Дисертації з теми "Produits chimiques – Conception"

Ce travail s'inscrit dans le cadre des études requises par la reconversion des activités du bassin potassique alsacien, dont l'activité minière s'arrêtera à l'horizon de l'an deux-mille. Dans ce cadre, certaines entreprises actuellement productrices de chlorure de potassium devront s'orienter vers d'autres sources d'approvisionnement. Cela nécessitera des procédés de fabrication capables de satisfaire les demandes du marché à partir de produits dont la qualité initiale sera susceptible de varier dans de larges fourchettes. C'est ainsi que l'objectif a été de mettre au point un procédé de purification alliant des contraintes apparemment contradictoires. En effet, compte-tenu de la valeur marchande relativement réduite du chlorure de potassium, il importait de mettre au point un procédé, utilisant au maximum les installation d'ores et déjà existantes, pour produire au cout le plus faible possible, mais en tonnages importants, un sel de qualité intermédiaire (environ 99,5 % de pureté) faisant l'objet d'une demande forte du marché et actuellement indisponible. Dans ce cadre, on s'est dans un premier temps attaché à vérifier des corrélations éventuelles entre l'impureté majeure à éliminer, le chlorure de sodium, et d'autres impuretés habituelles telles que le bromure, dont la taille atomique importante paraissait pouvoir engendrer des défauts de structure responsables d'inclusions. Ce point vérifié, une étude théorique permet d'aborder les différentes contraintes inhérentes au système étudié ainsi qu'aux techniques de purification envisagées. Il en découle un certain nombre de possibilités qui sont mises à profit pour élaborer un nouveau procédé de purification. Ce procédé est basé sur les accroissements locaux de potentiel chimique engendrés dans un solide par la présence d'impuretés. La mise en oeuvre d'une phase auxiliaire intergranulaire met à profit ces accroissements pour extraire les inclusions intragranulaires par le liquide intergranulaire, au cours d'un processus thermodynamique. Une évaporation consécutive du liquide intergranulaire a pour objectif de stabiliser les impuretés dans leur nouveau site. Une dernière étape de lavage rapide permet, en mettant à profit des aspects cinétiques, d'extraire les impuretés ainsi accumulées, en réduisant au maximum les pertes de produit utile. Dans un troisième chapitre, l'étude pratique met en oeuvre des techniques variées (microscopie électronique, microsonde électronique, diffraction des rayons x, spectrophotométrie d'absorption atomique, méthodes électrochimiques, pour caractériser les milieux et les phénomènes observés (morphologie des cristaux, évolution des compositions, répartition des impuretés, mesures quantitatives de concentrations en traces dans des milieux à matrice importante, phénomènes capillaires et superficiels. . . ). Dans une quatrième partie, ces résultats sont mis à profit pour étudier le comportement réel d'une purification industrielle, notamment pour prévoir ce qui pourrait se passer sur les sites de stockage. La conclusion fait le point sur les paramètres essentiels conditionnant la bonne mise en oeuvre du procédé développé, afin d'assurer son déroulement dans des conditions permettant d'atteindre les objectifs visés.

La gestion d'un projet de conception et de développement d'un nouveau produit chimique est une tâche complexe à différents niveaux. En plus des défis techniques de la formulation et de la définition des conditions du processus, les équipes de conception doivent également prendre en compte les exigences de l'organisation dans laquelle la conception du produit est réalisée. Par conséquent, la dimension organisationnelle et son importance dans la conception de produits chimiques sont explorées dans cette recherche. Une revue bibliométrique de la littérature a permis de constater que les méthodologies de conception de produits chimiques intégrant le contexte organisationnel n'ont pas été analysées en profondeur et sont hautement nécessaires. Dans cette recherche, une analyse systémique basée sur les informations recueillies lors d'entretiens semi-structurés avec des experts en conception du secteur cosmétique a permis d'étudier les caractéristiques du contexte organisationnel et ses effets sur le processus de conception de produits de ce secteur. De plus, les informations recueillies lors de ces entretiens ont été formalisées dans une base de connaissances d'experts contenant des recommandations pour soutenir le processus de conception de produits cosmétiques. Un outil permettant d'adapter ces recommandations au processus de conception d'entreprises spécifiques a été proposé. L'outil est appliqué dans le cadre d'ateliers collaboratifs qui permettent la participation active de l'équipe de conception à l'évaluation du processus de conception afin de sélectionner et de mettre en œuvre les recommandations les plus appropriées. Enfin, l'outil est appliqué dans une organisation réelle montrant comment il peut être utilisé pour évaluer et améliorer un processus de conception réel. Dans ce cas, il a été constaté que l'outil propose des solutions d'amélioration adaptées et alignées sur les concepts de valeur de l'entreprise, où l'équipe de conception a le rôle d'évaluateur et de constructeur de sa propre méthodologie de conception
Managing a new chemical product design and development project is a complex task at different levels. In addition to the technical challenges of the formulation and the definition of process conditions, design teams should also consider the requirements of the organization where the product design is performed. Therefore, the organizational dimension and its importance in chemical product design are explored in this research. Through a bibliometric literature review, it was found that chemical product design methodologies integrating the organizational context have not been thoroughly analyzed and are highly required. In this research, through a systemic analysis based on information collected in semi-structured interviews with design experts of the cosmetic sector, the characteristics of the organizational context and its effects on the product design process of that sector were studied. Additionally, information captured during those interviews was formalized in an expert knowledge base of recommendations to support the cosmetic product design process. A tool to adapt those recommendations to the design process of specific companies was proposed. The tool is applied through collaborative workshops which enable the active participation of the design team in the evaluation of the design process in order to select and implement the most suitable recommendations. Finally, the tool is applied in a real organization showing how it can be used to evaluate and improve a real design process. In that case it was found that the tool proposes adapted improvement solutions aligned to the company's value concepts, where the design team has the role of evaluator and builder of its own design methodology

