Tesi sul tema "À l'échelle pilote"

L'acide 5-aminoorotique est un intermediaire de synthese de derives a activites biologiques, notamment d'un vasodilatateur coronarien que le chiffre d'affaires situe comme l'un des produits importants du marche. L'hydrogenation catalytique du 5-nitroorotate de potassium est une voie d'obtention de l'acide 5-aminoorotique, attrayante du point de vue de la qualite du produit et de l'economie du procede. Le choix du procede industriel etant justifie par la production envisagee, l'etude a debute par l'etude du catalyseur. Le palladium sur charbon s'est revele le plus performant. L'incidence de differents facteurs sur l'avancement de la reaction, obtenue par un plan d'experimentation, a permis de proposer un domaine de travail optimal selon deux criteres simultanes: faible duree de reaction et rendement eleve en amino apres traitement du milieu reactionnel. La presence d'ethanol dans le milieu, selon une plage de concentrations determinee, permet d'obtenir une hydrogenation rapide et de travailler dans les conditions operatoires peu severes, propices a une transposition a l'echelle industrielle. Les processus reactionnels proposes prennent en compte la formation de produits secondaires observes dans des conditions particulieres. Ils montrent la complexite des phenomenes intervenant lors d'une reaction catalytique heterogene. Le passage a l'echelle industrielle peut etre envisage. La duree de vie du catalyseur et les premiers essais a l'echelle pilote sont encourageants. Le reacteur buss qui permet d'assurer de bons echanges thermiques, semble etre une technologie adaptee a la reaction et a la production envisagee

Les installations nucléaires sont génératrices de déchets liquides radioactifs qui doivent être traités avant leur rejet dans l'environnement. Le cobalt et l'argent radioactifs sont, après le tritium et le carbone 14, les principaux radionucléides rejetés par des réacteurs à eau pressurisée. Les traitements de décontamination d'effluents liquides actuellement mis en œuvre dans les installations nucléaires reposent sur des procédés physico-chimiques d'évaporation, de coagulation/floculation, de séparation de phase, de sorption et d'échange d'ions. Ces procédés conventionnels sont très efficaces mais présentent diverses limitations : ils ne retiennent pas ou peu le carbone 14 et, en situation accidentelle, ils ne sont pas faciles à mettre en œuvre pour traiter de grands volumes. Le développement de procédés innovants palliant à ces inconvénients est donc nécessaire. Les technologies de bio-remédiation pourraient être une alternative intéressante dans le secteur nucléaire mais très peu de procédés ont été proposés. Ce travail vise ainsi à développer une filière de traitement d'effluents nucléaires originale basée sur l'action d'une micro-algue photosynthétique, Coccomyxa actinabiotis, résistant aux rayonnements ionisants et accumulant les radionucléides et métaux toxiques. Les réflexions menées en collaboration avec les différents acteurs du projet ont permis d'établir un cahier des charges pour concevoir la filière de traitement et réaliser un pilote en tenant compte des contraintes associées au milieu nucléaire et à l'utilisation d'une matrice biologique. La filière est organisée en plusieurs opérations incluant d'une part la production et la récolte des micro-algues et d'autre part la décontamination de l'effluent. La faisabilité de chacune de ces opérations est tout d'abord étudiée à l'échelle laboratoire. Ainsi, les conditions opératoires et les outils de suivi, de contrôle, et d'optimisation relatifs aux étapes de (i) production de biomasse algale, (ii) séparation et/ou concentration de la biomasse par microfiltration et (iii) décontamination de l'effluent, en particulier l'élimination de l'argent 110m, du cobalt 60 et du carbone 14, sont recherchés. Le montage de la filière complète est ensuite proposé ; basée sur les résultats obtenus à l'échelle de laboratoire, la faisabilité de la bio-décontamination de radionucléides par la micro-algue à l'échelle pilote est également étudiée et démontrée. Ce travail de recherche permet donc d'envisager le développement d'une filière innovante de traitement des effluents liquides d'industries nucléaires et confirme la potentialité de certaines micro-algues à assurer l'élimination de polluants ciblés
Nuclear plants produce radioactive liquid wastes which are decontaminated before they are released. Radioactive cobalt and silver are the main radionuclides released by water pressurized reactor, after tritium and carbon 14. Liquid effluents are decontaminated by physic-chemical processes, such as evaporation, coagulation, sorption and ion exchange. These technologies are very efficient but cannot neutralize entirely the carbon-14 and, in the case of emergency situation, they are difficult to implement in order to decontaminate high amount of radioactive liquids. It is necessary to look for alternative decontamination methods. Bio-remediation technologies may constitute interesting alternatives in the nuclear field as well, but only a few bio-based technologies have been proposed. This work aims to develop a treatment unit based on the use of a photosynthetic micro-alga, extremely radio-tolerant and owning high capacity to concentrate radionuclides and toxic metals. The technical specification was draft to design the process and construct the pilot unit taking into account the constraints linked to the use of a biological matrix in a nuclear environment. The pilot-scale treatment unit, based on this micro-alga, includes different tasks to ensure the objectives of the process: algae have first to be produced in a growth medium and harvested before ensuring the treatment of the contaminated effluent. The feasibility of these operations is studied at laboratory scale. Operating conditions and monitoring and optimization tools for each step, (i) biomass production, (ii) biomass separation and concentration by microfiltration, (iii) effluent decontamination of silver-110m, cobalt-60, carbon-14, are sought. Based on the results obtained at laboratory scale, the feasibility of bio-decontamination of radionuclides by the micro-alga at pilot-scale is studied and demonstrated. Through this work, the development of an innovative process has to be considered for the decontamination of liquid effluents from the nuclear industry. This work confirms the high potential of algae to ensure the pollutants elimination

Les probiotiques sont des microorganismes vivants qui, ingérés en quantité suffisante, exercent des effets positifs sur la santé. La lyophilisation est aujourd’hui questionnée quant à sa consommation d’énergie et son caractère discontinu. S’il offre une alternative pour produire massivement des poudres probiotiques à faible coût, le séchage par atomisation induit quant à lui des stress thermiques et oxydatifs conduisant à des pertes de viabilité rédhibitoires.Dans ce travail, un procédé innovant de séchage par atomisation est proposé. Du lactosérum doux concentré (jusqu’à 30% p/p) est utilisé à la fois comme support de culture et de séchage de P. freudenreichii et L. casei. Ce procédé élimine les étapes intermédiaires à risque de contamination élevé, accroît la biomasse et améliore la viabilité des bactériesLes mécanismes sous-jacents ont été explorés au plan de la résistance bactérienne et des conditions de séchage. Le milieu concentré induit une osmoadaptation des bactéries par expression de protéines de stress et accumulation de solutés compatibles, conduisant à une tolérance accrue des probiotiques à différents stress. La présence d’agrégats et la concentration en Mg2+ du milieu concentré pourraient également être impliquées.Le scale-up du procédé a été étudié : un schéma technologique semi-industriel impliquant séchage par atomisation, sur bande et en lit fluidisé a permis d’atteindre une viabilité de 100% (> 109 CFU g-1). Par ailleurs, la fonctionnalité des poudres probiotiques a été évaluée in vitro and in vivo sur modèle porcelet. Ce travail ouvre de nouvell
Probiotics are live microorganisms that, when administered in adequate amounts, confer a health benefit on the host. Freeze drying, the reference drying method, is currently challenged because of its low energy-efficiency and productivity. Therefore, spray drying is expected to be an alternative and sustainable method for producing probiotic powders. The issue remains in the considerable inactivation of probiotics caused by high temperature and dehydration during the process. In this work, a novel spray-drying process for continuous production of probiotics was challenged. Concentrated sweet whey (up to 30% w/w dry matter) was used to both culture and spray dry P. freudenreichii ITG P20 and L. casei BL23. This process cut down the steps between culturing and drying (e.g. harvesting, washing), increases the cell population after growth and improves spray drying productivity and probiotic viability. The mechanisms were explored from bacterial physiology and drying process conditions. The hypertonic stress led to overexpression of key stress proteins and accumulation of intracellular compatible solutes, which enhanced multistress tolerance. The presence of protein aggregates and optimal concentration of Mg2+ in matrix may also be involved.The feasibility of scaling up this process was validated. A multi-stage semi industrial drying process, coupling spray-drying with belt drying and fluid-bed drying, was applied to further improve the probiotic viability to 100% (> 109 CFU g-1). Moreover, the functionality of these probiotic powders was investigated in vitro and in viv

