique, …)
• Biocatalyse : fractionnement enzymatique et physico-chimique des lignocelluloses, fonctionnalisation enzymatique

Biochimie et modélisation de la déconstruction des lignocelluloses

• Biochimie, physico-chimie et micromécanique des parois et des fibres végétales
• Extraction, caractérisation et assemblages de polymères lignocellulosiques
• Mesure de propriétés aux interfaces
• Méthodes physiques et microscopiques de suivi de la diffusion d’enzymes en milieux complexes
• Modélisation 4D (espace + temps) de la déconstruction des parois végétales
• Traitement d'image 4D (3D + temps) - techniques numériques

Ingénierie et conception d’agromatériaux et de nanomatériaux

• Production et caractérisation de nanofibrilles de celluloses
• Conception de matériaux nanostructurés
• Production de matériaux agrosourcés par extrusion et injection
• Modélisation des phénomènes physiques et thermiques en extrudeur
• Caractérisations à différentes échelles des propriétés d’usage et fonctionnelles des nouveaux matériaux

Biogéochimie du sol

• Utilisation d’isotopes stables (13C, 15N) et analyse isotopique, analyse spectrales (UV/Vis/IR)
• Caractérisation chimique des sols et des litières, mesure de minéralisation du C et du N en conditions contrôlées ; quantification de biomasse végétale in situ
• Modélisation des cycles du carbone et de l’azote et des interactions microorganismes-substrats
• Agrément d’activités en confinement.

Equipements remarquables

Analyses chimique

• Analyseurs de C et N solubles
• Extracteur van Soest automatisé
• Chromatographies phase gazeuse, liquide, d’exclusion stérique
• Spectromètres de masses (analyse isotopique, et SM couplé à la chromatographie gazeuse)
• Spectrophotomètres fluorescence, UV/Visible , infrarouge (proche et moyen)

Analyses physiques et thermiques

• Analyseur de diffusion de lumière multi-angle
• Balance de sorption d’eau
• Ellipsomètre spectroscopique
• Résonance des plasmons de surface
• Tensiomètres, , Balance de Langmuir, Langmuir-Blodgett, Spin-coater
• Rhéomètre plan-plan
• DMA, DSC, ATG

Analyses mécaniques morphologiques

• Bancs de traction et d’analyse mécanique des solides
• Banc de microtraction pour analyse de fibres
• Scanner de dimension et morphologie des fibres
• Analyseur MorFi

Microscopies

• Macroscope à zoom visible et fluorescence
• Microscope confocal de fluorescence
• Microscope à lumière polarisée

Mise en forme de matériaux

• Mélange interne
• Microinjection d’éprouvettes
• Micro-extrudeuses monovis et extrudeuse bivis de laboratoire

Biotechnologies – Microbiologie du sol

• Bioréacteurs (1L à 20 L)
• Fermenteur en milieu solide (jusqu’à 20 kg)
• Thermocycleurs, appareil q-PCR
• Incubateurs pour cultures microbiennes
• Incubateurs de sols instrumentés
• PSM, enceinte anaérobie

Partenariats

Entreprises privées

Faurecia ; APM (Automotive Performance Materials); FRD (Fibres Recherches et Développement) ; La Chanvrière de l’Aube ; Agrafes CB ; ARD (Agro-industrie Recherches et Développement) ; Coperion K-TRon; Plastique d'Argonne ; Sciences Computer Consultants ; Verallia ; VITO (NL) ; AVANTIUM (NL) ; CERTECH (BE) ; Luzerne de France ; Luzeal ; DéshyOuest ; TerraSolis/TerraLab

Académiques nationaux

Université de Bretagne Sud : IRDL (Institut de Recherche Dupuy de Lôme

Université de Picardie Jules Verne : GEC (Génie Enzymatique et Cellulaire) ; UMR CNRS 6022 - BIOPI (Laboratoire de Biologie des Plantes & Innovation)

Université de Technologie de Compiègne : GEC (Génie Enzymatique et Cellulaire), UMR CNRS 6022

Laboratoires et UMR CNRS : CERMAV (Grenoble), UGSF Lille (Unité de Glycobiologie Structurale et fonctionnelle)

Grandes écoles : AgroParisTech, Centrale Supelec; Mines ParisTech, IMT Mines Alès, UniLaSalle Rouen

Autres organismes et Instituts : CRITT Matériaux, Dépôt et Traitement de Surface (MDTS, Charleville) ; IFP Energies Nouvelles ; IFV Peyrole (Tarn) ; Chambre d’Agriculture de la Marne

Laboratoires de l'Université Reims Champagne - Ardenne: ICMR (Institut de Chimie Moléculaire de Reims), UMR CNRS 7312 ; GRESPI (Groupe de Recherche en Sciences pour l’Ingénieur), LRN (Laboratoire de Recherches en Nanosciences)