L'objectif de ce travail était le développement d'un capteur de fluorure d'hydrogène (HF) par réponse mécanique de microleviers SiOx et Si3N4 de dimensions 2003́00́,5 æm. Leur élaboration utilise des méthodes de dépôts de couches minces, de lithographie et de gravure ionique réactive. Une étude XPS, SIMS, AFM des couches sensibles montre une attaque latérale pour SiOx et transverse pour Si3N4. Une fine couche d'or (inerte au HF) est déposée sur l'une des faces du levier, le rendant sensible à la température et la tension de surface. La sensibilité du système à la température, la pression et le taux d'humidité a été déterminée. La réactivité du microlevier vis-à-vis de HF a été mesurée en terme de déflexion et de fréquence de résonance. La réponse du capteur dépend de la dose de HF introduite dans la cellule. Le gaz est ainsi détecté en terme de déflexion irréversible jusqu'à 260 ppb. L'influence de la rugosité de surface et de la stœchiométrie des couches réactives a été démontrée
The objective of this work was the development of an hydrogen fluoride (HF) sensor by mechanical response of SiOx and Si3N4 microcantilevers that have typical dimensions of 2003́00́. 5 æm. Their fabrication uses thin films coating, lithography and reactive ion etching processes. A XPS, SIMS, AFM study of the dielectric layers shows a lateral etching orientation for SiOx and a transversal one for Si3N4. A gold layer (not reactive) is deposited on one face of the cantilever, making it sensitive to both temperature and surface stress. The sensitivity of the system to the temperature, pressure and humidity has been defined. SiOx and Si3N4 layers reactivity toward HF was measured in term of deflection and frequency resonance variation. The response of the sensor depends on the amount of HF introduced into the cell. The gas is then detected in term of irreversible deflection until 260 ppb. The influence of the surface roughness and stoichiometry of the reactive layers was demonstrated

Dans cette thèse, nous étudions l'utilisation de réseaux de capteurs dans le problème de l'analyse chimique quantitative. Cependant, contrairement à la grande majorité des travaux dans cette ligne, notre approche envisage des solutions non-supervisées, n'ayant pas besoin d'une étape d'étalonnage. Cette situation peut être formulée comme un problème de séparation aveugle de sources. Puisque les capteurs chimiques considérés dans cette recherche présentent des réponses non-linéaires, le processus de mélange sous-jacent au réseau de capteurs est non-linéaire, ce qui rend le problème difficile. Les principales contributions de cette recherche sont liées justement au développement de méthodes de séparation des mélanges non-linéaires sur mesure pour les réseaux de électrodes sélectives potentiométriques
Ln this thesis, we study the problem of quantitative chemical analysis through sensor arrays. However, unlike the majority of the works in this line, we consider an unsupervised approach in which the adjustment of the signal processing method does not require a set of training (or calibration) points. This situation can be formulated as a Blind Source Separation (BSS) problem. The difficulty here lies in the fact that the chemical sensors considered in this research are dearly nonlinear devices, thus resulting in nonlinear mixing models. The main contributions of this research are related to the development of nonlinear BSS methods tailor-made for arrays of ion-selective electrodes. We consider a paradigm based upon the Independent Component Analysis but also upon other strategies that allow us to incorporate some information typical of the application considered in this research, like positivity of chemical activities

Ces travaux concernent l'étude des micro-capteurs à ondes de Love, aussi bien d'un point de vue théorique qu'expérimental. La résolution analytique des équations de propagation dans la structure multicouche à ondes de Love a permis l'étude des propriétés de ces ondes et la définition de dispositifs optimisés vis-à-vis de la sensibilité gravimétrique. L'influence des paramètres de la structure et de la couche sensible sur cette sensibilité a été modélisée. Des prototypes réalisés suivant les caractéristiques optimales ont été testés en milieu gazeux. Des composés organophosphorés ont été détectés avec une très bonne sensibilité, compatible avec l'application visée. L'étude des différents mécanismes mis en jeu lors de la détection a été abordée.

Historiquement, l’industrie chimique est basée sur l’utilisation de ressources fossiles, mais depuis les années quatre-vingt-dix, des procédés alternatifs ont été développés afin d’être plus verts et de répondre aux questions environnementales concernant l’éco-responsabilité. Dans ce contexte, un travail collaboratif entre trois laboratoires académiques et la SAS PIVERT a émergé, afin de trouver de nouveaux hydrotropes biosourcés à partir de divers polyols, comme le glycérol par exemple qui est le sous-produit majoritaire lors de la production de biodiesel, avec une résistance aux hautes conditions salines. Un design particulier a été défini par notre partenaire physico-chimiste pour cette synthèse d’hydrotropes. Ainsi, pour obtenir ces composes, différentes approches ont été utilisées comme par exemple, une nouvelle méthode de méthylation utilisant du méthanol sub/supercritique avec une phase d’optimisation et d’exemplification de la réaction. Une autre méthode porte sur la transposition de l’alkylation réductrice de différents alcools utilisant des conditions de flux via l’utilisation du HCube Pro de chez ThalesNano, mais aussi d’une catalyse hétérogène pour l’obtention d’un panel large d’éthers
Historically, chemical industry was based on fossil ressources, but alternative processes have been developed since the nineteens to be green and to answer to the environmental eco-responsibility questions. In this context, a collaboration work between three public laboratories and the SAS PIVERT emerged to find new biosourced hydrotropes starting from various polyols – such as glycerol, main byproduct of the fuel production – and resistant to high saline conditions. A specific design was defined by our physico-chemical partner for the synthesis of hydrotropes. Differents approaches were used to obtain these compounds, such as a new method of methylation using sub/supercritical methanol with a phase of optimization, and another about the scope of the reaction that reduced the reaction steps. The transposition of the reductive alkylation of various alcohols was also realized – using a heterogeneous catalysis – with the obtention of various ethers, in continuous flow conditions, by the intermediate of the use of the HCube Pro from ThalesNano

Ce manuscrit présente l’hémisynthèse de composés à visée antitumorale à partir d’un alcaloïde issu de la plante Securinega suffruticosa, la sécurinine. Des dérivés ont été synthétisés par fragmentation et extension du squelette de la sécurinine. Des réactions d’addition 1,6 ont également été optimisées afin d’accéder à d’autres analogues. Les réactions palladocatalysées de type Heck, Sonogashira et Suzuki ont été employées dans la synthèse de nouveaux dérivés de la sécurinine substitués en position C14 et C15. La cytotoxicité des composés synthétisés a été évaluée sur quatre lignées de cellules cancéreuses et a permis de dresser la relation structure-activité de la sécurinine. En particulier, des dérivés hautement cytotoxiques présentant des IC50 de 60 nM sur la lignée de cellules cancéreuses de peau A375 ont été obtenus
This manuscript reports the semisynthesis of anticancer compounds starting from securinine, an alkaloid found in the shrub Securinega suffruticosa. A set of compounds was obtained by cleavage and functionnalization of the scaffold of securinine. 1,6-addition reaction have been developed to afford further analogues. Palladium-catalyzed cross coupling reactions such as Heck, Sonogashira and Suzuki couplings have been used for the synthesis of new C14 or C15 substituted securinine derivatives. The anticancer properties of these derivatives were assayed against four cancer cell lines and were used to define the structure-activity relationship of securinine. Noteworthy, potent cytotoxic derivatives displaying an IC50 of 60 nM have been obtained