Dans un contexte où l'intérêt pour l'environnement et le développement durable croît, le traitement des sites et sols pollués, souvent liés à l'activité humaine, est incontournable. Face à une telle réalité, de nombreuses techniques de dépullution ont été mises au point. Parmi celles-ci, nous nous sommes particulièrement intéressés à la technique des Barrières perméables réactives (BPR), qui consiste à traiter in situ les polluants de la nappe phréatique. Les BPR sont constitués de filtres réactifs et perméables, dont il convient d'étudier la longévité sur les plans hydraullique et chimique. Il était donc nécessaire de développer un modèle numérique capable de prévoir l'évolution de leur conductivité hydraulique face aux risques de colmatages liés, d'une part aux précipités pouvant remplir les pores du matériau réactif, et d'autre part aux fines particules pouvant s'échapper du sol pour entrer dans les filtres. Le modèle réalisé dans le cadre de cette thèse a été validé à partir d'essais de laboratoire sur une maquette de BPR. Nous avons ainsi pu caler un modèle fondé sur l'équation de Kozny-Carman pour représenter l'influence des précipités dans les filtres et montrer que la théorie de filtration en profondeur, habituellement utilisée pour la rétention de matières en suspension sur lits de sable, était adaptée aux filtres réactifs d'une granulométrie assez grossière. Les essais réalisés ont également mis en évidence la possibilité de régénérer certains filtres sur le plan hydraulique et nous ont conduit à concevoir une nouvelle technique de filtration permettant d'améliorer le fonctionnement hydraulique des filtres. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont donc permis de développer un outil capable de planifier les opérations de maintenance, ainsi qu'un nouveau type de filtre permettant de diminuer la fréquence des interventions.

La décharge contrôlée apparait comme une option satisfaisante et bon marché pour se débarrasser des déchets ménagers et pour la récupération d'énergie grâce au méthane forme par fermentation anaérobie. Cependant elle n'est pas dénuée de nuisances pour l'environnement. Pour être fiable, une décharge contrôlée nécessite de la rigueur pendant la période d'exploitation et la surveillance du site après sa fermeture. Le travail présente dans ce mémoire porte sur l'étude expérimentale et la modélisation de la production de biogaz par une décharge industrielle contrôlée. Ce type de système est analysé selon une démarche similaire à celle du génie des réacteurs biologiques. Apres avoir mis en évidence l'intérêt de disposer de modèles simulant le fonctionnement de tels systèmes naturels complexes, nous présentons une mise au point bibliographique sur le sujet. A l'échelle industrielle, nous avons effectué des mesures de la composition et de la quantité de biogaz capté, ainsi que quelques estimations des fuites. Afin de boucler le bilan matière, un modèle de fermentation a été utilisé pour évaluer la vitesse de production du biogaz à partir des données industrielles : Nous avons alors constate l'absence de mesures fiables de débit du gaz capté. De plus les différents modèles cinétiques représentant ces phénomènes conduisent à des résultats divergents. Une étude à l'échelle pilote a aussi été réalisée, ayant pour but d'évaluer l'importance des pertes de biogaz pendant le remplissage des casiers. Cela nous a obligée à nous intéresser à la phase initiale de croissance de la production. Nous présentons l'analyse des résultats expérimentaux obtenus et leurs conséquences sur la mise en décharge. Finalement, cette étude contribue partiellement à une proposition de mécanisme réactionnel pour la production de biogaz.

Au cours de ce travail, nous avons montre que l'electrosynthese organique est un moyen efficace et selectif d'obtenir a grande echelle des synthons fluores difficilement accessibles par voie purement chimique (phcf 2tms, eto 2ccf 2tms). L'analyse fine des produits d'electroreduction correlee a des etudes de voltamperometrie cyclique nous ont permis de proposer des mecanismes coherents pour l'interpretation de nos reactions. Nous avons enfin mis en evidence que ces intermediaires representent une alternative competitive aux methodes de gem-difluoration classiques.

L'hétérogénéité de la zone non saturée joue un rôle important dans le transfert d'eau et de soluté car elle accentue à la fois le développement des zones de stockage temporelles et les écoulements préférentiels. Par conséquent, la validation des modèles prédictifs nécessite le développement des outils expérimentaux spécifiques afin d'observer et de quantifier les mécanismes de transport impliqués dans un système non saturé hétérogène. Cette thèse vise à étudier l'effet combiné de la vitesse d'infiltration, de la barrière capillaire et l'angle de la pente d'interface entre deux matériaux sur les processus de l'écoulement de l'eau et du transport de soluté dans un modèle physique, le lysimètre de laboratoire 1x1x1.6 m3, nommé LUGH (Lysimeter for Urban Groundwater Hydrology) et un modèle numérique 3D de ce lysimètre. Le lysimètre LUGH est rempli par un sable fin et un mélange bimodal (50 % sable fin et 50 % gravier) en deux configurations: un profil uniforme de matériau bimodal ou un profil avec deux couches avec une pente de 14o. Ces agencements figurent l'hétérogénéité structurale et texturale observée sur un des sites expérimentaux de l'OTHU (Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine) : le bassin d'infiltration d'eaux pluviales Django Reinhardt géré par la ville de Lyon (France). Le lysimètre est alimenté en eau et avec un traceur inerte (bromure de potassium, KBr) sur une partie de la surface par un système d'arrosage automatique. Les effluents ont été recueillis dans quinze sorties différentes en bas du lysimètre. La forte hétérogénéité des flux des sorties et des courbes de percée souligne la mise en place des écoulements préférentiels résultant à la fois de l'effet de barrière capillaire et de l'effet de fond du lysimètre. A partir des résultats expérimentaux, la modélisation numérique à l'aide de logiciel COMSOL MultiphysicsTM a permis de mieux comprendre les mécanismes responsables de ces transferts hétérogènes. Lorsque le modèle numérique validé, un test de sensibilité a été conduit pour étudier les effets de la vitesse d'infiltration et de la pente de l'interface sur l'écoulement. Les résultats montrent que la diminution de la vitesse d'infiltration ou l'augmentation de la pente de l'interface favorisent le développement des écoulements préférentiels. Notre étude a donné également des renseignements pertinents sur le couplage entre les processus hydrodynamiques et le transfert des solutés dans les sols non saturés hétérogènes en soulignant le rôle de la géométrie des interfaces ainsi que celui des conditions aux limites comme des facteurs clés pour la quantification des écoulements préférentiels.

Dans l'industrie cosmétique, la fabrication de lotions (émulsions macroscopiques) s'effectue souvent en mode semi-batch. Les protocoles de fabrication de ces lotions sont définis et extrapoles aux différentes échelles de production de façon très empirique. Afin de réduire cet empirisme, il est possible d'appliquer les méthodes du génie des procédés. Nous avons choisi une formulation modèle de lotion cosmétique, caractéristique de cette gamme de produits, dont le comportement rhéologique s'est avéré sensible aux fluctuations de protocole de fabrication. La qualité de l'émulsion finale a été définie par rapport a sa rhéologie (comportement en écoulement et spectroscopie mécanique) et a ses caractéristiques sensorielles. Les réacteurs de fabrication utilisés sont équipés de deux outils distincts : un outil de macro mélange pour l'homogénéisation, les transferts thermiques et l'alimentation du deuxième outil, une turbine cisaillante pour la rupture des gouttes. Nous avons utilise plusieurs tailles de réacteurs, depuis le microréacteur jusqu'aux réacteurs pilotes et de production industrielle, en passant par des mini-reacteurs de laboratoire. Les trois réacteurs de plus petite taille ont été équipés de capteurs de couple sur l'outil de macro mélange afin d'assurer le suivi in situ d'une viscosité de procédé pendant les différentes phases de la fabrication, notamment la phase d'émulsification proprement dite et la phase de gélification de la phase continue. Ils constituent alors ce que nous avons appelé des rhéo-réacteurs. Nous avons propose et valide deux critères d'extrapolation, le premier, lié à l'outil de macro mélange, basé sur une puissance volumique constante, et le second, appliqué simultanément et lié à la turbine cisaillante, basé sur une énergie volumique constante. Pour ce dernier critère, le volume de référence choisi est le volume cisaille dans la turbine.