Laboratoires et UMR INRA : BBF Marseille (Biotechnologie Biodiversité Fongique) ; BIA Nantes (Biopolymères Interactions Assemblages) ; GMPA Thiverval-Grignon (Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires) ; IATE Montpellier (Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes) ; I2M Bordeaux (Institut de Mécanique et d'Ingénierie) ; IJPB Versailles (Institut, Jean-Pierre Bourgin) ; LISBP Toulouse (Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés); EGC Thiverval-Grignon (Environnement et Grandes Cultures)

Académiques Internationaux

Université de Brême (Allemagne) - Pr. Jörg Müssig

Université de Liège (Belgique), Gembloux Agro-Bio Tech. Dr. F. Delvigne et Pr. P. Jacques

Université de Lund (Suède) - Pr. M. Ohlin

Université d’Umea (Suède) – Dr. Sacha Escamez

Université de Wageningen (PaysBas): Dr. R Gosselink

Université BOKU Vienne (Autriche) - Dr. Johannes Konnerth

Université d’Altoo (Finlande) – Pr. Monika Österberg

Université de Toledo (Ohio, Etats-Unis) - Pr. Daryl Moorhead

Université de Madison (Wisconsin, Etats-Unis) - Pr. John Ralph

Université de Floride Centre, Orlando (Floride, Etats-Unis), Dr Laurene Tetard

Université du Tennessee, Knoxville (Tennessee, Etats-Unis), Pr. NicoleLabbe

US Department of Agriculture, Forest Service (Etats-Unis) – Dr. Christopher G. Hunt

Agriculture and Agri-Food Canada (Canada) – Dr. D. Wade Abbott

Université Fédérale de Santa Maria (Brésil) – Pr. S. Giacomini

Institut Scion (Nouvelle Zélande) - Dr.Lloyd Donaldson

Université de Kyoto (Japon) - Dr. Arata Yoshinaga

Université de Mahidol (Thailande), Dr. Taweechai Amornsakchai

Spécificités

• Membre du CEBB de Pomacle-Bazancourt, via la chaire URCA AFERE (Agroressource Fermentation Enzymes), composante de FARE
• Chaire de Professeur Junior FAREMAT (Fragmentation des AgroRessources et Environnement en MATériaux), composante de FARE https://fare.nancy.hub.inrae.fr/chaires-partenariats
• Laboratoire Partenarial Associé 4FM (FARE & FRD-LAB common laboratory for Future Fibres and Materials) avec le centre technique Fibres Recherche et Développement (FRD) basé à Troyes https://fare.nancy.hub.inrae.fr/chaires-partenariats
• Laboratoire International Associé BIOMATA (Biorefinery for sustainable materials and technical applications) avec le centre de recherche SCION en Nouvelle-Zélande https://fare.nancy.hub.inrae.fr/chaires-partenariats
• Membre de l’Institut Carnot 3BCAR
• UMR rattachée à deux départements de recherche d’INRAE : Transform et AgroEcoSystem

Brevets

• Delville J., Bliard C., Joly C., Dole P. (2000). Method for preparing a starch-based material, and resulting material - W0 0183610
• Dufrancatel L., Kannengiesser P., Yhuel G., Marinkovic S., Estrine, B., Dole P. (2010). Novel oligomers, method for preparation thereof and use thereof for fluidifying and/or improving the stability of polymeric compositions - WO 2012062809
• Remond Zilliox C., Ochs M., Muzard M., Plantier Royon R., Estrine B. (2010). Preparing surfactant compositions, comprises e.g. mixing lignocellulosic annual and perennial plant materials with water, contacting solution with strain or enzyme having xylanase activity to give composition of alkyl polypentosides - FR 2967164
• Aguié-Béghin, V., Hambardzumyan A., Chabbert B., Foulon L. (2011). Films transparents et absorbeurs d’UV. Brevet déposé en France par l’Institut National de Recherche Agronomique (INRA) et l'Université Champagne Ardennes (URCA), n° 11 54299. 17/05/2011.
• Dufrancatel, L., Kannengiesser, L., Yhuel, G., Marinkovic, S., Estrine B. ,Dole P. (2011). Novel compounds, method for preparation thereof and use thereof for preparing polymers useful for increasing heat resistance of polymeric composition - WO 2012062799
• Tighzert, L., Berzin, F., Risse S., Vitofrancesco M. (2013). Composition à base de polymères agro-sourcés et biodégradables. Université de Reims Champagne Ardenne. Dépôt électronique INPI 117/12/2013
• Gimbert, I., Raouche S., Sigoillot J.C., Zhou S., Copinet E., Rouches E., Carrere H. (2015). Prétraitement de biomasse lignocellulosique avec des champignons filamenteux pour la production de bioénergies. FR1460472

Publications marquantes

https://hal.inrae.fr/FARE

Date de mise à jour : avril 2024

Organigramme