Le but de cette étude est d’évaluer l’utilisation de la chromatographie préparative dans le cadre de la conception d’un procédé de purification d’acides organiques. Les acides principalement étudiés sont les acides lactique et succinique. Ils sont produits par fermentation et utilisés depuis longtemps dans l’industrie comme additifs. Ils sont aussi identifiés comme des molécules plateformes très intéressantes pour le développement de la chimie verte, à partir de carbone renouvelable. En particulier, ils constituent des monomères pour l’industrie des bioplastiques. A la différence des utilisations historiques, ce type d’application requière des niveaux de pureté beaucoup plus importants. Ces puretés sont atteintes via des étapes supplémentaires d’extraction liquide-liquide, de distillation et/ou de cristallisation. Nous avons cherché à évaluer si la mise en œuvre de la chromatographie préparative pouvait permettre d’atteindre les spécifications requises. Pour cela, la chromatographie a été étudiée en détails en tant qu’opération unitaire, afin de mieux comprendre les mécanismes de séparation des composés étudiés et les paramètres de mise en œuvre. Deux types de résine ont été principalement utilisés, une cationique forte et une anionique forte. Dans un premier temps, l’étude thermodynamique de l’adsorption de trois acides organiques en solution pure a été réalisée. Elle a révélé un comportement très différent pour les deux résines : l’adsorption sur la résine cationique forte est assez linéaire alors que sur l’anionique forte, elle est fortement non linéaire et suit un modèle de Langmuir. L’influence de la vitesse sur la forme des pics et donc la dispersion pendant la séparation a ensuite été étudiée. Il a été montré que l’efficacité de la colonne diminue linéairement avec la vitesse d’élution, conformément au modèle de Van Deemter. Il a aussi été mis en évidence que la pente de cette droite est la même à l’échelle laboratoire et sur le pilote à une échelle dix fois plus grande. Elle peut ainsi permettre de prévoir l’évolution de l’efficacité de la colonne au changement d’échelle. Des solutions en mélange synthétiques et réels ont été étudiées, afin d’évaluer l’influence sur la séparation des paramètres opératoires, tels que la charge, la concentration de l’alimentation, le pH… 2 Sur la résine anionique, une première modélisation a été effectuée à partir de ces résultats expérimentaux. Elle a permis de mettre en évidence, qu’un mécanisme d’adsorption de type Langmuir ne suffit pas à expliquer la forme et la position des pics. Nous avons supposé qu’un mécanisme d’échange d’ions de la forme dissociée des acides organiques pourrait aussi entrer en jeu. Cet échange aurait un impact important sur la forme et la position des pics, bien que les acides organiques soient très majoritairement sous leur forme neutre. Les séparations mises en évidence à l’échelle laboratoire ont été validées à l’échelle pilote en chromatographie continue ISMB. Il a été montré que la résine anionique permet d’atteindre une plus grande pureté que la résine cationique avec une productivité similaire. Un procédé complet de purification a pu être testé avec de l’acide succinique, mettant en jeu une acidification par électrodialyse bipolaire, une concentration par osmose inverse, une séparation par chromatographie préparative sur résine anionique forte et une décoloration par nanofiltration. Le produit a ensuite été cristallisé afin de se comparer à un produit industriel. Le produit obtenu est proche des spécifications attendues et est plutôt meilleur que le produit industriel. Une étape supplémentaire d’échange d’ions aurait vraisemblablement permis d’obtenir des cristaux de grade polymère. Nous avons donc montré que la chromatographie a sa place dans un procédé de purification d’acides organiques, dans le but d’obtenir une très haute pureté
The objective of this study is to evaluate the use of preparative chromatography in the context of the elaboration and optimization of an innovative purification process of organic acids from biotechnology. Lactic and succinic acids were mainly studied. They are produced by fermentation and used in industry as additive, for a long time. They are identified as promising building blocks for green chemistry development, from renewable carbon. In particular, they are monomers for bioplastic industry. Unlike historical utilizations, this new type of application requires much higher purity levels. Those purities are currently obtained by additional purification steps, like liquid-liquid extraction, distillation and/or crystallization. We tried to evaluate if the required specifications may be reached by the implementation of preparative chromatography. For this chromatography was studied in details as unitary operation, in order to better understand separation mechanisms of studied compounds and implementation parameters. Two resin types were mainly used, a strong cationic one and a strong anionic one. Firstly, thermodynamic study of the adsorption of three organic acids in pure solution was performed. It revealed very different performances for both resins: adsorption on strong cationic resin is quite linear, whereas on strong anionic one adsorption is strongly nonlinear and fits with Langmuir model. Elution velocity influence on peak shape and so on dispersion was then studied. Column efficiency decreases linearly with elution velocity, accordingly to Van Deemter model. It was shown that the line slope was identical at lab scale and on a pilot ten times bigger. Then it may be used to predict column efficiency evolution during scale-up. Mixing solutions from synthetic or real origin were studied, to evaluate operational parameter influence on the separation, as load, feed concentration, pH… On the strong anionic resin, a first modeling was developed for experimental results. It highlighted that Langmuir type adsorption mechanism is not able to explain peak shape and position. We supposed that an ion exchange mechanism with the organic acid dissociated part may happen. This exchange may have a significant impact on peak shape and position, even if organic acids are mainly in molecular form, because of a low work pH. 4 Separations established at lab scale were validated at pilot scale in continuous chromatography ISMB. It was demonstrated that the anionic resin allows to reach a higher productivity than the cationic one, with a similar productivity. A complete purification process was tested with succinic acid, using bipolar electrodialysis acidification, reverse osmosis concentration, preparative chromatography separation with a strong anionic resin and nanofiltration discoloration. Product was then crystallized, to be compared to an industrial product. Our crystals were close to waited specifications and relatively better than the industrial ones. An additional ion exchange step could have allows to reach polymer grade. We show that chromatography is useful in an organic acid purification process, in order to reach a very high purity