Le dessalement des eaux saumâtres et de l'eau de mer peut faire face à la problématique de pénurie d'eau qui menace certains pays tel que le Maroc. Actuellement, la technique la plus utilisée pour le dessalement des eaux saumâtres est l'Osmose inverse. La nanofiltration peut remplacer, dans les années avenir, l'Osmose inverse, mais la méconnaissance du comportement du matériau membranaire et des phénomènes de transfert limite l'application de la NF. Une meilleure compréhension des mécanismes de transport favoriserait son essor au sein du domaine de dessalement. C'est dans cette optique que nous avons mené ce travail pour contribuer à l'étude du dessalement des eaux saumâtres par NF. L'originalité de ce travail est de comparer les deux techniques de NF et d'OI sur le plan fondamental à l'échelle du laboratoire et de comparer leur performances pour le dessalement d'une eau saumâtre du sud du Maroc à l'échelle pilote. Dans la partie fondamentale une approche systématique pour la caractérisation des membranes commerciales de nanofiltration et d'osmose inverse à basse pression a été établie, pour aider l'utilisateur au choix d'une membrane pour le dessalement des eaux saumâtres. Nous avons développé deux types de caractérisation : (i) physico-chimique, en terme de Hydrophilie/ Hydrophobie, morphologie et topographie, charge de surface et (ii) transfert de mass en terme de perméabilité hydraulique à l'eau ultra pure et à des solutions salines, rétention de sels monovalents et divalents, détermination du seuil de coupure, détermination des paramètres de transfert de masse s et Ps respectivement le coefficient de reflexion et la perméabilité au soluté des membranes, compréhension des mécanismes de transfert de masse en NF ; la convection pure et la diffusion pure. Nous avons appliqué cette approche pour des membranes commerciales de NF et d'OIBP afin de comparer leurs performances et les classifier pour aider à la sélection d'une membrane de NF pour le dessalement des eaux saumâtres. La deuxième partie est consacrée à une étude pilote du dessalement d'une eau saumâtre du Sud du Maroc, afin de prouver sur le plan technique et économique, l'efficacité de la nanofiltration pour le dessalement cette eau. La NF s'est avérée efficace pour le dessalement partiel et sélectif de l'eau saumâtre étudiée en un seul étage, avec une consommation énergétique plus faible qu'en OI. Les membranes NF90 et NE90 sont les plus adéquates et les plus concurrentes à la BW30 pour le dessalement d'une eau saumâtre avec un taux de salinité de 4 g/L. Elle permettent un dessalement partiel et permettent aussi de préparer une eau destinée à la consommation humaine ( TDS ≤ 1000 ppm) à des pressions 2 fois plus faibles et à des taux de conversions plus élevés (90%). Des essais de dopage de l'eau de TanTan à différents taux de salinité et avec des ions fluorures ont été réalisés. Ces essais ont permis de déterminer la limite d'application des membranes de nanofiltration pour le dessalement des eaux saumâtres (6g.L-1) et confirmer l'efficacité de la NF pour la défluoruration sélective des eaux saumâtres au Maroc.

Le dessalement des eaux saumâtres et de l'eau de mer peut faire face à la problématique de pénurie d'eau qui menace certains pays tel que le Maroc. Actuellement, la technique la plus utilisée pour le dessalement des eaux saumâtres est l'Osmose inverse. La nanofiltration peut remplacer, dans les années avenir, l'Osmose inverse, mais la méconnaissance du comportement du matériau membranaire et des phénomènes de transfert limite l'application de la NF. Une meilleure compréhension des mécanismes de transport favoriserait son essor au sein du domaine de dessalement. C'est dans cette optique que nous avons mené ce travail pour contribuer à l'étude du dessalement des eaux saumâtres par NF. L'originalité de ce travail est de comparer les deux techniques de NF et d'OI sur le plan fondamental à l'échelle du laboratoire et de comparer leur performances pour le dessalement d'une eau saumâtre du sud du Maroc à l'échelle pilote. Dans la partie fondamentale une approche systématique pour la caractérisation des membranes commerciales de nanofiltration et d'osmose inverse à basse pression a été établie, pour aider l'utilisateur au choix d'une membrane pour le dessalement des eaux saumâtres. Nous avons développé deux types de caractérisation : (i) physico-chimique, en terme de Hydrophilie/ Hydrophobie, morphologie et topographie, charge de surface et (ii) transfert de mass en terme de perméabilité hydraulique à l'eau ultra pure et à des solutions salines, rétention de sels monovalents et divalents, détermination du seuil de coupure, détermination des paramètres de transfert de masse s et Ps respectivement le coefficient de reflexion et la perméabilité au soluté des membranes, compréhension des mécanismes de transfert de masse en NF ; la convection pure et la diffusion pure. Nous avons appliqué cette approche pour des membranes commerciales de NF et d'OIBP afin de comparer leurs performances et les classifier pour aider à la sélection d'une membrane de NF pour le dessalement des eaux saumâtres. La deuxième partie est consacrée à une étude pilote du dessalement d'une eau saumâtre du Sud du Maroc, afin de prouver sur le plan technique et économique, l'efficacité de la nanofiltration pour le dessalement cette eau. La NF s'est avérée efficace pour le dessalement partiel et sélectif de l'eau saumâtre étudiée en un seul étage, avec une consommation énergétique plus faible qu'en OI. Les membranes NF90 et NE90 sont les plus adéquates et les plus concurrentes à la BW30 pour le dessalement d'une eau saumâtre avec un taux de salinité de 4 g/L. Elle permettent un dessalement partiel et permettent aussi de préparer une eau destinée à la consommation humaine ( TDS ≤ 1000 ppm) à des pressions 2 fois plus faibles et à des taux de conversions plus élevés (90%). Des essais de dopage de l'eau de TanTan à différents taux de salinité et avec des ions fluorures ont été réalisés. Ces essais ont permis de déterminer la limite d'application des membranes de nanofiltration pour le dessalement des eaux saumâtres (6g. L-1) et confirmer l'efficacité de la NF pour la défluoruration sélective des eaux saumâtres au Maroc
A competing membrane process to Reverse Osmosis (RO) for brackish water desalination in the near future is Nanofiltration (NF). In this study, we tried to determine when apply of NF instead of RO for brackish water desalination is of a good relevance. In order to predict and compare NF and RO membranes performance, a fundamental study in laboratory scale was performed to a better understanding of the retention mechanisms of salts by several NF and RO membranes. The performance of the tested membranes was measured in terms of fluxes and rejection under different operating conditions (Feed solution composition, ionic strength, Hydrostatic pressure, recovery rate). The results showed that the rejections of salts increased with the feed pressure and decreased with the salt concentration and recovery rate. The Spiegler-Kedem-Katchalsky model (SKK) was used to analyse the experimental data of filtration experiments. The validation of the model applied allowed us to quantify the mass transfer parameters and to determine the mass transfer occurring in NF and RO (Convection and/or hydration diffusion). The membranes were also characterized using Atomic Force Microscopy, Streaming potential and Contact angle measurements with the goal of relating fluxes and salts retention behaviour with the membrane surface properties. The second part includes a technico-economical study comparing RO and NF processes for Tan Tan brackish water (4 g. L-1) desalination on pilot scale in Tan Tan BWRO plant. In this study, the performance of number of NF and RO modules was evaluated in terms of productivity, desalination efficiency and energy requirements. It was found that the RO modules sharply reduced the TDS of Tan Tan water (rejections > 90%). NF was observed to be an effective method to perform partial desalination of Tan Tan brackish water at higher permeates fluxes and lower applied pressures. The degrees of mineral salt removal with the NF90 and NE90 membranes were in the range of 72 and 95%. The results of pilot plant tests were compared with softwer projections. Significant deviations between pilot experiments and the simulations are obtained for some softwares, and pilot studies are required for the elements corresponding. This part also investigated the application of nanofiltration for demineralization of model solution simulating moderately brackish waters (salinity range of 4-10 g. L-1), and defluoridation of Tan Tan brackish water doped with fluoride at high concentrations. The results indicate the effectiveness of NF membranes (NF90 and NE90) in the treatment of brackish water feed of TDS lesser than 6 g. L-1. These membranes were also effective for fluoride removal at a satisfactory value

