Dissertations / Theses on the topic 'Extraction sous pression réduite'

L'extraction sous pression réduite est un procédé de traitement des sols pollués par des composés organiques volatils. Son principe repose sur la mise en circulation d'un flux gazeux traversant le sol par l'application d'une dépression de quelques centaines de millibars. Une étude paramétrique menée sur un sol réel artificiellement pollué par du trichloréthylène a montré que le débit du flux gazeux n'a qu'une faible influence sur les rendements d'extraction des polluants à cause de mécanismes de transfert limités cinétiquement. L'humidité du sol a une influence négative sur l'efficacité du traitement parce qu'elle restreint la porosité du sol disponible au passage du gaz d'extraction. Les essais menés sur un sol issu d'un site pollué par des solvants chlorés ont permis de mettre au point une méthodologie destinée à tester la faisabilité technique du traitement. Cette méthodologie permet d'identifier et de limiter les risques d'échec de la réhabilitation de sites pollués. Les résultats montrent que l'usage de ce procédé n'était pas adapté au traitement du sol testé dans cette étude du fait de la présence de graisses pour laquelle les solvants chlorés ont une forte affinité
Soil vapour extraction is a treatment process for soils polluted by volatil organic compounds. Its principle relies on the circulation of gaseous flow in soil by the application of a depression of some hundreds millibars. A parametrical study has been led on a soil artificially polluted by trichlorethene. It shows that the gaseous flow rate has a slight influence on pollutants extraction yield. This is due to rate limited mass transfer processes. Soil moisture plays a negative role on treatment efficiency because of the reduction of the porosity available for the gas circulation. Tests have been performed on a soil polluted by a complex mixture of organic pollutants to elaborate a methodology of technical feasibility assessment. This methodology aims at identifying and limiting risks of site rehabilitation failure. Tests results show that soil vapour extraction was inadequat to treat the soil tested in this study because of the strong affinity between a dense organic phase (grease) and chlorinated solvents

L’extraction sous pression réduite est l’une des techniques de dépollution envisageables lorsqu’il y a contamination d’un sol par des composés organiques volatils (COVs). Cette technique consiste à créer une dépression dans le sol et induire un écoulement contrôlé d’air qui entraînera les contaminants volatils dans la phase gazeuse extraite. Les objectifs de ce travail peuvent se résumer de la façon suivante : - caractérisation de la méthode la plus adaptée à déterminer les deux composantes, horizontale et verticale, de la perméabilité à l’air. - étude de l’évolution de la perméabilité à l’air du sol en fonction du degré de saturation de celui-ci en liquides. - vérification de la validité ou non de l’utilisation des colonnes unidirectionnelles dans le dimensionnement des systèmes d’extraction en se basant sur l’atteinte d’une vitesse critique de l’air au sein des pores du sol. Pour accomplir ces objectifs, un pilote d’essai a été conçu et réalisé, plusieurs expériences ont été effectuées et des modèles de la littérature ont été utilisés. Les résultats obtenus ont montré que la méthode la plus adaptée à la détermination de la perméabilité à l’air du sol est celle mettant en œuvre un régime stationnaire sans couverture à la surface du sol, Et que les résultats obtenus dans une colonne unidirectionnelle concernant la vitesse critique ne peuvent être extrapolés à l’échelle du terrain comme il se fait actuellement
Soil Vapour Extraction (SVE), which includes gas extraction and/or gas injection, is the primary method used to remove volatile organic compounds (VOCs) from unsaturated subsurface porous media. The widespread use of SVE is due to its above ground simplicity of operation and proven ability to remove contaminant mass inexpensively relative to competing technologies. The objectives of this study may be summarized as follow: - Characterisation of the more appropriate method to determine horizontal and vertical soil air permeability components. - Study of the evolution of soil air permeability as a function of liquids saturation degree. - Verification of the validity or not of the use of unidirectional columns in extraction systems design based on attainment of a critical pore-gas velocity. To accomplish these objectives, a laboratory pilot was designed and realised, a series of experimental tests was conducted and literature models have been used. Results showed that the more appropriate method to determine soil air permeability is the one which involve stationary state in an open soil and that results obtained with a unidirectional column related to critical air velocity can not be extrapolated to field scale as it's currently done