Le formaldéhyde est un polluant classé comme « hautement prioritaire » dans l’air intérieur. En raison de ses effets sur la santé, la réglementation française émergente (action 7 du PNSE2) impose de mesurer le formaldéhyde dans les lieux publics (écoles, crèches etc.) à partir de 2017. Or, aucun appareil sur le marché n’est capable de fournir des mesures précises, en temps réel et à faible coût. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR CAPFEIN (réseau de CAPteurs de FormaldEhyde intelligents pour la surveillance de l'air Intérieur) dont l’objectif est de réaliser un « capteur intelligent » de Formaldéhyde. Le sujet de thèse était de concevoir un système de surveillance en temps réel de l’exposition des personnes au Formaldéhyde, et plus généralement à n’importe quel polluant de l’air intérieur. Les capteurs doivent donc être dotés d’une interface de communication pour pouvoir collecter automatiquement les mesures en différents points de l’environnement à surveiller. Deux systèmes de surveillance ont été développés. Le premier repose sur des composants sur étagère et sur une architecture centralisée en se basant sur le concept de l'Internet des objets (IoT). Le second a été entièrement conçu au CRAN et correspond au développement d'une solution basée sur une approche distribuée. Un badge intelligent a été développé. Il permet de surveiller les taux d’exposition de chaque porteur de badge. Les contraintes majeures de ce travail ont été de pouvoir localiser les personnes dans un milieu intérieur, d’optimiser les algorithmes en termes de place mémoire et de consommation d’énergie. Pour la partie optimisation, des méthodes de moyenne mobile à pondération exponentielle ont été implémentées et évaluées. Les deux prototypes ont été testés dans les bâtiments du CRAN et ont montré leur intérêt
Formaldehyde is classified as a "high priority" pollutant in the indoor air quality. Because of its health effects, the emerging French regulation (Action 7 of PNSE2) requires the measurement of formaldehyde in public places (schools, kindergartens etc.) from 2017. However, no device on the market is able to provide accurate measurements in real time and at low cost. This thesis forms part of the ANR project CAPFEIN (réseau de CAPteurs de FormaldEhyde intelligents pour la surveillance de l'air Intérieur) whose purpose is to develop a "smart Formaldehyde sensor". The thesis objective is to design a real-time monitoring system of human exposure to formaldehyde, and more generally to indoor air pollutant. The sensors must be equipped with a communication interface to automatically collect measurements at different points of the environment to be monitored. Two monitoring systems have been developed. The first is Designed with commercial off-the-shelf component and a centralized architecture based on the concept of the Internet of Things (IoT). The second was designed from the CRAN and corresponds to the development of a solution based on a distributed approach. A smart badge has been developed. It can monitor exposure levels to each cardholder. The major constraints of this work consist on the ability to locate people in an indoor environment and the ability to optimize the algorithms in terms of memory space and power consumption. For the optimization part, the moving average exponential weighting methods have been implemented and evaluated. Both prototypes were tested in buildings of CRAN and showed interest

L'utilisation de ressources renouvelables et la production de matériaux biodégradables sont des solutions adaptées afin de diminuer l'impact environnemental du secteur des plastiques. Il existe donc une demande du marché pour des produits écoresponsables, à condition que ces derniers soient techniquement et économiquement compétitifs par rapport aux matériaux classiquement utilisés. Dans le domaine de l'emballage alimentaire, une technique très employée permettant la réalisation de matériaux performants est la création de structures multicouches combinant avantageusement les propriétés de différents thermoplastiques. Néanmoins, de tels matériaux multi-matières sont difficilement recyclables, leur biodégradabilité devient alors une propriété pertinente. Cette étude propose la réalisation de films souples biosourcés et biodégradables pour l'emballage alimentaire, à partir du polylactide et de coproduits de l'huilerie en tant qu'additifs, notamment les condensats de désodorisation. Parmi ces derniers, la solubilité partielle de leurs molécules ainsi que l'effet synergique des constituants liquides et solides à température ambiante, en fonction de la longueur et du degré d'insaturation de leurs chaînes alkyles, ont été montrés comme responsables de l'augmentation de la ductilité du PLA, permettant néanmoins de conserver sa vitrosité à température ambiante et son intéressante rigidité. L'ajout de PHBV au PLA formulé avec les coproduits de l'huilerie a également été étudié, engendrant principalement une amélioration significative de la tenue thermomécanique du matériau. Des essais d'accroissement d'échelle comprenant la production de granulés, l'extrusion à plat de films ainsi que leur impression sur des machines industrielles ont été réalisés. Enfin, avec l'aide du Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE), la conformité du film développé avec les exigences légales concernant les matières thermoplastiques destinées au contact des aliments, mais également son aptitude à la biodégradation selon la norme EN 13432, ont été vérifiées
The use of renewable resources and the production of biodegradable materials are appropriate solutions to reduce the environmental impact of the sector of plastics. There is thus a demand for eco-friendly products on the market provided they obtain performance equal or superior to synthetic materials currently used. One possibility, widely used in the food sector, to achieve efficient packaging film is the creation of multilayer structures by combining advantageous properties of different plastics. In this case, recycling of materials is difficult and the biodegradability of the packaging becomes relevant. This study proposes designing biobased and biodegradable films for food packaging from polylactide and co- products of the oil mill industry as additives, in particular the deodorization condensates. Among these lasts, the partial solubility of their molecules and the synergetic effect of the liquid and solid fat components at room temperature, depending on their alkyl chain length and unsaturation ratio, have both been observed to be responsible for the ductility increase, while the higher than room temperature glass transition of PLA and its interesting rigidity were retained. Addition of PHBV to the formulated PLA with oil by-products has also been studied, mainly leading to a significant improvement in the thermomechanical resistance of the material. Scaled-up trials comprising the production of formulated pellets, cast extruded films and their printing using industrial devices were performed. Finally, with the help of the “Laboratoire National de Métrologie et d’Essais” (LNE), the compliance with requirements of Food Contact Material regulation of a formulated film of PLA, as well as its biodegradability according to the EN 13432 standard, have both been proved