L'assainissement a de tout temps été une préoccupation majeure pour des questions d'hygiène et de santé publique. Une installation d'assainissement non collectif (ANC) assure la collecte, le transport, le traitement et l'évacuation des eaux usées domestiques. En France, l’ANC représente 20 % des installations de traitement des eaux usées domestiques. Cela concerne une population de 12 millions d'habitants, soit environ cinq millions d'installations en zones rurales. Parmi les technologies utilisées dans l’ANC, les systèmes de filtration biologique utilisant un milieu filtrant sont souvent mis en oeuvre. Le traitement des eaux usées (élimination des matières en suspension et de la matière organique) est effectué par les actions conjointes de filtration, et de biodégradation par des bactéries se développant au sein du milieu filtrant. Historiquement, des matériaux comme le sable et la tourbe sont les plus utilisés, et plus récemment des milieux à base de copeaux de coco venus remplacer la tourbe dont l’extraction est interdite, sont en développement croissant. Cependant, l’empreinte carbone produite par l'importation depuis l'étranger de matériaux tels que ce dernier est très importante. Dès lors l’utilisation de sousproduits agro-industriels locaux pourrait la diminuer et rendre l’utilisation de ces nouveaux milieux filtrants plus compatible avec des critères environnementaux. Le premier objectif de cette thèse est de déterminer le degré de fiabilité en conditions réelles d’un milieu filtrant innovant d’origine végétale ayant fait ses preuves en conditions de laboratoire. L’étude est basée sur la mise en parallèle de résultats obtenus en laboratoire et sur le terrain. Au laboratoire, une approche hydraulique a permis de caractériser le fonctionnement du lit filtrant. Sur le terrain, l’évaluation d’un filtre compact qui fonctionne de façon continue depuis plus de quatre ans et de cinq autres installations a été réalisée. Pour l’ensemble des installations, le milieu filtrant testé permet d’obtenir une qualité des eaux rejetées en accord avec la règlementation en vigueur. Les pourcentages moyens de réduction estimés de la DCO, de la DBO5 et des MES sont respectivement de plus de 79 %, 98 % et 88 %, confirmant ainsi la forte dégradation de la matière carbonée et de la pollution particulaire. Le second objectif de cette thèse consiste à établir un jeu de paramètres physicochimiques permettant de guider le choix de nouveaux matériaux potentiellement utilisables en ANC. Pour ce faire, la caractérisation des paramètres physicochimiques clés de nouveaux matériaux et des paramètres hydrauliques des lits filtrants correspondants a été effectuée. Une analyse statistique a permis d’étudier les corrélations entre ces paramètres et les performances épuratoires des matériaux. Au final, une méthodologie de sélection a été proposée
Sanitation has always been a major concern for hygiene and public health issues. An on-site sewage facility (OSSF) ensures the collection, transportation, treatment and disposal of domestic wastewater. In France, the OSSF represents 20% of domestic wastewater treatment facilities. This represents a population of 12 million or about five million rural settlements. Among the technologies used in the OSSF, biological filtration systems using a filter media are often implemented. The treatment of wastewater (removal of suspended solids and organic matter) is carried out by the joint actions of filtration, and biodegradation by bacteria developing within the filter media. Historically, materials such as sand and peat are the most used. More recently coconut-based media to replace peat, the extraction of which is prohibited, are in increasing development. However, the carbon footprint of foreign imports of materials such as coconut is very important. Therefore, the use of local agro-industrial by-products could reduce the carbon footprint and make the use of these new filter media more compatible with environmental criteria. The first objective of this PhD thesis is to determine the degree of reliability under real conditions of an innovative filtering medium of lignocellulosic origin that has been proven successful in laboratory conditions. The study is based on the comparison of results obtained in the laboratory and in the field. In the laboratory, a hydraulic approach allowed the characterisation of the filter bed operation. In the field, the evaluation of a compact filter that has been running continuously for more than four years and five other installations has been completed. For all installations, the filter media tested allowed a quality of the discharged water in accordance with the current regulations. The estimated average reduction percentages of COD, BOD5 and TSS, are respectively over 79%, 98% and 88%, thus confirming the important degradation of the organic matter and particulate pollution. The second objective of this PhD thesis is to establish a set of physicochemical parameters to guide the choice of new materials potentially usable in OSSF. To do this, the characterisation of the key physicochemical parameters of new materials and the hydraulic parameters of the corresponding filter beds were carried out. Statistical analysis made it possible to study the correlations between these parameters and the purification performances of the materials. In the end, a selection methodology has been proposed

Pour la climatisation de bâtiments ou d'installations industrielles, les nappes d'eaux superficielles représentent une source de frigories très convoitée. Leurs exploitations intensives depuis plusieurs dizaines d'années conjuguées au redéploiement de la filière géothermique ces dernières années, soulèvent des préoccupations quant à la préservation des ressources en eau. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer l'impact de variations locales de température sur la qualité physico-chimique et microbiologique des eaux souterraines sur la base (i) de suivis in-situ au niveau de 3 installations réelles exploitant les nappes d'eaux superficielles et, (ii) d'expérimentations sur un pilote (BIOTHERMEX) permettant de reproduire, en conditions parfaitement maitrisées, l'effet de la propagation d'un panache thermique dans un modèle réduit d'aquifère. Dans la gamme de température relevée sur site, les principaux résultats obtenus montrent que les impacts thermiques sont circonscrits au voisinage immédiat de l'installation, pouvant altérer jusqu'à plus d'une dizaine de degrés la sténothermie des nappes. Le suivi des paramètres physico-chimiques n'ont pas fait apparaitre de perturbations significatives sur la période de surveillance, constat étayé par des modélisations hydrogéochimiques. En revanche, une influence significative a été relevée au niveau des principaux descripteurs microbiologiques (activité, diversité de la microflore totale). Enfin, les expériences menées à l'échelle du laboratoire ont permis d'appréhender finement le comportement réactionnel du système et de définir une température de réinjection critique, au-delà de laquelle des désordres potentiels sont attendus.

La contamination fongique des produits laitiers est à l’origine de pertes économiques conséquentes et de gaspillage alimentaire. Dans un contexte de demande pour plus de « naturalité », les cultures de bioprotection et leurs métabolites représentent une alternative d’intérêt aux conservateurs chimiques pour lutter contre ces contaminants.Les objectifs de cette thèse étaient i) de sélectionner des micro-organismes présentant une activité antifongique, pour élaborer des cultures de bioprotection applicables dans des produits laitiers, et ii) d’étudier les composés potentiellement supports de l’activité antifongique observée. Dans un premier temps, l’activité antifongique de 32 souches de bactéries lactiques et propioniques a été étudiée en modèles « fromage » et « yaourt ». L’étude de combinaisons de souches et de leur innocuité a conduit à sélectionner 2 combinaisons binaires de lactobacilles (A1 et A3). Leur efficacité et applicabilité a été évaluée à l’échelle pilote en fabrication de crème fraîche et de fromage.Les challenges tests et tests d’usages ont montré que selon le produit laitier, A1 et A3 ont une activité antifongique similaire ou supérieure que les cultures bioprotectrices commerciales. Selon l’inoculum ajouté, ces cultures n’impactent pas les caractéristiques technologiques et organoleptiques des produits laitiers. Des méthodes chromatographiques des composés antifongiques suivies d’analyses statistiques ont permis de mettre en évidence des « cocktails » de 2 à 17 composés, selon la matrice et la culture considérée, qui sont probablement supports de l’activité antifongique.Ces travaux contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes d’action de l’activité antifongique et devraient conduire au développement de cultures antifongique pour remplacer les conservateurs dans les produits laitiers
Fungal contamination of dairy products is responsible for economic losses and food waste. In a context of “preservative-free” product demand, bioprotective cultures and their metabolites represe,t an alternative of interest of chemical preservatives to control these spoilers.The objective of this study was i) to select microorganisms exhibiting an antifungal activity, in order to elaborate bioprotectivecultures applicable in dairy products, and ii) to study the compounds potentially supporting the observed activity. Firstly, the antifungal activity of 32 strains of lactic acid and propionic bacteria screened in cheese model and yogurt. Strain combinaison study and safety assessment led to the selection of 2 binary lactobacilli combinations (A1 and A3). Their efficiency and applicability were then evaluated in pilot-scale productions of sour cream and cheese.Challenge and shelf life tests showed that depending on the dairy product, A1 and A3 have a similar or higher antifungal activity than the commercial bioprotective cultures. In addition, depending of inoculum, A1 and A3 did not impact the technological and organoleptic characteristics. Chromatographic methods and statistical analyses allowed identifying cocktails of 2 to 17 compounds, according to the considered dairy product and culture that probably support the antifungal activity.The obtained results contribute to a better understanding of the antifungal activity action mechanisms and should lead to the development of antifungal cultures to replace preservatives in dairy products