Le travail de cette thèse concerne l'étude expérimentale, la modélisation et la simulation numérique de la dépollution par venting et SVE des sols pollués par des hydrocarbures légers. Une première partie contient une étude bibliographique de l'interaction des polluants avec le sol, les applications industrielles de ces deux techniques et des techniques de modélisation du suivi de la dépollution. La deuxième partie est constituée de la présentation des montages et techniques opératoires utilisés pour le suivi de la dépollution sur des pilotes de laboratoire. La troisième partie présente les résultats obtenus sur des sols pollués par des composants de carburant automobile seuls ou en mélange avec des conditions opératoires (débit gazeux, pression d'extraction, temps de vieillissement de la pollution). L'accord entre l'expérience et la modélisation (chiffré par des facteurs de concordance) est bon ce qui permettra d'utiliser les techniques de calcul mises au point pour une optimisation des conditions de dépollution
The work of thesis relates to experimental study, modelling and numerical simulation of depollution by venting and SVE of the soils polluted by light hydrocarbons. The first part contains a bibliographical study of pollutants interaction with the soil, of industrial applications of these two techniques and of the modelling techniques used for the follow-up of depollution. The second part is made up of the presentation of the equipments and procedures used for the follow-up of depollution on laboratory pilots. The third part presents the results obtained on soils polluted by components of automobile fuel alone or in mixture with the variation of the operating conditions (gas flow, extraction pressure, ageing of pollution). The agreement between the experimental and modelling (quantified by the factors of agreement) is good, which will allow the use of the developed techniques of calculation for an optimisation of the depollution conditions

L'extraction sous pression réduite (SVE) se distingue en tant que solution largement employée pour assainir in situ les sols contaminés par des composés organiques volatils (COVs). En appliquant un vide à la matrice du sol, un flux d'air est produit à travers celle-ci, conduisant les contaminants volatils vers des puits d'extraction qui évacuent les polluants du sol. Des études expérimentales en laboratoire et sur site ont été réalisées afin de fournir une analyse complète de la SVE en suivant les polluants dans les gaz sortants. Une amélioration de cette technique avec la méthode thermique a été étudiée (T-SVE). Le transport et transfert de masse durant les expériences de laboratoire ont été simulés numériquement. Deux modèles de sol ont été choisis et caractérisés : 100 % de sable (sol 1) et du sable mélangé à 5 % de kaolin (sol 2). Des dispositifs expérimentaux sont utilisés pour analyser différents paramètres caractérisant le système d'extraction. Des essais hydrodynamiques ont été réalisés en utilisant trois teneurs massiques en eau différentes dans chaque sol. Des expériences sur des sols contaminés par deux contaminants testés (décane et toluène), en situation mono et double pollution, ont été réalisées avec des échantillons dans des conditions sèches et humides et à des débits d’extraction de 10 et 16 L.min-1. Les expériences ont été réalisées dans les conditions de température ambiante et de température égale à 60°C. Des tests d’extractions sur un site réel contaminé par des hydrocarbures ont aussi été réalisés. Il a été démontré que la quantité d’eau mobile est largement influencée par la composition du sol. Les résultats obtenus ont montré que la présence d'argile dans le sable permet une plus grande rétention des contaminants (phénomène d’adsorption) par rapport à un sol composé uniquement de sable. Des temps d’élimination plus faibles ont été observés pour le contaminant ayant la pression de vapeur plus grande (toluène). Des diminutions légères et non significatives du rendement, d'environ 1%, en passant d'un débit de 16 L.min-1 à un débit de 10 L.min-1 ont été obtenues. Il a été démontré que l'augmentation de la teneur en eau du sol rend le processus de dépollution moins efficace. Les taux d'extraction des contaminants en double pollution sont nettement inférieurs à leurs taux d'extraction en mono-pollution. Le processus T-SVE, comparé à la SVE conventionnelle, est plus efficace en termes de temps de dépollution, ainsi qu’en termes de rendement d’extraction. L´allure des courbes de l´évolution de concentrations des polluants et de dépressions obtenues en essais terrain où les conditions sont plus complexes et variables présente des tendances similaires à celle observée en laboratoire. Une première approche numérique concernant la simulation du transport / transfert de masse en se basant sur les résultats d’expériences sur colonne 1D a été effectuée. Le modèle proposé est capable de simuler les courbes d’extraction avec une bonne concordance par rapport aux résultats expérimentaux