En raison de la compétitivité dans le marché des produits chimiques et la demande croissante pour les produits de qualité, l'industrie et l'académie sont à la recherche de nouvelles méthodes pour la conception des produits chimiques. Par conséquent, cette étude propose une approche méthodologique pour faciliter la prise de décisions dans la conception de produits de type émulsion. Les caractéristiques de la méthodologie proposée sont les suivantes: elle propose des méthodes pour l’analyse des besoins de consommateurs, la génération d'idées pour la conception du produit et la sélection du meilleur produit, en prenant en compte la nature multi-variée du problème de conception avec l'intégration de la notion de durabilité dans le processus de conception. La méthodologie comporte trois étapes de conception: Étape de besoins, étape de génération d'idées et étape de sélection d'idées. Dans la première étape, les besoins sont analysés et classifiés en fonction de leur impact sur la satisfaction du client. Ensuite, ils sont traduits aux spécifications du produit avec l’aide des experts et des clients. Les informations de saisie correspondent aux besoins des clients et celles de sortie correspondent aux spécifications du produit, c'est-à-dire des caractéristiques du produit qui peuvent être évaluées. Également, deux méthodes sont utilisées: le modèle de kano et la méthode QFD (Déploiement des Fonctions Qualités). Dans la seconde étape, les produits répondant aux spécifications sont conçus en suivant une démarche en trois phases: 1) le problème de conception est divisé selon un groupe défini de sous-problèmes généraux. 2) Chaque sous-problème est connecté à un groupe de stratégies de solution selon une première matrice de décision prédéfinie. 3) Les stratégies de solution sont connectées avec des ingrédients et des conditions opératoires selon une deuxième matrice de décision. Cette démarche est faite en utilisant deux matrices de décision développées dans cette recherche sur la base de la connaissance de science d'émulsion, ainsi que sur des connaissances des experts. Dans la troisième étape, les alternatives de produit sont évaluées selon le cahier de spécifications définis dans la première étape et les indicateurs de durabilité appropriés. Ces indicateurs sont utilisés pour évaluer et classer les alternatives de produit selon un indice de développement durable global. Pour développer cette étape un ensemble d'indicateurs évaluant la dimension économique, environnementale et sociale de produits est choisi et ils sont intégrés par la mise en oeuvre d’une méthode d'analyse de multi-critère. Finalement, afin d’illustrer la méthodologie, une étude de cas est développée: la conception d'une crème hydratante
Emulsion based chemical products, which belong to the category of micro-structured chemical products, have a broad range of commercial applications. Despite their importance, there is not a general methodology for their design. With the aim to contribute to the progress on this matter, this research presents a product design methodology focused on emulsion design with the following characteristics: it proposes methods for customer needs analysis, product ideas generation and selection of the best product alternative. It considers the multivariate nature of emulsion design by taking into account the multiple effects of design variables into product properties. It integrates sustainability concepts into the product design process. The methodology comprises three design stages: needs stage, ideas generation stage and ideas selection stage. In the needs stage, customer needs are first analyzed and classified according to their effect on customer satisfaction and second translated into product specifications with the aid of experts and customers. The input is customer needs, i.e., statements expressing customers’ desires about the product, and the output corresponds to product specifications, i.e., product characteristics that can be measured. To perform this stage two methods are used: Kano model and Quality Functional Deployment. In ideas generation stage, product concepts accomplishing product specifications are generated in three sub-steps: First, problem specifications are classified into a predefined group of design sub-problems. Second, each sub-problem is connected with one or more pre-defined solution strategies through a prefilled relational matrix. Third, compatible solution strategies are selected and connected to ingredients and processing conditions through a second relational matrix. As result, a set of product concepts is generated. Thisprocedure is developed by the implementation of two relational matrices proposed in this research based on emulsion science and expert knowledge. The first connects sub-problems with solution strategies and the second connects solution strategies with ingredients and processing conditions. In the selection stage, generated product concepts are evaluated according to product specifications. In addition, appropriated sustainability indicators are included to assess and rank product alternatives according to a global sustainability index. To perform this stage, a set of indicators are selected and integrated by the implementation of multi-criteria analysis methods. The application of the methodology is exposed with a case study: the design of a moisturizing cream

Le procédé industriel pour purifier des solutions concentrées de chlorure de sodium consiste en la précipitation des ions calcium sous forme de carbonate de calcium et des ions magnésium sous forme d'hydroxyde de magnésium. Ces impuretés étant en faible concentration, la précipitation est menée en réacteur à lit fluidisé en présence d’une forte charge solide. La maîtrise de la qualité du précipité, constitué. Dans un premier temps, une méthode analytique fiable est développée pour déterminer quantitativement la composition d’un mélange de polymorphes : la spectroscopie Raman associée à une méthode de résolution de courbes. Ensuite, la précipitation du carbonate de calcium en réacteur fermé permet d’identifier les paramètres clés du procédé pour maîtriser la composition polymorphique. A partir de ces résultats, un nouveau procédé de purification en réacteur continu à lit fluidisé est conçu et mis en œuvre. L’étude expérimentale réalisée dans celui-ci permet de définir les paramètres opératoires conduisant à une parfaite maîtrise de la qualité du précipité et une conduite optimale de la purification
The purification process of sodium chloride solutions consists of the precipitation of Ca2+ and Mg2+ ions as calcium carbonate and magnesium hydroxide. The impurity content is low, so the best results can be obtained when the precipitation takes place in a fluidized bed reactor where the solid concentration is high. The improvement of the precipitate quality, mainly composed of CaCO3, is necessary for the good running of the process, thus the control of the calcium carbonate polymorphism is essential. First, a reliable method for the quantitative determination of the polymorphic composition using Raman spectroscopy combined with multivariate curve resolution is developed. Then the key parameters which control the polymorphic. composition are identified through the experiments carried out in a batch reactor. Based on these results, a new process using a fluidized bed reactor is designed and experimentally tested. From these experiments, the optimal operating conditions allowing a high level of purification and a very good solid/liquid separation are determined

Le formaldéhyde est un polluant classé comme « hautement prioritaire » dans l’air intérieur. En raison de ses effets sur la santé, la réglementation française émergente (action 7 du PNSE2) impose de mesurer le formaldéhyde dans les lieux publics (écoles, crèches etc.) à partir de 2017. Or, aucun appareil sur le marché n’est capable de fournir des mesures précises, en temps réel et à faible coût. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR CAPFEIN (réseau de CAPteurs de FormaldEhyde intelligents pour la surveillance de l'air Intérieur) dont l’objectif est de réaliser un « capteur intelligent » de Formaldéhyde. Le sujet de thèse était de concevoir un système de surveillance en temps réel de l’exposition des personnes au Formaldéhyde, et plus généralement à n’importe quel polluant de l’air intérieur. Les capteurs doivent donc être dotés d’une interface de communication pour pouvoir collecter automatiquement les mesures en différents points de l’environnement à surveiller. Deux systèmes de surveillance ont été développés. Le premier repose sur des composants sur étagère et sur une architecture centralisée en se basant sur le concept de l'Internet des objets (IoT). Le second a été entièrement conçu au CRAN et correspond au développement d'une solution basée sur une approche distribuée. Un badge intelligent a été développé. Il permet de surveiller les taux d’exposition de chaque porteur de badge. Les contraintes majeures de ce travail ont été de pouvoir localiser les personnes dans un milieu intérieur, d’optimiser les algorithmes en termes de place mémoire et de consommation d’énergie. Pour la partie optimisation, des méthodes de moyenne mobile à pondération exponentielle ont été implémentées et évaluées. Les deux prototypes ont été testés dans les bâtiments du CRAN et ont montré leur intérêt
Formaldehyde is classified as a "high priority" pollutant in the indoor air quality. Because of its health effects, the emerging French regulation (Action 7 of PNSE2) requires the measurement of formaldehyde in public places (schools, kindergartens etc.) from 2017. However, no device on the market is able to provide accurate measurements in real time and at low cost. This thesis forms part of the ANR project CAPFEIN (réseau de CAPteurs de FormaldEhyde intelligents pour la surveillance de l'air Intérieur) whose purpose is to develop a "smart Formaldehyde sensor". The thesis objective is to design a real-time monitoring system of human exposure to formaldehyde, and more generally to indoor air pollutant. The sensors must be equipped with a communication interface to automatically collect measurements at different points of the environment to be monitored. Two monitoring systems have been developed. The first is Designed with commercial off-the-shelf component and a centralized architecture based on the concept of the Internet of Things (IoT). The second was designed from the CRAN and corresponds to the development of a solution based on a distributed approach. A smart badge has been developed. It can monitor exposure levels to each cardholder. The major constraints of this work consist on the ability to locate people in an indoor environment and the ability to optimize the algorithms in terms of memory space and power consumption. For the optimization part, the moving average exponential weighting methods have been implemented and evaluated. Both prototypes were tested in buildings of CRAN and showed interest