Le colostrum bovin, sécrète dans les premiers jours suivant le part chez la vache laitière, est une source très riche d'anticorps. Ces molécules peuvent avoir un intérêt médical pour la prévention et le traitement par voie orale des diarrhées bactériennes, virales ou parasitaires. Cependant, le colostrum est également riche en protéines ayant une allergénicité potentielle, comme la sérumalbumine, les caséines ou l'a-lactalbumine, et notamment la b-lactoglobuline, la plus allergénique d'entre elles. Nous avons purifié des IgG colostrales par chromatographies, et montré qu'elles étaient allergéniques pour 33% des personnes allergiques au lait testées. Nous avons également purifié par chromatographie des fragments F (ab') 2 d’IgG colostrales, obtenus après hydrolyse pepsique d' IgG partiellement prépurifiées, et montré qu'ils étaient hypoallergéniques par rapport aux IgG natives, tout en préservant leur activité anticorps. Nous avons ensuite préparé jusqu'à l'échelle pilote, à partir du colostrum bovin, deux types de produits à activité anticorps accrue, et ayant une hypoallergénicité plus ou moins poussée par rapport au colostrum de départ, pouvant être utilisés en immunothérapie du tube digestif. L'un est obtenu après précipitation des caséines et adsorption de la b-lactoglobuline, l'autre est obtenu avec une étape supplémentaire d'hydrolyse pepsique du sérocolostrum, réduisant encore l'allergénicité potentielle du produit en permettant l'élimination de la sérumalbumine, de l'a-lactalbumine, et la production de fragments F (ab') 2 d'IgG.

Le reacteur enzymatique a membrane (rem) est couramment utilise pour la preparation et la valorisation d'hydrolysats proteiques. Les matieres proteiques vegetales tels que les extraits foliaires, connaissent un essor considerable depuis quelques annees. L'interet croissant porte au concentre proteique de luzerne (cpl) repose sur son abondance naturelle, mais aussi sa composition equilibree en acides amines et sa teneur elevee en ribulose 1,5-biphosphate carboxylase-oxygenase, proteine hydrophobe dotee d'excellentes proprietes fonctionnelles et nutritionnelles. Afin de valoriser ce potentiel proteique dans des domaines aussi divers que l'alimentation, la pharmacie et la cosmetique, un procede pilote d'hydrolyse du cpl dans un rem a ete realise. A ph 9,5 et a 40\c, l'hydrolyse du cpl a 30gn. L 1 par la delvolase (2,4 g. L 1) avec un temps de sejour de 180 minutes, permet d'atteindre a l'etat stationnaire un taux de conversion de 75,9% mais egalement d'acceder a une capacite et une productivite elevees de 37,9 gn. G d'enzyme 1. Min 1 et 454,4 gn. G d'enzyme 1 respectivement. Le couplage du reacteur a une membrane inorganique d'un seuil de coupure de 10000 daltons permet de produire en continu un permeat peptidique soluble, reproductible et d'une teneur azotee de 23 gn. L 1. Les composes phenoliques, responsables de la coloration brune du permeat, sont extraits avec un rendement de 92% par une resine polystyrenique, l'amberlite ira900cl, a ph 5,0 et a 25\c. Apres electrodialyse et atomisation du permeat decolore, une poudre peptidique de luzerne soluble sur toute la gamme de ph et avec une composition en acides amines equilibree est obtenue. Elle pourra etre utilisee comme supplement proteique en alimentation humaine.

La méthanisation est la bioconversion de la matière organique en digestat et en biogaz. La méthanation biologique consiste à faire réagir de l'H2 avec du CO2 en digesteur anaérobie pour augmenter le taux de CH4 dans le biogaz. Cette thèse vise la valorisation des fumées de cokeries contenant du CO2 et de l’H2 par injection dans un méthaniseur. L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité de l'injection des gaz de cokeries dans un méthaniseur et de quantifier la variation du taux de CH4. Pour cela, un réacteur de 100 L a été conçu. Des études préalables en réacteur de 2 L ont été menées expérimentalement et par simulation numérique des écoulements pour définir un mode d’agitation adapté. Il a été montré que l'agitation par un double-ruban hélicoïdal permettait d'accroitre la vitesse de production du biogaz de 50 % en comparaison avec un système d’agitation classique. La perméation membranaire à travers un tube en silicone a été utilisée pour l’injection du gaz dans le digestat. A l’aide du pilote conçu, fonctionnant pendant 152 jours, une expérimentation d’hydrogénation en continu a été réalisée avant l’injection simultanée d’H2 et de CO2. L'injection d'hydrogène pur a augmenté le taux de CH4 de 57,5 à 68,2 % et abaissé celui du CO2 de 42,3 à 31,5 %. L'hydrogène injecté est entièrement consommé, ce qui a validé le choix de la perméation membranaire comme système d’apport de gaz en milieu visqueux et qui a montré que la quantité d'H2 injectée était limitante. L'injection supplémentaire de CO2 en proportions des gaz de cokeries s'est traduite par une augmentation du débit global de biogaz de 5,0 à 5,6 L/h, composé d’environ 35 % en CO2 et 65 % en CH4
Anaerobic digestion is the bioconversion of organic matter into digestate and biogas. Biological methanation consists in the reaction between H2 and CO2 in anaerobic digester to increase the level of CH4 in the biogas. This thesis aims at recovering the fumes from coking plants containing CO2 and H2 by injection into an anaerobic digester. The objective of this thesis is to study the feasibility of injecting coke oven gases into an anaerobic digester and to quantify the variations of the CH4 content. To this end, a 100 L reactor has been designed. Previous studies in 2 L reactor were performed experimentally and by computational fluid dynamics to define a suitable design of stirrer. It has been shown that stirring by a double helical ribbon increases the biogas production rate by 50 % in comparison with a conventional stirring system. Membrane permeation through a silicone tube was used to inject the gas into the digestate. 152 days experiment was performed in this pilot with a continuous hydrogenation step prior to the simultaneous injection of H2 and CO2. Injection of pure hydrogen increased the CH4 level from 57.5 % to 68.2 % and decreased that of CO2 from 42.3 to 31.5 %. The injected hydrogen is entirely consumed. This result validated the choice of membrane permeation as a gas supply system in viscous medium but showed that the amount of H2 injected was limiting. The additional injection of CO2 in proportions of coke oven gases resulted in an increase in the overall biogas flow rate from 5.0 to 5.6 L h-1, composed of about 35 % CO2 and 65 % CH4

La reaction de williamson realisee en milieu biphasique solide/liquide faiblement hydrate, en l'absence de tout solvant organique a permis la transformation selective d'alcools primaires ou secondaires en ethers correspondants a l'aide d'une large gamme de derives halogenes. Ce procede original d'etherification qui se differencie de ceux decrits dans la litterature par ses conditions extremement simples et economiques de mise en uvre, s'avere aisement transposable a l'echelle industrielle. Cette nouvelle technique s'est revelee, en outre, particulierement performante lors de l'alkylation de polyoxyalkylenes. Le blocage des fonctions hydroxyles de ces composes a considerablement ameliore leurs proprietes applicatives. Cette derniere partie a caractere finalise a necessite une etude longue et rigoureuse et reste du domaine confidentiel

La congélation partielle du mix dans un échangeur de chaleur à surface raclée (ECSR)est l'étape la plus critique dans la fabrication d'un sorbet, car c'est la seule étape où de nouveaux cristaux de glace se forment; par la suite ces cristaux ne font que grossir. L'objectif principal est de produire un grand nombre de cristaux les plus petits possibles afin d'obtenir une texture onctueuse. Pendant le procédé de congélation, le produit est soumis à des interactions couplées d'écoulement du fluide, de transfert de chaleur, de changement de phase et de cisaillement. Ces interactions sont déterminées par les conditions opératoires du procédé de congélation et affectent l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace, ainsi que la texture finale du produit. Ce travail présente la caractérisation expérimentale et la modélisation du procédé de congélation d'un sorbet. La congélation du sorbet à été effectuée dans un ECSR à l'échelle pilote. L'objectif principal de ce travail est l'étude de l'influence des conditions opératoires du procédé de congélation sur les caractéristiques finales du produit: distribution de taille de cristaux de glace, température du produit, fraction volumique de glace et viscosité apparente. Le comportement de l'écoulement du produit dans l'ECSR a été caractérisé par une étude expérimentale et une modélisation de la distribution du temps de séjour (DTS). Une approche de modélisation de la cristallisation de la glace couplant le modèle de DTS avec des équations de transfert de chaleur et de bilan de population des différentes classes de taille de cristaux a été développée. À partir d'une première estimation des paramètres, le modèle de cristallisation prédit de façon satisfaisante les tendances expérimentales et donne un bon aperçu de l'évolution de la distribution de taille des cristaux de glace au cours du procédé de congélation dans l'ECSR.