Soil Vapour Extraction stands out as a widely used solution for the in situ remediation of soils contaminated with volatile organic compounds (VOCs). By applying a vacuum to the soil matrix, a flow of air is produced through it, carrying the volatile contaminants to extraction wells that remove the pollutants from the soil. Experimental studies in the laboratory and on site have been carried out to provide a complete analysis of SVE by tracking pollutants in the outgoing gases. An improvement to this technique using the thermal method was studied (T-SVE). Transport and mass transfer during the laboratory experiments were numerically simulated. Two soil models were chosen and characterised: 100% sand (soil 1) and sand mixed with 5% kaolin (soil 2). Experimental set-ups were used to analyse various parameters characterising the extraction system. Hydrodynamic tests were carried out using three different water mass contents in each soil. Experiments on soils contaminated by the two contaminants tested (decane and toluene), in single and double pollution situations, were carried out with samples in dry and wet conditions and at extraction rates of 10 and 16 L.min-1. The experiments were carried out at room temperature and at 60°C. Extraction tests were carried out on a real site contaminated by hydrocarbons. It has been shown that the quantity of mobile water is largely influenced by the composition of the soil. The results obtained showed that the presence of clay in the sand resulted in greater retention of contaminants (adsorption phenomenon) compared with a soil composed solely of sand. Lower elimination times were observed for the contaminant with the highest vapour pressure (toluene). Slight and non-significant decreases in yield, of around 1%, were obtained when going from a flow rate of 16 L.min-1 to a flow rate of 10 L.min-1. It has been shown that increasing the water content of the soil makes the depollution process less effective. The extraction rates of contaminants in double pollution are significantly lower than their extraction rates in monopollution. The T-SVE process, compared with conventional SVE, is more efficient in terms of clean-up time and extraction yield. The trends in pollutant concentration and depression curves obtained in field trials, where conditions are more complex and variable, are similar to those observed in the laboratory. An initial numerical approach to the simulation of mass transport/transfer based on the results of experiments on a 1D column was carried out. The proposed model is capable of simulating the extraction curves with good agreement with the experimental results

La fabrication d'un nombre toujours croissant de produits organiques de masses moléculaires élevées fait que la distillation sous pression réduite tient une place de plus en plus importante comme procédé de séparation des constituants. Pour éviter les dégradations thermiques dans les colonnes, les paramètres les plus importants sont la perte de charge et le temps de séjour. La réalisation d'un simulateur permettant de déterminer avec le mélange air - eau et sous différentes pressions les paramètres hydrodynamiques pour n'importe quel mélange à séparer est particulièrement intéressante. Après une partie bibliographique essentiellement consacrée à la distribution des temps de séjour, une étude complète de référence avec un mélange test a été effectuée dans une colonne pilote fonctionnant sous pression réduite et garnie d'anneaux Raschig. La partie principale décrit le simulateur et rapporte les résultats obtenus avec le même garnissage. Les principaux paramètres hydrodynamiques tels que les pertes de charge, les retenues, les débits d'engorgement ont été pris en considération. La colonne garnie a été considérée comme un réacteur et les résultats sur la distribution des temps de séjour ont été rapportés en utilisant le critère de PECLET. Une comparaison avec les modèles théoriques montre que la colonne garnie se comporte comme une association de réacteurs parfaitement agités en série. Une comparaison entre les résultats en colonne réelle et ceux obtenus avec le simulateur permet d'affirmer qu'en tenant compte de certaines propriétés physiques des constituants, il est possible d'estimer à partir des seules mesures sur le simulateur quelles seront les performances réelles des mélanges dans une colonne de distillation réelle. . .