Le grand nombre de sites et de sols contamines répertorié, dont la contamination est à évaluer, nécessite la recherche de techniques de détection rapides et moins couteuses que les méthodes classiques d'échantillonnage et d'analyse chimique. La détection des composés organiques volatils (COV) présents dans la plupart des sites contaminés est le thème traité. Dans l'objectif de réaliser des mesures in situ des COV en minimisant la quantité échantillonnée, une sonde de prélèvement gazeux par perméation membranaire couplée à un ou des détecteurs de COV gazeux est développée et étudiée. La membrane permet non seulement de protéger les détecteurs vis-à-vis de liquides et de poussières éventuels et de minimiser le transfert de composés interférents ; mais peut aussi assurer une fonction de sélectivité. La dynamique de transfert et la sélectivité du système de prélèvement et de mesure sont étudiées expérimentalement avec une membrane microporeuse et des membranes polymériques homogènes. Le code de calcul multimilieux (sol, membrane, air,) développé (intermil) permet de déterminer les paramètres fondamentaux de transfert par ajustement aux mesures expérimentales. L'étude aboutit à deux résultats majeurs: d'une part, le développement d'une sonde à perméation expérimentale qui mesure la contamination en des points successifs durant l'enfoncement dans le sol et ceci en minimisant les effets de rémanence, d'autre part, une méthode de traitement des résultats de mesures par des détecteurs de COV à réponses complémentaires qui permet d'obtenir des cartes représentatives de la répartition de la contamination synthétisant l'information

En raison de la compétitivité dans le marché des produits chimiques et la demande croissante pour les produits de qualité, l'industrie et l'académie sont à la recherche de nouvelles méthodes pour la conception des produits chimiques. Par conséquent, cette étude propose une approche méthodologique pour faciliter la prise de décisions dans la conception de produits de type émulsion. Les caractéristiques de la méthodologie proposée sont les suivantes: elle propose des méthodes pour l’analyse des besoins de consommateurs, la génération d'idées pour la conception du produit et la sélection du meilleur produit, en prenant en compte la nature multi-variée du problème de conception avec l'intégration de la notion de durabilité dans le processus de conception. La méthodologie comporte trois étapes de conception: Étape de besoins, étape de génération d'idées et étape de sélection d'idées. Dans la première étape, les besoins sont analysés et classifiés en fonction de leur impact sur la satisfaction du client. Ensuite, ils sont traduits aux spécifications du produit avec l’aide des experts et des clients. Les informations de saisie correspondent aux besoins des clients et celles de sortie correspondent aux spécifications du produit, c'est-à-dire des caractéristiques du produit qui peuvent être évaluées. Également, deux méthodes sont utilisées: le modèle de kano et la méthode QFD (Déploiement des Fonctions Qualités). Dans la seconde étape, les produits répondant aux spécifications sont conçus en suivant une démarche en trois phases: 1) le problème de conception est divisé selon un groupe défini de sous-problèmes généraux. 2) Chaque sous-problème est connecté à un groupe de stratégies de solution selon une première matrice de décision prédéfinie. 3) Les stratégies de solution sont connectées avec des ingrédients et des conditions opératoires selon une deuxième matrice de décision. Cette démarche est faite en utilisant deux matrices de décision développées dans cette recherche sur la base de la connaissance de science d'émulsion, ainsi que sur des connaissances des experts. Dans la troisième étape, les alternatives de produit sont évaluées selon le cahier de spécifications définis dans la première étape et les indicateurs de durabilité appropriés. Ces indicateurs sont utilisés pour évaluer et classer les alternatives de produit selon un indice de développement durable global. Pour développer cette étape un ensemble d'indicateurs évaluant la dimension économique, environnementale et sociale de produits est choisi et ils sont intégrés par la mise en oeuvre d’une méthode d'analyse de multi-critère. Finalement, afin d’illustrer la méthodologie, une étude de cas est développée: la conception d'une crème hydratante
Emulsion based chemical products, which belong to the category of micro-structured chemical products, have a broad range of commercial applications. Despite their importance, there is not a general methodology for their design. With the aim to contribute to the progress on this matter, this research presents a product design methodology focused on emulsion design with the following characteristics: it proposes methods for customer needs analysis, product ideas generation and selection of the best product alternative. It considers the multivariate nature of emulsion design by taking into account the multiple effects of design variables into product properties. It integrates sustainability concepts into the product design process. The methodology comprises three design stages: needs stage, ideas generation stage and ideas selection stage. In the needs stage, customer needs are first analyzed and classified according to their effect on customer satisfaction and second translated into product specifications with the aid of experts and customers. The input is customer needs, i.e., statements expressing customers’ desires about the product, and the output corresponds to product specifications, i.e., product characteristics that can be measured. To perform this stage two methods are used: Kano model and Quality Functional Deployment. In ideas generation stage, product concepts accomplishing product specifications are generated in three sub-steps: First, problem specifications are classified into a predefined group of design sub-problems. Second, each sub-problem is connected with one or more pre-defined solution strategies through a prefilled relational matrix. Third, compatible solution strategies are selected and connected to ingredients and processing conditions through a second relational matrix. As result, a set of product concepts is generated. Thisprocedure is developed by the implementation of two relational matrices proposed in this research based on emulsion science and expert knowledge. The first connects sub-problems with solution strategies and the second connects solution strategies with ingredients and processing conditions. In the selection stage, generated product concepts are evaluated according to product specifications. In addition, appropriated sustainability indicators are included to assess and rank product alternatives according to a global sustainability index. To perform this stage, a set of indicators are selected and integrated by the implementation of multi-criteria analysis methods. The application of the methodology is exposed with a case study: the design of a moisturizing cream

Dans un contexte réglementaire contraignant (REACh), ce projet a pour but de développer une méthode permettant d'évaluer, le plus amont possible du processus de conception, le risque chimique potentiellement présenté par un équipement aéronautique depuis sa livraison jusqu'à sa fin de vie. Le résultat s'intègre dans l'ensemble des paramètres gérés par les concepteurs, dans un but d'amélioration de la traçabilité des substances dangereuses et de maîtrise du risque chimique présenté par l'équipement. Le développement de la méthode s'appuie tant sur l'analyse des modes d'évaluation classiques de risques chimiques, pour différents périmètres, que sur celle des pratiques de conception aéronautiques. En parallèle, des tests in situ en Bureaux d'Etudes sont réalisés itérativement, permettant de définir des outils d'évaluation et d'aide à la décision adaptés aux besoins identifiés des concepteurs. Les travaux aboutissent à la proposition d'une méthode permettant au concepteur de répondre à la problématique risque chimique à partir des seules données issues du processus de conception, rendant cette nouvelle approche miscible à ses activités quotidiennes.

