Letteratura scientifica selezionata sul tema "Fractionnement de l’eau"

Aujourd’hui, la fonction essentielle d’une station d’épuration est de dépolluer les effluents liquides pour limiter les dommages sur les milieux naturels ou pour la santé publique. Cet objectif de conservation ne prend malheureusement pas en compte les pressions sociétales. La croissance démographique, les sociétés de consommation nous ont amenés à une situation où annuellement nous consom mons plus de ressources que la planète peut nous offrir. À l’heure du recyclage et du développement de l’économie circulaire, il semble urgent de faire évoluer la conception et l’exploitation des stations d’épuration (STEP). Ces dernières ne doivent plus jouer le rôle de « déchetterie liquide », mais celui de « récupérateur/producteur de ressources ». Avec son développement, la filière biogaz apparaît comme une évidence. Cependant, malgré ces tendances, la croissance d’unités de biogaz sur STEP est figée. Cela est dû au fait que les procédés classiques d’épuration dégradent le pouvoir méthanogène des effluents et restreignent la valorisation d’autres ressources. Les STEP de demain devront être des bioraffineries à forte valeur ajoutée. Cela conduit à faire évoluer nos procédés : au lieu d’enlever les polluants par étapes successives pour obtenir des effluents « propres », extrayons les ressources les unes après les autres, à commencer par l’eau pour la recycler, de l’énergie ainsi que des matières organiques et minérales. Oublions le traitement et valorisons le tri pour une économie circulaire respectueuse quantitativement et qualitativement de nos ressources naturelles. Des technologies de fractionnement membranaire sont la clé du développement de ces bioraffineries. Un retour d’expérience sur une industrie agroalimentaire est présenté dans cet article. Les résultats de ces essais à grande échelle révèlent le potentiel et l’intérêt du recyclage par fractionnement en comparaison aux procédés conventionnels de traitement. Les nouvelles STEP peuvent ainsi devenir des usines de production d’eau potable, de bioengrais, de biomatériaux… tout en étant productrices d’énergie.

Les jeunes feuilles non encore ouvertes de Piliostigma thonningii sont expressément utilisées par des tradipraticiens de Côte d’Ivoire pour la prise en charge de diverses pathologies. La présente étude visait à déterminer les teneurs en polyphénols totaux, en flavonoïdes et en tanins condensés d’extraits et de fractions de ces jeunes feuilles non encore ouvertes. Leurs métabolites secondaires ont été extraits par macération dans un mélange éthanol-eau (70/30 : v/v) avec un rendement de 36%. Le fractionnement successif de l’extrait hydroalcoolique obtenu par l’hexane, le dichlorométhane, l’acétate d’éthyle, l’éthanol et l’eau a donné des rendements variant de 5,55 à 33,33%. Le dosage des polyphénols totaux, des flavonoïdes et des tanins condensés a donné des teneurs variant entre 0,23 ± 0,05 et 146,67 ± 4,25 mg EAG/g d’extrait sec, entre 5,33 ± 0,62 et 112,11 ± 0,83 mg EQ/g d’extrait sec et entre 23,33 ± 0,94 et 38,33 ± 0,47 mg EAT/g d’extrait sec respectivement. De façon générale, l’extrait hydroalcoolique et la fraction à l’acétate d’éthyle sont les plus riches en métabolites secondaires, en polyphénols, en flavonoïdes et en tanins condensés.Mots clés : Piliostigma thonningii, rendements, polyphénols totaux, flavonoïdes, tanins.