Le procédé de projection plasma à pression réduite (voire très réduite, inférieur à 10mbar) est en plein essors et connaît actuellement un développement considérable. Cette technique permet d’obtenir des revêtements très denses avec un taux de porosité très faible tout en gardant un bon rendement de projection. Les caractéristiques des dépôts sont directement liées aux paramètres de projection (gaz plasmagène, puissance de la torche, débit de poudre), le réglage de ces paramètres peut être fait en mesurant les caractéristiques du plasma et des particules en vol. Le développement d’un tel procédé nécessite donc des moyens de diagnostics et de contrôles performants. Le but de ce travail est d’explorer les différents moyens de diagnostic optique applicable dans de telles conditions de projection. Notre approche pour cette étude utilise principalement le DPV2000 et la spectrométrie d’émission. Le DPV2000 est utilisé pour les mesures de la température, la vitesse et le diamètre des particules en vol. Dans le cas de fines particules et/ou de basse température les particules sont éclairées par un laser afin de mesurer la vitesse et le flux de particules en vol. La spectrométrie d’émission pour l’étude de la vaporisation des particules en vol et les dimensions de l’écoulement plasma
There is an increasing interest for thermal plasma spraying at working pressure lower than 10 mbars. By spraying at such low pressure, it is expected that resulting coatings have a very low porosity while keeping a deposition rate higher. Developing such processes requires adjusting operating parameters as gas mixtures, arc current and particle injection quantities, among others, in correlation with coatings to produce. Setting input parameters of this new spray processes can be made by measuring characteristics of the plasma and sprayed particles by using optical diagnose techniques. The aim of this study is to develop the use of different tools for optical diagnostics under such conditions. Particle measurements are performed by using the system DPV2000 with its sensor head located in a cooled tube at atmospheric pressure and measuring the particles through an optical window. When particles are too small or too cold to be detected, they are illuminated by a laser diode. In that case particle temperature measurements are not possible anymore but it is still possible to measure the in-flight particle velocity and flux. In addition to particle diagnostics, optical emission spectroscopy is used to quantify the plasma volume and to study the sprayed particle vaporization. The results allowed defining the characteristics of future process chamber to perform thermal spray technique at 0,1mbar pressure

En distillation sous pression réduite, les échangeurs-de-matière à contact direct que sont les contacteurs gaz-liquide a garnissage en vrac, permettent de séparer les constituants de mélanges corrosifs et aussi de récupérer des produits dangereux pour 1' environnement comme les· solvants. La. Première partie de ce travail concerne la distillation dans· le domaine de pression compris entre 6 kPa et la pression atmosphérique. L'étude hydrodynamique dans une colonne garnie d'anneaux Raschig et de selles de Berl – Pertes de charge, retenue, DTS, débits à l'engorgement - et la détermination des paramètres de séparation HEPT, pouvoir séparateur - Permettent de compléter certains résultats déjà publiés et conduisent à remettre en cause l'aire interfaciale gaz-liquide. La deuxième partie est ainsi consacrée à la mesure de cette aire par mise en œuvre d'une absorption avec réaction chimique sous pression réduite. (Système Na2-SO3-O2-CO2+). Ces mesures sont précédées par une bibliographie qui reprend les principaux modèles de transfert de la matière, ainsi que les méthodes chimiques et travaux consacrés à l'aire interraciale notamment. Les résultats montrent que cette l'aire augmente avec le débit liquide et confirment les différences observées en distillation sous pression réduite
This work is dealing with hydrodynamics and mass transfer in counter-current random packed columns under reduced pressure. It consists of two parts. The first part is about distillation under reduced pressure. This process is advantageous when heat sensitive and corrosive materials or used solvents are: concerned. In distillation particularly under reduced pressure, many is done but too much is still unknown or unpublished. Hydrodynamics and mass transfer parameters (pressure drop, hold-up residence time distribution , flooding , HETP) are obtained from Raschig rings and Berl saddles packed column. In the second part, highlighting the importance of gas-liquid interfacial area for data interpretation, we measured this parameter by performing and absorption with fast second order irreversible reaction (sulfite-oxygen-cobalt system) under reduced pressure