La demande croissante d'énergie au niveau mondial fait que les énergies obtenues de ressources renouvelables connaissent un essor important, notamment dans la production globale d'électricité propre (ne générant pas des gaz à effet de serre, tels les combustibles fossiles enrichis en carbone). La nature 'intermittente' de ces ressources renouvelables d'énergie implique l'utilisation des dispositifs de stockage de grande échelle, efficaces et économiquement compétitifs. Les batteries à circulation, tout vanadium (VRFB) sont des dispositifs de stockage prometteurs pour les applications stationnaires. En effet, l'absence de contamination irréversible de l'électrolyte est l'avantage principal de cette batterie dont le nombre de cycles 'charge-décharge' est théoriquement illimité. Le graphite et le feutre de graphite sont des matériaux d'électrodes à faible coût utilisés par les VRFB ; cependant le système V(V)/V(IV) (électrode positive) est cinétiquement lent sur ce matériau et introduit une surtension diminuant la tension délivrée par la batterie. Différentes méthodes (chimiques, thermiques, électrochimiques,...) ont été conçues lors de cette thèse pour activer la surface du graphite commercial, càd. améliorer son activité électrocatalytique vis-à-vis de la réaction (VO2 + ⇌VO2+) ayant lieu à l'électrode positive. Cette amélioration a été caractérisée par voltammétrie linéaire (état quasi-stationnaire) et cyclique (état transitoire). En outre, la morphologie de l'électrode et son état de surface ont été analysés par infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et par microscopie électronique à balayage (SEM). De plus, l'interaction électrode-électrolyte a été quantifiée par des mesures d'angle de contact qui ont permis de déterminer l'énergie libre de surface. L'activation de l'électrode a généré différents groupes oxygénés (C-OH, C = O, COOH) sur sa surface, laquelle a par ailleurs augmenté du fait d'une certaine érosion et donc la création d'une rugosité ; ceci s'est traduit par : i) l'augmentation de 35% de l'amplitude du courant du pic obtenu par voltamétrie cyclique (pour le système VO2+/VO2+) et ii) le rapprochement des pics anodique et cathodique (ΔEpics= 300 mV). Les calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ont été effectués pour évaluer le rôle de ces groupes oxygénés sur la réactivité du système redox VO2+/VO2+(à l'électrode positive). DFT montre que ces groupes d'oxygéne augmente l'hybridation sp3 dans la structure du graphite, ce qui facilite les réactions redox. La constante de transfert électronique hétérogène intrinsèque (k °) de ce même système redox a augmentée de 2,6 et 6,1 fois pour l'oxydation (V(IV)→V(V)) et la réduction (V(V)→V(IV)), respectivement. Par ailleurs l'augmentation constatée de l'énergie libre de surface du feutre de graphite (de 13,9 mN / m à 53,29 mN / m) traduit l'amélioration, par le traitement, des interactions électrode-électrolyte. La performance de l'électrode a été évaluée dans une demi-cellule classique par des cycles de charge/décharge et les résultats ont montré que la tension aux bornes durant la charge diminue (de 1,18 V à 1,04 V) alors que celle obtenue en décharge augmente (de 0,42 V à 0,75 V), après l'activation de GF. Des cycles charge/décharge ont également été réalisés avec un réacteur électrochimique filtre presse (pile et électrolyseur pour VRFB), ayant une surface géométrique de 100 cm2 de GF dans chaque compartiment électrolytique. Grace au traitement effectué, le rendement énergétique et la tension aux bornes se sont améliorés de 20% et 13% respectivement, dans le cas d'une électrolyse en mode galvanostatique (50 A.m2), ce qui montre que les méthodes d'activation proposées sont efficaces et en outre faciles à mettre en œuvre
Increase of the share of renewable energy in the overall power production can ensure the future energy demand and help to cope with the environmental challenges inherent to the carbon enrich fossil fuels. Due to intermittent nature of these renewable resources, cost competitive and efficient energy storage devices are required. Vanadium redox flow batteries (VRFBs) are promising storage devices for the stationary applications due to its easy scalability, long charge-discharge cycles. The graphite and the graphite felt are low cost electrodes materials used by VRFBs which exhibits low kinetic reversibility of the redox reaction involving the system V(V)/V(IV) in the positive half-cell; this fact is responsible of significant kinetics overpotential decreasing the delivered voltage from the battery. In this work, different methods (chemical, thermal, electrochemical,) were tried to activate the surface of commercial graphite, expecting to enhance its electro-kinetics activity, specifically for the positive half-cell reaction (VO2+⇌VO2+). The enhancement of the electro kinetic activity of the electrode surface was characterized by the cyclic and linear sweep voltammetries. Besides the surface chemistry and morphology were analysed by the Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and Scanning electron microscopy (SEM). In another study, the electrode-electrolyte interaction was quantified by contact angle measurements allowing access to the surface free energy determination. The activation method enables to create different oxygenal groups (C-OH, C=O -COOH) on the graphite surface and to increase the surface area. Both effects lead to i) the increase by 35 % of the current magnitude of the peak obtained by cyclic voltammetry (for the system VO2+/VO2+) and ii) the decrease of the ΔEpeaks of the same system by 300 mV. The density functional theory calculations (DFT) were performed to evaluate the individual catalytic role of the these oxygenal groups against the redox couple VO2+/VO2+(in the positive electrode). DFT shows that these oxygenal groups increase sp3 hybridization in the structure of the felt, that are facilitating the redox reactions. The intrinsic heterogeneous electronic transfer constant (k°) of V(V)/V(IV) system is enhanced by 2.6 and 6.1 times for the oxidation (V(IV)→V(V)) and reduction (V(V)→V(IV)) reactions, respectively. The electrode-electrolyte interaction improves because of the increment of the surface free energy of GF from 13.9 mN/m to 53.29 mN/m. The electrode performance was evaluated in the classical half-cell by charge discharge cycles. The charging voltage decrease from 1.18V to 1.04V and the discharge voltage increase from 0.42V to 0.75V, after the activation of GF. Proposed activation methods are novel, easy and effective. The charge discharge cycles of VRFB were performed at stack level, into the electrochemical plug flow reactor, by using 100 cm2 GF in each electrolytic section. At a current density of 50 A.m-2, there is an improvement of 20 % and 13 % in energy and voltage efficiency (VE) of stack respectively, due to treated electrode

Cette etude decrit la fabrication d'un hydrolysat enrichi en fer heminique soluble, destine au traitement des carences en fer. L'heme soluble est obtenu par hydrolyse pepsique de l'hemoglobine bovine a ph 4 et 40c, suivie d'une etape d'enrichissement par ultrafiltration et d'un sechage par atomisation. La teneur en fer de l'hydrolysat ainsi enrichi est jusqu'a 2. 7 fois superieure a celle de l'hemoglobine. La caracterisation physico-chimique de l'hydrolysat met en evidence deux populations de peptides. L'une contient des peptides hydrophobes associes a l'heme, formant des agregats de masse moleculaire elevees retenus par la membrane. L'autre fraction est constituee de peptides plus hydrophiles et non associes qui traversent facilement la membrane. Contrairement aux peptides elimines dans le filtrat, les peptides du retentat ont une grande affinite pour l'heme et une excellente capacite a solubiliser l'heme. Un peptide isole, representatif de l'hydrolysat enrichi, est utilise comme modele dans l'etude des mecanismes de solubilisation de l'heme. L'heme semble principalement solubilise par le biais d'interactions hydrophobes avec le peptide ; nous n'avons pas mis en evidence d'interaction electrostatique ou de type ligand. La stoechiometrie de l'association heme-peptide depend du ph. L'association suit une stoechiometrie de 2:2 (m/m) a ph 2, et une stoechiometrie 2:1 (m/m) a ph 7,5. Neanmoins, cette etude n'exclus pas l'existence d'agregats plus important dans l'hydrolysat enrichi.