Le sable naturel est extrait à l’aide de méthodes d’extraction, même pour la fabrication de sables artificiels. Le sable est largement utilisé dans plusieurs régions. Comme agrégats de construction; industries de transformation des matériaux; traitement de l’eau et des eaux usées. L’Areal de la société Morro Branco, où les échantillons de sable ont été prélevés, est situé autour du siège de la municipalité de Porto Grande. La municipalité de Porto Grande à Amapá est située dans le centre de l’État à 108 kilomètres de la capitale Macapá. L’objectif de cette recherche était de faire l’analyse technologique des matériaux d’Areal Morro Branco, Porto Grande, Amapá, par fractionnement. Le sable a été retiré d’une zone sablonneuse dans la municipalité de Porto Grande – AP avec l’utilisation d’outils manuels pour la collecte. 03 (trois) échantillons provenant de différents points de composition différente ont été prélevés, en raison de l’existence de matière organique dans sa composition. Le silicate de sodium avec une concentration de 10% et le bromoforme ont été utilisés pour la décomposition de la matière organique de l’échantillon. Ces procédures ont été déterminées dans l’échantillon sec dans un four pendant 24 heures à environ 110ºC, et le pourcentage d’humidité (%U), ceci, a également été déterminé dans l’échantillon original. Il a été vérifié par les tests et procédures effectués que l’humidité du sable de l’Areal Morro Branco est influencée par la matière organique résultant des zones forestières et des ressources en eau des environs de l’Areal. La granulométrie des points à partir duquel le sable a été recueilli dans le sable a des caractéristiques de grain incliné et sous-incliné. À l’aide d’une densité bromoforme, il a été possible de se rendre compte que le sable à partir duquel l’échantillon a été prélevé a des agrégats de quartz, feldspath avec une densité inférieure à 2,89 g/cm3. Il a été suggéré que le sable peut également avoir des dérivés minéraux de sable avec une densité supérieure à 2,89 g/cm3, qui sont Olivine et Pyroxène.

Les défis actuels dans l'utilisation des méthodes de contrôle non destructif (CND) non instrumentales telles que le ressuage ou la magnétoscopie gravitent autour de la réduction des déchets, de la pollution, les aspects liés à l'hygiène et à la sécurité, ainsi que le coût global et la pérennité de la disponibilité des produits. Des pictogramme H&S comme ‘GHS 08’ doivent disparaître, une simplification de la gestion du traitement des déchets doit s’opérer. Les consommables proposés doivent également s’inscrire dans des démarches de dérisquage pour une disponibilité mondiale notamment pour le secteur aéronautique, éclaté en termes de sites de productions. Les consommables ‘biodégradables’ apportent des solutions en ressuage ; il est utile pour les décideurs de connaitre, au-delà de l’appellation, ce qu’est un produit annoncé comme tel et comment aborder la problématique de la réduction des traitements des effluents, poste coûteux et non productif. Les tests et normes utiles pour décrire, mesurer, et réglementer la biodégradation sont diverses, le secteur du CND utilise la norme ISO 9888 et le test OCDE 302B (Organisation de coopération et de développement économiques) qui s’applique aux matières dissoutes dans l’eau, comme les effluents de ressuage - après le rinçage- de l’excès de pénétrant directement lavable à l’eau et non aux produits purs. Cela se limite aux pénétrants non à post-émulsion et sans base pétrole : la base des produits biodégradable est ainsi aqueuse ou à tensioactifs synthétiques solubles. Les pénétrants à pré-émulsion sont exclus. L’absence de distillat pétrolier s’émulsionnant au rinçage est bénéfique aux mentions de la Fiche de Données de Sécurité avec la disparition du pictogramme GHS08 ‘danger pour la santé’ et mentions de dangers associées. Le remplacement du pétrole se fait par des bases aqueuses ou de synthèse. Les bases aqueuses ne rendent pas forcément le pénétrant moins cher car l’eau étant un mauvais agent capillaire, il faut fortement la ‘doper’ pour que le pénétrant soit efficace et résiste au sur-lavage lors du rinçage … à l’eau ! D’autres problématiques de mouillabilité et de rétractation des pénétrants biodégradables peuvent exister ; l’utilisation de pénétrants biodégradables nécessite des préparations de surface plus poussées qu’avec des pénétrants classiques ce qui est un désavantage. L’avantage se situe au niveau des rejets, le principe de biodégradation est le fractionnement des chaines moléculaires, jusqu’aux niveaux CO2 et H2O, des substances du pénétrant - essentiellement composés de carbone et d’hydrogène – par oxydation et dégradation par des bactéries qui s’en nourrissent. Ces bactéries vivent dans l’eau et sont utilisées dans les stations d’épurations publiques (STEP) : l’industriel peut demander une autorisation ou une convention de rejet. Il ne faut évidemment pas rejeter en pleine nature : ça ne fonctionnera pas ! Les chiffres et unités permettant d’évaluer la biodégradabilité sont la Demande Chimique en Oxygène (DCO, représentant la totalité de la matière organique oxydable), la demande biologique en oxygène en 5 jours (DBO5, représentant la capacité des bactéries à dégrader rapidement les produits qui leur sont présentés), et la dégradation de la majorité de l’effluent en 7j ainsi que de sa quasi-totalité en 27j maximum. Selon le niveau de charge supportée (débit maximum, résultats de dépollution, capacité en Équivalent Habitant versus la charge entrante) la STEP peut délivrer une convention ou une autorisation de rejet, qui sera surveillée.