Le tantale est un métal très dense (d = 16,6) et fond à très haute température (2996°C), ce qui en fait un matériau potentiellement utilisable pour des creusets utilisés en pyrochimie. La littérature montre qu'il est possible de renforcer encore ces propriétés anti-corrosion par un traitement de cémentation. En effet, la corrosion intergranulaire du tantale est stoppée par la présence de précipités de Ta2C aux joints de grains. L'obtention du Ta saturé carbone avec Ta2C aux joints de grains en surface (Ta(C) + Ta2C), très pauvre en carbone, demande une bonne compréhension et une maitrise de la cémentation du tantale.La réalisation d'un cycle de cémentation sur des échantillons de tantale provoque l'apparition à la surface du tantale d'une couche de TaC (en surface) et d'une couche de Ta2C sous jacente. Un travail sur la réduction du flux de carbone à la surface du tantale a permis d'étudier les premiers stades de formation des couches de carbures de tantale. Ces conditions particulières de cémentation favorisent la croissance en épitaxie des couches de carbures sur le substrat Ta. Les analyses EBSD ont permis de mettre en évidence les relations cristallographiques entre chaque phase.Lors d'un cycle de cémentation, la croissance des couches de carbures doit être contrôlée du fait que celles-ci soient très riches en carbone. Plusieurs types de paramètres peuvent influer sur la croissance des couches : les paramètres de cycles (temps et température de cémentation) et des paramètres extérieurs aux cycles de cémentation, tels que la surface des échantillons. L'influence de ces paramètres sur la cinétique de croissance des couches a été étudiée. En complément des essais, la simulation numérique avec le logiciel CASTEM© a été utilisée afin d'étudier la diffusion du carbone dans le tantale. Les données expérimentales permettent d’ajuster les variables du modèle comme le coefficient de diffusion du carbone dans le tantale.La réalisation d'un recuit sous vide après cémentation permet d'obtenir en surface des microstructures autres que le TaC. Le recuit fait diffuser le carbone contenu en surface vers le coeur du tantale. Une étude a permis de déterminer les paramètres du traitement de recuit, pour obtenir en surface, au choix : du TaC, ou du Ta2C, ou du Ta(C) + Ta2C
Tantalum is a very dense metal (d = 16.6) and has a very high melting temperature of 2996°C. This material is particularly required for crucibles used for pyrochemical applications. Early studies show that a carburizing treatment enhances corrosion resistance from liquid metals. Indeed, the intergranular attack of tantalum is stopped by Ta2C precipitates, which occupy the grain boundary regions. The production of the carbon saturated tantalum with Ta2C precipitates requires a good understanding of tantalum carburizing.A carburizing treatment on tantalum sample causes the emergence of a TaC layer on surface and Ta2C layer just below. A reduction of carbon flow has enabled the study of the first steps of tantalum carbides formation. This specific condition of carburizing leads to an epitaxic growth of carbide layers on tantalum substrate. EBSD analysis highlights the crystallographic relations between each phase.Tantalum carbide layers are highly carbon concentrated. So the growth of carbide layers has to be controlled during the carburizing treatment. Several parameters may affect carbide layers growth : process parameters (time and temperature of carburizing treatment) and external parameters such as the reactive surface of the samples. The influence of these parameters on tantalum carbide growth kinetics has been studied. In addition, the diffusion of carbon in tantalum has been modeled with CASTEM© software. Experimental data are used to compute parameters of the model, such as carbon diffusion coefficient in tantalum.Other microstructures than TaC can be obtained on surface by applying an annealing treatment after carburizing. With this treatment, the carbon contained on surface diffuses to the bulk of the metal. Annealing treatment parameters have been determined to get on surface TaC, or Ta2C, or carbon saturated tantalum with Ta2C precipitates

A new ion plating deposition technique, known as vacuum arc deposition, was tested for the first time using a graphite cathode in low-pressure hydrogen and led to the formation of diamondlike, graphitic and amorphous carbon thin films.
The angular distribution of the ionic flux was measured in vacuum as well as under hydrogen pressures. The flux J was found to follow an exponential function of the solid angle $ Omega$ subtended by a cone normal to the cathode surface: J = J$ sb{ rm o}$ exp ($- Omega sp2$ / k$ sp2$).
Another angular distribution of the ionic flux which can be associated with the effusion of a gas from an enclosure by an orifice is J = J$ sb{ rm o}$ cos ($ theta$), where $ theta$ is the angle from the cathode surface normal. This distribution was tested but agrees less with experimental measurements.