Le nouveau procede de tannage par les sels de chrome en milieu solvant organique immiscible a l'eau elabore au laboratoire conduit a une excellente fixation des complexes de chrome dans la peau avec l'obtention de cuirs de tres bonne qualite. Son developpement a plus grande echelle nous a permis de dresser un bilan economique relatif a l'operation de tannage elle-meme et de mettre alors en evidence les avantages de cette technologie innovante sur les plans de l'economie et de l'environnement et d'envisager son transfert a l'echelle industrielle. Une etude complementaire sur l'integration de ce nouveau procede dans divers types de fabrication, notamment le vetement, la ganterie et le double face, a montre sa compatibilite avec des peaux de divers types et provenance, ayant subit differents traitements anterieurs au tannage (travail de riviere, picklage et degraissage). De plus, une etude sur le comportement en milieu solvant organique immiscible a l'eau de divers reactifs disponibles sur le marche tels que des sels d'acides carboxyliques employes lors de la basification et des agents tannants au chrome (necessitant ou non une basification) a montre les differentes possibilites offertes par ce procede a travers l'utilisation de ces differents produits

Le présent travail est une contribution pour mieux comprendre l’influence des micelles de caseine sur l’encrassement de solutions de protéines sériques. En particulier, des approches expérimentales et numériques ont été réalisées, à des tailles laboratoires et pilotes, pour décrire les phénomènes de dénaturation et mieux cerner le rôle du calcium dans les mécanismes d’encrassement. Tout d'abord, l'effet du ratio massique caséine / lactosérum sur les performances d'encrassement des protéines de lactosérum a été étudié dans un échangeur à Plaques à l'échelle pilote. La masse totale du dépôt d'encrassement chute d’abord de manière significative avec l'augmentation de la concentration en caséine, atteignant un minimum quand le ratio vaut 0,2. Au-delà de cette valeur, la masse de dépôt réaugmente. La chute de la masse du dépôt, pour un ratio ≤ 0,2, ne semble pas être corrélée à la dénaturation thermique du BLG mais plus probablement due à la modification des interactions minérales introduites par la caséine. L'augmentation de la masse de dépôt, pour un ratio ≥ 0,2, semble être liée à une co-précipitation du complexe BLG-caséine qui augmente l'encrassement. Il est suggéré que la présence de caséine micellaire modifie profondément l'équilibre calcique en solution et que la teneur en nanocluster de Ca-P modifie fortement les interactions entre les espèces protéiques et les minéraux (calcium ionique, Ca-P) affectant ainsi la dénaturation des protéines et la précipitation des minéraux. Un nouveau modèle cinétique concernant le dépliement thermique et l'agrégation de BLG a été établi. Ce modèle est en mesure de justifier la rupture de pente dans le diagramme d'Arrhenius et de fournir des informations thermodynamiques détaillées pour les processus de dépliement et d'agrégation. Sur la base de ce modèle, il a été confirmé que le calcium ionique avait un rôle protecteur sur le dépliement thermique du BLG à basse température. En revanche, à des températures plus élevées, le calcium favorise l'agrégation et la formation d'espèces BLG dépliées. Un dispositif d'encrassement à l'échelle laboratoire a été construit et tester avec des protéines de lactosérum en régime laminaire. Un modèle CFD 3D réaliste a été implémenté simulant à la fois les réactions au cœur du fluide et en surface. Les résultats ont montré une relation linéaire entre le facteur pré-exponentiel et la concentration de calcium, ce qui suggère que l'encrassement nécessite qu’une seule molécule de calcium soit associée à une protéine de BLG. Il est confirmé que le calcium est essentiel à l'encrassement avec des effets significatifs à la fois sur les processus de dénaturation thermique et sur la croissance du dépôt. Enfin, l'effet du ratio caséine / lactosérum sur l'encrassement a été étudié avec un dispositif d'encrassement de laboratoire. Les résultats laboratoires montrent que la caséine réduit l’aptitude à l’encrassement comme déterminé précédemment avec l’installation pilote. Cependant, dans ce cas, l'encrassement reste à un niveau faible y compris pour des ratios élevés (jusqu'à 4). La présence de caséines individuelles dans la phase sérique a été considérée comme responsable de cette atténuation de l'encrassement, probablement par leurs activités de type chaperon. Cependant, quand le pH de la solution d'encrassement est fixé à 6,6, il est démontré que la caséine perd son effet d'atténuation de l'encrassement pour des ratios plus élevés. Ce comportement est lié à sa faible capacité de micelle de caséine à contrôler le calcium ionique dans la phase sérique à un pH plus bas, entraînant une concentration plus élevée en calcium facilitant la dénaturation de la BLG et l'accumulation de dépôts. Une quantité plus faible de caséines dissociées dans la phase sérique à pH 6,6 pourrait aussi expliquer l'augmentation de la masse d'encrassement car elles ne sont pas en concentration suffisantes pour remplir des fonctions de type chaperon
The present work is a contribution to better understand the influence of casein micelles on the fouling of serum whey protein solutions. In particular, experimental and numerical approaches have been carried out, at laboratory and pilot scales, to describe denaturation phenomena and better understand the role of calcium in fouling mechanisms. First of all, the effect of casein/whey mass ratio on the whey protein fouling performance was investigated in a pilot-scale PHE. The total fouling deposit mass drop significantly with the addition of casein, resulting in a minimum value located at Casein/WPI of 0.2. Exceeding this critical ratio, fouling deposit increased with elevated casein concentrations. The deposit mass drop (Casein/WPI ≤ 0.2) is unlikely to be linked to the thermal denaturation of BLG and is more probably due to the change in mineral interactions introduced by casein. The increased fouling mass (Casein/WPI ≥ 0.2) was attributed to a co-precipitation of BLG-casein complex that enhances the fouling. It is proposed that micellar casein change deeply the calcium balance and the content of CaP nanocluster modifies sharply the interactions which occur between protein species (BLG, caseins) and mineral elements (ionic calcium, Ca-P) thereby affecting the protein denaturation and fouling behavior. A novel kinetic model concerning thermal unfolding and aggregation of BLG was established. This model interprets mathematically the break-slope behavior in the Arrhenius plot and provides detailed thermodynamic information for both unfolding and aggregation processes. Based on this model, it was confirmed that ionic calcium has a protective role on the thermal unfolding of BLG at low temperature. In contrast, at higher temperatures, calcium promotes aggregation and the formation of unfolded BLG species. A bench-scale fouling rig was built to perform whey protein fouling experiments in a laminar regime. A realistic 3D CFD model was achieved to simulate both the bulk and surface reactions. Results showed a linear relationship between the deposition pre-exponential factor and calcium concentration, suggesting the fouling is built in such a pattern that only one calcium ion per BLG molecule is involved. Calcium was confirmed to be essential to fouling growth with significant effects both on the thermal denaturation and deposition processes. Finally, the effect of casein/whey ratio on the whey protein fouling was investigated in the laboratory-scale fouling device. Results revealed a similar effect of casein on fouling mitigation as those found in the pilot plant. However, in this case, the fouling was suppressed and maintained at a low extent even at high Casein/WPI ratios (up to 4). The presence of individual caseins in the serum phase was considered to be responsible for this fouling mitigation probably through their chaperon-like activities. However, when the pH of the fouling solution is set at 6.6, casein is shown to lose its fouling-mitigating effect at higher ratios. This behavior is related to its weak ability of casein micelle to control ionic calcium in the serum phase at lower pH, resulting in higher calcium concentration facilitating BLG denaturation and deposition accumulation. A lower amount of dissociated caseins in the serum phase at pH 6.6 could also explain the increase in fouling mass because they are not in sufficient concentration to perform chaperone-like functions

Cette thèse a pour objectif la conception d'une source optique nanométrique, directive, et pilotée électriquement. Le dispositif repose sur l'intégration d'une jonction tunnel émettrice en tant que point d'alimentation d'une antenne optique métallique. L'intégration de ce nouveau type de composant a nécessité une étude approfondie du mécanisme d'émission. Les travaux menés à l'aide de mesures optiques et électriques démontrent que le processus de conversion électron-photon peut être décrit par la désexcitation radiative d'une population électronique portée à haute température par le passage à travers une barrière de potentiel. Le composant développé est un dispositif d'interfaçage entre une couche de contrôle électronique et une émission électromagnétique large bande. Nous avons complété nos travaux par une étude des propriétés de modulation du signal. Le temps de vie des électrons chauds étant très court (ps), la source nanométrique ainsi développée devrait permettre des taux de modulation nettement supérieurs aux technologies s'appuyant sur les semi-conducteurs
Nanoscale electronics and photonics are among the most promising research areas providing functional nanocomponents for data transfer and signal processing. By adopting metal-based optical antennas as a disruptive technological vehicle, we demonstrate that an optical antenna coupled to a tunnel junction can be interfaced to create an electronically driven self-emitting unit. This nanoscale plasmonic transmitter operates by injecting electrons in a contacted tunneling antenna feedgap. Under certain operating conditions, we show that the device radiates a broadband light spectrum which can be related to a thermal like spectrum. We propose a model based upon the spontaneous emission of hot electrons that correctly reproduces the experimental findings. The electron-fed optical antennas described here are critical devices for interfacing electrons and photons, enabling thus the development of optical transceivers for on-chip broadcasting of information at the nanoscale. Based on the relaxation of hot carriers with life-times (ps) shorter than semiconductors, this technology could be a new paradigm for high frequency modulation