Dans l'industrie aeronautique, la peinture de protection exterieure des avions est constituee d'une multicouche polymere. Le cahier des charges impose actuellement l'utilisation d'une gamme selectivement decapable. L'objet de cette these est la modelisation de cette multicouche pour permettre une etude experimentale de l'interface par differentes techniques spectroscopiques: analyse x, spectroscopie infrarouge a transformee de fourier, analyse enthalpique differentielle, spectroscopie des courants thermostimules. . . L'identification de la contribution de l'interface/interphase a ete effectuee a partir d'une etude comparative des monocouches constitutives (primaire polyepoxy, couche barriere polyurethanne, finition polyurethanne) et des bicouches (primaire polyepoxy/couche barriere polyurethanne, couche barriere polyurethanne/finition polyurethanne). Les auteurs ont fait varier les conditions de mise en uvre des bicouches, pour controler leur incidence sur l'interface/interphase. L'etude des monocouches a montre le caractere monophasique du primaire polyepoxy et le caractere biphasique des deux peintures polyurethanes (une phase souple correspondant aux sequences aliphatiques et une phase rigide associee aux segments durs). La spectroscopie infrarouge a transformee de fourier et l'analyse enthalpique differentielle ont montre l'existence d'une cinetique plus rapide pour le primaire polyepoxy que pour les deux polyurethannes. L'etude des bicouches a montre deux comportements differents selon leurs structures chimiques: polyepoxy/polyurethanne: dans ce cas, les deux monocouches restent partiellement segregees avec une interface surreticulee, due a l'interpenetration locale des sequences polymeres; polyurethanne/polyurethanne: dans ce cas, une miscibilite phenomenologique est observee. Dans les deux cas de bicouches, une restriction de mobilite a ete mise en evidence a l'interface provoquant un blocage des cinetiques de polymerisation. Ce travail a permis de definir une methodologie d'etude des interfaces/interphases des multicouches polymeres. Il a egalement conduit a la creation d'une methodologie industrielle assurant la qualite d'un procede de decapage

Motives a l'origine par la recherche des causes de fragilisation des materiaux plastiques automobiles mis en peinture, nous avons imagine, developpe et utilise un appareillage permettant la description des cinetiques d'evaporation des solvants. En effet, il s'avere que toute etude fondamentale ou d'optimisation sur les phenomenes physico-chimiques lies a la formation du film peinture en general, doit necessairement passer par une parfaite maitrise de l'aspect cinetique de l'evaporation du melange solvant. La methodologie imaginee repond parfaitement aux exigences d'efficacite, de souplesse d'utilisation, de polyvalence et de cout, definies a l'origine du projet. L'appareillage elabore est constitue de deux parties autonomes, l'une consacree a l'echantillonnage des atmospheres, l'autre a leur analyse. La partie echantillonnage est constituee d'elements specifiques parfaitement adaptes au depot, au chauffage des echantillons a etudier ainsi qu'a la collecte des effluents gazeux degages sur des tubes contenant du tenax ta. Elle autorise, de plus, une modification aisee de tous les parametres fondamentaux susceptibles d'intervenir dans l'evaporation des solvants: temperature de la cellule porte-echantillon, debit de gaz vecteur, pas d'echantillonnage, forme et quantite de l'echantillon depose. Enfin, les qualites d'adsorption-desorption du tenax ta vis-a-vis des solvants rendent obsoletes les problemes de perte de produit rencontres habituellement dans les techniques d'adsorption-desorption. La partie analyse, composee d'un chromatographe en phase gazeuse (cpg) associe a un detecteur a ionisation de flamme (fid) d'une colonne carbowax widebore (0,53 mm de diametre interne) et equipe d'un injecteur automatique on-column thermodesorbeur est tres bien adaptee a l'analyse qualitative et quantitative des solvants peinture prealablement pieges sur les tubes de tenax. Cette configuration automatisee implique, de plus, une tres bonne reproductibilite des analyses chromatographiques. Le traitement des resultats est entierement informatise et permet a partir des aires chromatographiques obtenues de deduire toutes les donnees qui autoriseront une description des cinetiques d'evaporation sous differents aspects. Les courbes obtenues sont toutes facilement modelisables avec des coefficients de correlation eleves

Le travail présenté dans ce mémoire a pour objet le développement des revêtements pigmentés de forte épaisseur, opacifiants et photoréticulables par un rayonnement UV-visible. Ces formulations sont destinées à recouvrir des supports bois pour le marché de l'ameublement. Afin d'apporter une réponse à ce problème industriel, une recherche bibliographique exhaustive s'est avérée nécessaire pour définir les différents axes à suivre. Notre premier objectif fut de définir, en milieu épais pigmenté, les performances des photoamorceurs utilisés couramment dans les réactions de photopolymérisation. Pour une meilleure compréhension des limites observées sur les systèmes amorceurs, une étude a été menée ultérieurement sur les propriétés optiques des pigments et a permis de déterminer leur fenêtre de transmission dans le visible. Par conséquent, notre recherche s'est orientée vers des réactions de photopolymérisation sensibilisée par des colorants. Cette nouvelle orientation a permis la mise au point d'une formulation pigmentée pour différents coloris applicable à l'échelle industrielle.