The ionic flux is attenuated with distance R to the cathode and gas density n according to J = J$ sb{ rm o}$ e $ rm sp{- n sigma R}$ where $ sigma$ is the cross-section of the carbon ions-hydrogen molecules interaction. The obtained values of the cross-section for a wide range of pressures are in the order of 10$ sp{-17}$ cm$ sp{-2}$. The analysis of the time delays taken by the ions to reach electrostatic probes proved that the attenuation of the ionic flux by the background gas was not due to the photoionization of the hydrogen by radiation emitted from the cathode spots.

Les disiliciures de metaux refractaires sont d'excellents materiaux susceptibles d'intervenir au niveau des connexions et des contacts des circuits silicium a haut degre d'integration. Au cours des travaux deja realises au laboratoire, une methodologie a ete mise au point afin d'elaborer ces materiaux en couches minces par la technique de depot chimique en phase vapeur. Cette etude a consiste essentiellement a ameliorer ce procede tant au point de vue theorique que pratique et a tester ces modifications dans le cadre de l'etude du depot de wsi2 a pression reduite. Ces ameliorations ont concerne d'une part l'analyse de la phase gazeuse resultant de l'elaboration du vecteur gazeux du metal. Ainsi une etude par spectrometrie de masse a permis de montrer que l'elaboration du precurseur metallique par chloruration in situ etait compatible avec les techniques de fabrication des circuits integres. D'autre part ces ameliorations portent aussi sur la simulation thermodynamique. Ainsi la prise en compte de la precision des donnees thermodynamiques augmente la coherence entre les resultats de la simulation prealable des depots et les resultats experimentaux. Lors de la realisation des depots a pression reduite, des couches de disiliciures de tungstene ont ete obtenues de maniere reproductible

Les investigations menées après attentat par les services de police technique et scientifique ont pour but d’identifier la nature de la charge explosive employée mais la tâche peut se révéler particulièrement difficile d’un point de vue analytique. En effet, les résidus de charge explosive sont le plus souvent présents à l’état de traces dans des matrices variées et difficiles à traiter d’où la nécessité de disposer de protocoles analytiques performants. Ces travaux ont tout d’abord consisté à développer une méthode d’analyse basée sur le couplage entre chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse. L’utilisation d’un support de séparation en carbone graphite poreux et l’optimisation du couplage a rendu possible l’analyse simultanée des explosifs organiques les plus couramment rencontrés. Les effets de matrice sur les performances de la méthode ont ensuite été évalués puis éliminés en partie avec la mise en place d’une procédure de purification de l’échantillon par extraction sur phase solide. Enfin, un protocole général de traitement de l’échantillon incluant les étapes d’extraction, de purification et de concentration a été proposé puis validé avec l’analyse d’échantillons réels obtenus lors de simulations d’attentats avec engins explosifs improvisés

La thérapie photodynamique (PDT) est une technique utilisée cliniquement pour traiter certaines maladies de la peau, la dégénérescence maculaire liée à l’âge et certains types de cancer. Elle fait intervenir trois composants : une molécule photosensible ou photosensibilisateur (PS), la lumière et l’oxygène. Après administration du PS, celui-ci va se localiser plus ou moins sélectivement dans les zones tumorales où il est alors activé par irradiation lumineuse à une longueur d’onde et une puissance données. Ceci engendre la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) très réactives, dont l'oxygène singulet1 O2, qui entraînent la destruction des tissus tumoraux par nécrose ou apoptose. Afin d’améliorer la sélectivité du traitement, différentes pistes sont actuellement exploitées dont l’élaboration de « photodynamic molecular beacons » (PMB). Dans un PMB, le photosensibilisateur (PS) est associé via un peptide à un inhibiteur 1O2, appelé quencher. Ce quencher inhibe la formation d’1O2 tant que le composé n’a pas atteint sa cible. Une fois la zone cancéreuse atteinte, des enzymes spécifiques clivent le peptide, libérant ainsi le PS qui retrouve alors sa capacité à former de l’1O2. Trouver un couple PS/quencher adéquat reste un challenge en PDT. Les propriétés photophysiques particulières des caroténoïdes et leur aptitude à inhiber la production d’1O2 font de ces derniers des quenchers potentiellement utilisables pour l’élaboration de PMBs. Chez les plantes, les caroténoïdes (carotènes et xanthophylles) sont des pigments associés à la photosynthèse, qui ont deux rôles