A des humidités relatives (HR) inférieures à 100% l'eau liquide s’évapore sauf deux types d’eau : l’eau adsorbée et l’eau capillaire dans les poreux. Deux techniques ont été utilisées pour les étudier. D’abord, une étude infrarouge (IR) en réflectance diffuse sur des poudres d'oxydes et confinée dans une matrice silicatée à porosité contrôlée (MCM-41,  = 4,7nm). Adsorption et confinement sont caractérisés par un décalage vers les hautes fréquences du pic principal de la bande étudiée relativement à l'eau liquide (red-shift). Une interprétation s’appuyant sur la cinétique de désorption nous a permis de séparer le signal de l’eau adsorbée de celui de l’eau confinée. Ensuite, le fractionnement isotopique () en deutérium de l'eau adsorbée/confinée par rapport à sa vapeur à l’équilibre isotopique. L'évolution de  avec l'HR montre trois régimes quasi-linéaire, avec une première transition nette à 60% d’humidité. A HR < 60%  ne varie pratiquement pas, ce que nous interprétons en qualifiant le film correspondant de bi-dimensionnel (interactions eau-solide prédominantes). Au-dessus de 60% HR  varie sensiblement avec l'HR ce que nous interprétons par la mise en place d'un réseau de liaisons intermoléculaires (3D). La deuxième transition se fait à 80% HR qui correspond à l’humidité de condensation capillaire dans les nano-pores du substrat utilisé (10 nm). Le coefficient de fractionnement  y est encore inférieur à celui de l’eau liquide volumique, ce qui tend à indiquer que l'eau confinée a des propriétés nettement différentes de l'eau liquide Un couplage semi-quantitatif a été ensuite élaboré entre ces deux séries d’expériences, pour en montrer l’homogénéité
At relative humidity (RH) lower than 100%, liquid water evaporates, except if adsorbed on solid or “capillarized” inside porous medium. Two techniques were used to study them. Infrared spectroscopy (diffuse reflectance mode) made clear that adsorption and confinement (oxides powders) imply a red-shift of the OH-stretching band. The two situations have been further distinguished using their desorption kinetics behaviour. Second, the liquid-vapor isotopic fractionnation factor () , recorded as a function of RH, showed three main domains. The first (RH < 60%) is characterized by an almost constant , which was interpreted as defining a bi-dimensional film (solid-liquid interactions predominate). From 60% to 80%, water-water intermolecular interactions made  sensitive to RH. At 80% RH, capillary condensation in thinner pores (10 nm) showed that this type of water has properties different from the bulk which has a greater  value. Semi-quantitative coupling between the results of the two techniques have been tentatively realized, and points to their good consistency

Cette étude aborde les principaux défis mondiaux tels que les émissions de CO2, la crise énergétique et la mauvaise gestion des déchets plastiques PET, qui non seulement polluent l'environnement mais contribuent également aux émissions de CO2 lors de l'incinération. L'approche innovante présentée dans cette thèse offre une double solution, abordant simultanément les déchets PET et les émissions de CO2.Deux systèmes remarquables ont été explorés dans cette thèse. Le premier utilisait du carbonate d'oxyde de bismuth (BOC) fonctionnalisé de l'oxyde de graphène réduit (rGO) pour l'électroréduction cathodique du CO2 (CO2RR), tandis que CuCoO sur rGO était utilisé pour l'oxydation anodique de l'hydrolysat de PET. De manière impressionnante, le catalyseur anodique CuCoO@rGO a affiché une électroactivité exceptionnelle, atteignant un rendement faradique (FE) exceptionnel de 85,7 % à 1,5 V par rapport à RHE. Simultanément, le catalyseur cathodique BOC@rGO a démontré un FE impressionnant de 97,4 % à -0,8 V par rapport au RHE, facilitant la production de formiate à partir de CO2RR. Lorsqu'elle est intégrée dans une configuration d'électrolyseur, cette approche a abouti à une production d'acide formique à une faible tension de cellule de 1,9 V et à un FE formiate remarquable de 151,8 % à 10 mA cm-2.Un autre système utilisait une électrode 3D en feutre de charbon actif (aCF) comme substrat et du bismuth a été déposé électrochimiquement sur le CF (Bi@aCF) qui