Les études urbaines (Urban Studies) et organisationnelles (Organization Studies) sur la ville durable ont focalisé leur attention sur la question de la gouvernance, en particulier sur la participation des citoyens et des stakeholders. Très peu de travaux ont étudié, en revanche, la naissance des projets urbains durables sous l'angle de la conception et de son pilotage. La conception de la ville durable ou de morceaux de ville (les quartiers durables) pose pourtant des questions multiples. La première touche à la naissance et à l'évolution de nouveaux objets de conception associés à de nouvelles fonctions (mixité sociale, mixité fonctionnelle, fonctions écologiques et écosystémiques). Tracer la transformation successive des objets intermédiaires de conception (programme, plans masse, réception du quartier ou des bâtiments, vie en marche) qui jalonnent et cristallisent ce processus de création collective dans le cadre de projets innovants constitue un premier objectif de la thèse. Ce travail permet de mettre en évidence les ruptures et les discontinuités dans les processus de conception qui tiennent aux différentes modélisations de ces objets. La deuxième question est relative aux instruments et aux langages (ingénieriques, comme l'écoconception, économiques et juridiques) qui constituent des supports cognitifs pour l'action des concepteurs. Ainsi nous caractérisons les nouveaux instruments et langages mobilisés dans le cadre de ces projets urbains innovants et analysons la façon dont ils permettent de doter les concepteurs de nouvelles capacités de conception. Enfin, nous abordons la question des conditions d'une cohésion au sein des collectifs d'acteurs engagés dans les projets urbains durables. L'émiettement et l'hétérogénéité des acteurs des projets urbains rendent, en effet, cette recherche de cohésion particulièrement difficile à obtenir. Dans cette perspective, nous avons identifié des situations innovantes où émerge un rôle collectif de conception qui dépasse les intérêts et les identités professionnelles particuliers des acteurs. Cette découverte ouvre un nouveau champ d'interaction à l'interface entre Organization Studies, Urban Studies et le Pragmatism.

Les nombreuses avancées du vaste domaine de l’impression professionnelle ont permis la multiplication des objets imprimés dans nos quotidiens. Désormais, la flexibilité introduite par les procédés d’impression numérique promet d’associer les souhaits de personnalisation avec les avantages de la production de masse. La rapide évolution des usages et des technologies, caractérisée par des fermes d’impression toujours plus grandes et des presses numériques toujours plus rapides, pose des problèmes inédits aux systèmes informatiques actuels qui pilotent les imprimantes. Dans cette thèse, nous explorons de nouvelles techniques inspirées des systèmes de calcul haute performance afin d’accélérer l’exécution des traitements graphiques indispensables à l’impression numérique. Nous introduisons pour cela une architecture de calculs distribués flexible exploitant des techniques de traitement et de synchronisation optimisées. Nous détaillons les principes de fonctionnement et les subtilités de l’implémentation de nos travaux qui permettent de respecter les contraintes spécifiques des flux de données produits. Nous réalisons une évaluation complète de notre solution qui y démontre ses excellentes performances et sa viabilité
The strong and continuous improvements in the professional printing field have led to the ubiquity of printed objects in our daily life. The flexibility introduced by the digital printing process promises to associate extensive customization with mass production. The quick growth of printing usages and technologies, illustrated by wider printer farms and faster digital presses, leads to original challenges for the computer system in charge of driving them. In this thesis, we explore new approaches inspired by the high performance computing field to speedup the graphics processing necessary to digital printing. To achieve this goal, we introduce a distributed system which provides the adequate flexibility and performance by exploiting and optimizing both processing and synchronization techniques. We present our architecture up to the subtle parts of its implementation which allows our solution to meet the specific constraints on generating streams for printing purpose. We perform a complete evaluation of our solution and provide experimental evidence of its great performance and viability

La présence de matière biologique (biofilms) dans les sites de stockage géologique profond, d'éléments toxiques ou encore de l'eau potable des aquifères est maintenant clairement démontrée. Cette biomasse est à l'origine de processus physiques et chimiques qui modifient considérablement la durabilité et la pérennité des sites concernés. Ces processus, principalement de type oxydo-réductif, sont encore mal compris. Ceci est principalement dû aux méthodes d'investigation, principalement macroscopiques, loin de l'échelle micrométrique caractéristique des bactéries. Seules des études, basées sur des méthodes d'investigation locale, peuvent apporter les informations requises. Ainsi, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur l'utilisation combinée de la microscopie optique (en transmission), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie AFM en mode électrique et électrochimique (EC_AFM) afin d'obtenir des informations simultanées sur la topographie de l'échantillon et sur les processus électrochimiques à l'échelle des bactéries. La première étape sensible consistait à utiliser l'AFM sur des échantillons biologiques en milieu liquide: nous présentons ici les résultats de l'imagerie AFM en milieu liquide de plusieurs types de bactéries dans leurs conditions physiologiques naturelles (conditions in vivo). Aucun protocole d'immobilisation, ni chimique ni mécanique, n'a été nécessaire; et pour la première fois, les mouvements de reptation de cyanobactéries Nostoc ont été étudiés par l'AFM. Les études AFM ont permis d'acquérir des données topographiques mais aussi mécaniques : nous avons pu ainsi mesurer le module d'Young, la pression de turgescence de différentes souches bactériennes (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Cette étude complète, a révélé que l'imagerie AFM est donc possible sur des espèces vivantes en mouvement. Ces résultats ouvrent une grande fenêtre sur de nouvelles études d'intérêts tels que la formation de biofilms et les propriétés dynamiques de bactéries dans des conditions physiologiques réelles. La deuxième étape délicate était de combiner l'AFM aux mesures optiques et électriques. Nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant (i) le suivi de l'évolution de la croissance bactérienne par la mesure des propriétés optiques comme la densité optique DO (pour le développement bactérien en volume – milieu planctonique) , ou l'analyse de l'image du substrat par comptage du nombre de bactéries sur la surface de l'échantillon (biofilm), et (ii) les mesures électriques et électrochimiques. L'ensemble de ces résultats sera prochainement appliqué au développement de nouveaux outils de surveillance d'une biodépollution de terrain contaminé par les hydrocarbures, par le suivi in situ et en temps réel de l'activité de bactéries dépolluantes (ECOTECH_BIOPHY ANR)
The presence of biological matter (biofilms) in deep geological sites for storage of, for instance, toxic elements or groundwater in aquifers was clearly proved. That biomass triggers physical and chemical processes which greatly modify the durability and the sustainability of the sites. These processes, mainly from oxidative/reductive reactions, are poorly understood. This is mainly due to the fact that former studies were done at the macroscopic level far away from the micrometric scale where relevant processes induced by bacteria take place. Investigations at microscopic level are needed. Thus, we developed an experimental set-up based on the combined use of optical microscopy (transmission), atomic force microscopy (AFM) and electrical and electro-chemical AFM microscopy (EC_AFM) in order to get simultaneous information on topographic and electro-chemical processes.The first highly sensitive step was to use AFM with biological samples in liquid environment: we present here a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized bacteria, in their genuine physiological liquid medium and in true in vivo conditions. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram negative Nostoc cyanobacteria upon the surface were studied by AFM. AFM height and mechanical stiffness data were simultaneously acquired. From these, mechanical parameters, inner turgor pressure and Young modulus, were derived for different bacterial species (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Our study revealed that AFM imaging is thus possible on moving living species. These results open a large window on new studies of both dynamical phenomena of practical and fundamental interests such as the formation of biofilms and dynamic properties of bacteria in real physiological conditions.The second delicate step was to combine AFM and optical measurements with electrical ones. We mounted a new experimental set-up coupling real-time (i) monitoring of optical properties as the optical density (OD) evolution related to bulk bacterial growth in liquid or as the counting of number of bacteria adhering on the surface of the sample as well and (ii) electrical and electrochemical measurements. Furthermore, these results will shortly be applied to the optimized monitoring of the in-situ activity of bacteria consuming oil pollutants, following this way, in real-time, the bioremediation of an oil-contaminated soil (ANR ECOTECH_BIOPHY program)