principaux : un rôle de collecteur de lumière et un rôle photoprotecteur en protégeant le(s) système(s) photosynthétique(s) contre les dommages photooxydatifs liés à une exposition trop intense à la lumière. Ceci s’opère, entre autre, via le cycle des xanthophylles. Cette aptitude à capter de l’énergie présente un intérêt potentiel à ne pas négliger dans la perspective de la conception de PMB utilisables en thérapie photodynamique. Dans le cadre de cette thèse en co-tutelle avec la Faculté des Sciences de Bizerte nous avons ciblé les caroténoïdes présents dans trois fruits produits en Tunisie à savoir les kakis (Diospyros kaki L.), les abricots (Prunus armeniaca L.) et les pêches (Prunus persica L.) connus pour leur richesse globale en ces pigments. Divers procédés d’extractions ont été étudiés : (i) L’extraction de type Soxhlet par solvants organiques à pression atmosphérique, utilisée comme référence, (ii) l'extraction accélérée par solvant organique (ASE : Accelerated solvent Extraction) effectuée sous pression, enfin (iii) l'extraction par CO2 supercritique avec l’éthanol comme cosolvant. Pour ces deux derniers procédés, une approche par plan d’expériences (surfaces de réponses) a été utilisée pour identifier les facteurs clé et les conditions optimales d’extractions de divers caroténoïdes (pression, température, débit, % de cosolvant, temps, nombre de cycles). L'analyse par chromatographie liquide à haute performance couplée à la détection UV-Visible et à la spectrométrie de masse a ensuite permis l'identification et la quantification des caroténoïdes présents dans les extraits obtenus, permettant ainsi de comparer les profils caroténoïdiques propres à chaque fruit et les performances de chaque procédé d’extraction. Cette étude ayant révélé un profil caroténoïdique particulièrement intéressant chez le kaki par rapport aux autres fruits, une extraction et une purification des caroténoïdes de ce fruit par chromatographie liquide haute pression préparative a ensuite été effectuée afin de disposer d’une quantité suffisante de chaque caroténoïde, et parfois de leurs isomères conformationnels, en vue de l’étude de leurs propriétés photophysiques (absorption, émission de fluorescence, inhibition d’1O2) et de l’évaluation de leur intérêt potentiel en tant que quencher d’1O2 dans un édifice de type PMB
Photodynamic therapy (PDT) is a clinically used technique for treating skin diseases, age-relatedmacular degeneration but mainly some types of cancer. PDT involves three components: a photosensitive molecule named photosensitizer (PS), light and oxygen. After administration of the PS, this one will be located more or less selectively in tumoral regions where it is activated by light irradiation at appropriate wavelength and power. This leads to the formation of highly reactive and cytotoxic reactive oxygen species (ROS), especially singlet oxygen, resulting in the destruction of the tumor by necrosis or apoptosis. To improve the treatment selectivity, different strategies are being exploited, one of which is the development of "photodynamic molecular beacons" (PMB). In PMB the photosensitizer is linked via a peptide to an inhibitor of 1O2 (quencher). This quencher inhibits the formation of 1O2 as long as the compound has not reached its target, namely cancer cells. In order to inhibit the toxicity of the PS in non-target cells and restore toxicity only close to the biological target, it is necessary to find an adequate PS/quencher couple. This remains a challenge for PDT. Carotenoids are interesting candidates due to their specific photophysical properties and ability to inhibit 1O2, which makes them potential quenchers for building PMBs. In plants, carotenoids (carotenes and xanthophylls) are pigments involved in the photosynthesis, in which they play two main roles: a light collecting role and a protecting role by preserving the photosynthetic systems against photoxydative damages induced by a too intense light exposure. This protection can for instance occur via the well-known xanthophylls cycle. This capacity to catch energy presents a potential interest that should not be neglected in the framework of the design of PMBs usable in photodynamic therapy. Within the framework as part of this PhD thesis in Cotutelle with the Faculty of Sciences of Bizerte, we focused on carotenoids from three fruits produced in Tunisia: persimmon (Diospyros kaki L.), apricot (Prunus armeniaca L.) and peache (Prunus persica L.), known for their global richness in these natural pigments. Three extraction processes were investigated: (i) the Soxhlet extraction based on the use of organic solvent at atmospheric pressure and used as reference, (ii) the accelerated solvent extraction (ASE) using organic solvent