agit comme la cathode CO2RR et un feutre de carbone déposé au phosphate de nickel-cobalt (NiCoPOx@CF) pour l'anode. Procédé d'oxydation de l'hydrolysat de PET. Cette configuration a atteint un FE élevé de 94 % pendant CO2RR à -0,8 V par rapport au RHE, produisant du formiate, et un FE de 95 % pour l'oxydation anodique de l'hydrolysat de PET pour former un formiate à un faible potentiel de 1,5 V par rapport au RHE. Remarquablement, l'électrolyseur à deux électrodes a atteint un FE extraordinaire de 157 % pour produire du formiate à une tension de cellule de 1,8 V. Cette percée représente une nouvelle voie pour valoriser les déchets de PET, réduire les émissions de CO2 et promouvoir la durabilité environnementale.De plus, nos expériences ont également porté sur l'électrolyse de l'eau, où une nouvelle stratégie impliquant du Ru intégré dans une matrice de nitrure de carbone a été proposée. Cette approche, utilisant une structure organique covalente 2D CIN-1 avec Ru + 2 coordonné, a abouti à des nanoparticules d'oxyde de Ru avec des sites Ru de faible valence disposés en nanofils entre des couches de nitrure de carbone graphitique après pyrolyse. Ce matériau présentait des surpotentiels significativement inférieurs pour la réaction de dégagement d'hydrogène (HER) et la réaction de dégagement d'oxygène (OER) par rapport aux catalyseurs de référence au Pt et au RuO2, démontrant une stabilité catalytique remarquable. Cette découverte est extrêmement prometteuse pour faire progresser le domaine du fractionnement de l'eau et contribuer au développement de solutions énergétiques durables
This study tackles the major global challenges such as CO2 emissions, energy crisis and PET plastic waste mismanagement, which not only pollutes the environment but also contributes to CO2 emissions during incineration. The innovative approach presented in this thesis offers a dual solution, addressing both PET waste and CO2 emissions simultaneously.Two remarkable systems have been explored in this thesis. The first utilized Bismuth oxide carbonate (BOC) functionalized reduced graphene oxide (rGO) for cathodic CO2 electroreduction (CO2RR), while CuCoO on rGO was employed for anodic PET hydrolysate oxidation. Impressively, the anodic CuCoO@rGO catalyst displayed exceptional electro-activity, achieving an outstanding Faradaic efficiency (FE) of 85.7% at 1.5V vs. RHE. Simultaneously, the cathodic BOC@rGO catalyst demonstrated an impressive FE of 97.4% at -0.8 V vs. RHE, facilitating the production of formate from CO2RR. When integrated into an electrolyzer setup, this approach resulted in formic acid production at a low cell voltage of 1.9 V and a remarkable formate FE of 151.8% at 10 mA cm-2.Another system employed a 3D activated carbon felt (aCF) electrode as substrate and Bismuth has been deposited electrochemically on the CF (Bi@aCF) which acts as the cathode CO2RR and nickel cobalt phosphate-deposited carbon felt (NiCoPOx@CF) for the anodic PET hydrolysate oxidation process. This setup achieved a high FE of 94% during CO2RR at -0.8 V vs. RHE, producing formate, and a FE of 95% for anodic PET hydrolysate oxidation to formate at a low potential of 1.5 V vs. RHE. Remarkably, the two-electrode electrolyzer attained an extraordinary FE of 157% to produce formate at a cell voltage of 1.8 V. This breakthrough represents a novel pathway for upcycling PET waste, reducing CO2 emissions, and promoting environmental sustainability.Additionally, our experiments also delved into water electrolysis, where a novel strategy involving Ru embedded in a carbon nitride matrix was proposed. This approach, utilizing a covalent organic framework 2D CIN-1 structure with coordinated Ru+2, resulted in Ru oxide nanoparticles with low-valence Ru sites arranged in nanowires between layers of graphitic carbon nitride after pyrolysis. This material exhibited significantly lower overpotentials for both hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER) compared to benchmark Pt and RuO2 catalysts, demonstrating remarkable catalytic stability. This discovery holds tremendous promise for advancing the field of water splitting and contributing to the development of sustainable energy solutions