under high pressure, and (iii) the supercritical fluid extraction (SFE) using supercritical CO2 and ethanol as cosolvent. For these two last processes, a design of experiments (Surface Response Design) was used to identify the key factors and optimal extraction conditions of various carotenoids (pressure, temperature, flow, % cosolvent, time, number of cycles). Then, HPLC-PDA coupled with mass spectrometry (MS) enabled the identification and quantification of carotenoids from the extracts. Thus it was possible to compare the profiles in carotenoids content from each fruit as well as the performances of each extraction process. This study showed that the carotenoidic profile in the persimmon was the most interesting as compared to the profiles in the two other fruits. Extraction and purification of the carotenoids from persimmon by preparative high pressure liquid chromatography were then performed in order to have a sufficient amount of each carotenoid and sometimes of their conformational isomers. We finally performed a study of their photophysical properties (absorption, fluorescence emission, 1O2 inhibition) in order to evaluate their potential as 1O2 quencher in molecular construction such as a PMB

Les microalgues sont des organismes microscopiques qui présentent de nombreuses propriétés avantageuses et peuvent être utilisées dans différentes applications industrielles. L'un des problèmes principaux rencontrés dans les bioraffineries de microalgues est le coût associé à l'étape de récolte, cela est lié à la consommation énergétique élevée des processus les plus couramment utilisés pour la récolte des microalgues. En fonction de l'application, les microalgues peuvent subir un traitement supplémentaire après les étapes de récolte pour l'extraction de leurs composés intercellulaires. Chlorella vulgaris et Arthrospira platensis sont deux types de microalgues commercialisés et utilisés dans un large éventail d'industries. Compte tenu de leur pertinence industrielle, ce sont les souches de microalgues qui sont étudiées dans le cadre de cette thèse. L'objectif de cette thèse est d'optimiser l'utilisation de la filtration frontale comme technique de récolte des microalgues, en étudiant l'utilisation de la filtration frontale sous pression ainsi que la filtration frontale sous pression avec l’application d’un champ électrique externe (appelée électrofiltration). Dans ce contexte, ce travail étudie les effets de la pression, de l'intensité du champ électrique, et de la combinaison des deux sur la cinétique de filtration et les propriétés du gâteau de filtration et des filtrats. Ce travail également évalue la possibilité d'utiliser la filtration frontale comme technique d'extraction « in-situ » ainsi que l'utilisation du lavage des gâteaux pour récupérer les biocomposés résiduels présents dans les pores d'un gâteau de microalgues. Trois configurations différentes de lavage du gâteau de filtration ont été évaluées : sous pression, sous un champ électrique (électrolavage), et sous pression assistée par un champ électrique (électrolavage sous pression)
Microalgae are microscopic organisms that present many beneficial properties and can be used in a wide range of industrial applications. One of the main issues encountered in microalgae biorefineries are the costs associated with the harvesting step, this is due to the energy intensive nature of the most commonly used processes for microalgae harvesting. Depending on the application, the microalgae can undergo further processing after the harvesting steps for the extraction of its intercellular compounds. Chlorella vulgaris and Arthrospira platensis are two types of microalgae that are commercially used in a wide range of applications. Given their industrial relevance, they are the microalgae strains that are studied in the context of this thesis. The aim of this thesis is to optimize the use of dead-end filtration as a microalgae harvesting technique, this is achieved by studying the use of pressure driven dead-end filtration as well as electrically assisted dead-end filtration (hereby referred to as electrofiltration). In this context, the present work investigates the effects of the operating pressure, the electric current density, and the combination of the two on the filtration kinetics and the properties of the filter cake and filtrates. This work also assesses the possibility of using dead-end filtration as an in-situ extraction technique as well as the use of cake washing to recover biocompounds trapped in the pores of a microalgal cake. Three different cake washing configurations were assessed: pressure driven (pressure washing), electrically driven (electrowashing), and electrically enhanced pressure washing (pressure electrowashing)