Face à la pollution généralisée des masses d’eau souterraines par les nitrates et les pesticides, l’agriculture biologique (AB) est présentée comme un outil pertinent pour la reconquête de la qualité des eaux sur les aires d’alimentation de captage (AAC). Ce travail vise à mieux définir l’opportunité d’un développement de l’AB sur des zones à enjeu eau. L’objectif de la thèse est d’évaluer conjointement la faisabilité des conversions sur les exploitations de l’AAC et l’efficacité de ces conversions par rapport aux enjeux de reconquête de la qualité de l’eau.Etudier l’opportunité d’un développement de l’AB à l’échelle territoriale suppose d’instruire la diversité des exploitations et des profils d’agriculteurs sur la zone à enjeu eau. Pour être en mesure de tester l’opportunité des conversions, une méthode typologique permettant d’analyser conjointement la variabilité actuelle des pressions sur les zones à enjeu eau et la propension des agriculteurs conventionnels à la conversion est nécessaire.Pour produire cette typologie, nous avons développé une méthode innovante d’analyse compréhensive des pratiques, centrée sur les principes d’action à l’origine des systèmes de culture. Les principes d’action correspondent à des méta-raisonnements à l’origine de l’organisation concrète des pratiques agricoles sur le territoire d’exploitation. Par l’analyse conjointe du discours des agriculteurs et de la variabilité des règles de décision, nous avons élaboré des typologies basées sur les postures techniques des agriculteurs pour i) identifier des principes d’action associés aux pratiques à risque et ii) dégager des proximités éventuelles entre agriculteurs biologiques et agriculteurs conventionnels. La méthode a été testée sur deux territoires à enjeu eau en Rhône-Alpes, sur lesquels des entretiens semi-directifs ont été réalisés auprès d’exploitants conventionnels et biologiques.Cinq principes d’action génériques à l’origine de l’organisation de l’assolement et cinq principes d’action génériques à l’origine des pratiques culturales ont été dégagés. A partir des différents principes d’action, des typologies des postures techniques ont été produites sur les deux terrains. Les pressions à l’origine de la lixiviation des nitrates et des pesticides ont été évaluées et spatialisées via le recours à des indicateurs agro-environnementaux. Nous avons démontré que la variabilité forte des indicateurs et leur distribution spatiale sur les AAC étaient liées à la diversité des postures techniques entre agriculteurs.Nous avons comparé les principes d’action mobilisés par les agriculteurs conventionnels et les agriculteurs biologiques « références » présents sur les zones à enjeu eau. Par l’étude des spécificités des postures techniques en AB, trois critères de propension à la conversion ont été identifiés. Plusieurs degrés de propension à la conversion ont été dégagés parmi les agriculteurs conventionnels des deux territoires.L’analyse croisée des degrés de propension à la conversion et des différentiels de pressions entre systèmes conventionnels et biologiques nous a permis d’évaluer l’opportunité d’un développement de l’AB sur les deux territoires. Nos résultats ont mis en évidence des niveaux de pression limités quant à la lixiviation des nitrates sur les systèmes biologiques : un développement exhaustif de l’AB à l’échelle des deux AAC entrainerait potentiellement une réduction forte de la lixiviation des nitrates. Néanmoins, l’opportunité d’un tel développement doit être relativisée. Les agriculteurs présentant une propension réelle ou forte à la conversion sont minoritaires sur les AAC. Ensuite, le différentiel des pressions entre systèmes conventionnels et systèmes biologiques diminue à mesure que la propension à la conversion augmente. Pour envisager une diminution forte des pressions sur les zones à enjeu eau, la conversion devrait concerner des exploitants pour lesquels cette conversion est difficilement envisageable à moyen terme
Many problems with nitrate and pesticide contamination from agriculture exist in European drinking water catchments. In France, a new mitigation approach aims at preventing water quality degradation in explicitly targeting agricultural non-point source pollutions associated with leaching of nitrates and pesticides. This work aims at assessing the opportunity to develop organic farming in water catchment areas in order to reduce nitrate and pesticide leaching from root zone. The objective was to analyze both i) feasibility of conversions to organic farming on farms concerned by water preservation and ii) the potential impacts of these conversions in terms of nitrate and pesticide leaching reduction.To explore the potential contribution of organic farming in water catchment areas, we develop an innovative typology approach to characterize farmers’ conceptions and strategies related to cropping systems’ organization on the farm territory. Our method was tested in two French water catchment areas characterized by diversified production systems, where semi-structured interviews were carried out with conventional and organic farmers. Resulting typologies of farmers were used to assess leaching risks variability related with current cropping systems and to identify potential similarities between conventional and organic farmers’ conceptions. Nitrate and pesticide leaching risks for cropping systems were assessed and spatialized by using four agro-environmental indicators. Our results show major variations for all indicators at both study sites, for example N-surpluses which range from -105 to 192 kg N ha-1 year-1. These variations are deeply related with diversity of farmers’ conceptions summarized in typologies. To assess proximity of conventional farmers to organic farming, we used typologies to compare conceptions related to organization of cropping systems between conventional and organic farmers. By analyzing specificities of organic farmers’ conceptions, we determined three main criteria of proximity to organic farming; these criteria were then used to identify various degrees of proximity to organic farming among conventional farmers in the catchment areas.To assess potential contribution of organic farming to water preservation in catchment areas, we firstly compared nitrate leaching risks between conventional and organic cropping systems. Our results reveal low leaching risks from organic systems, characterized by reduced N-surpluses and lower bare soils frequencies in autumn. According to these results, massive development of organic farming should decrease nitrate leaching in our two water catchment areas. However, analysis of similarities between conventional and organic farmers’ conceptions shows that a majority of farmers are characterized by a low level of proximity to organic farming. Moreover, the farmers who show strongest similarities with organic farmers’ conceptions are already those with low leaching risks cropping systems. To significantly lower nitrate leaching risks, conversions should concern conventional farmers with low degree of proximity to organic farming

De nos jours, de nouvelles technologies sont développées pour produire efficacement des produits dérivés de matières premières autresque le pétrole, comme par exemple la biomasse. En effet, la biomasse et plus spécifiquement la biomasse non alimentaire possède un fort potentielcomme substitut aux ressources fossiles pour des raisons environnementales, économiques et politiques. Dans ce contexte, l’étude des bioraffineries offre de nouvelles opportunités pour le Process System Engineering et plus particulièrement pour des activités de recherche quivisent la conception de systèmes constitués d’entités interconnectés. En effet, le verrou principal se concentre sur la modélisation et l’optimisation multi-échelle de la bioraffinerie qui permet l’intégration de plusieurs échelles spatiales allant de l’échelle moléculaire à celle de l’unité de production. Ces différentes échelles sont essentielles pour décrire correctement le système puisqu’elles interagissent en permanence. La forte dilution des courants est le meilleur exemple pour illustrer ces interactions. En effet, la présence d’eau induit de nombreux problèmes thermodynamiques (azéotropes, etc.) à l’échelle moléculaire, ce qui impacte fortement la topologie du procédé notamment sur les étapes de séparation, de purification et detraitement des purges (pour limiter les pertes en produits). Ainsi, la performance de la séquence d’opérations unitaires de l’étape de purification dépend entièrement de la concentration en eau. De plus dans la conception de bioraffinerie, il est fréquent de coupler fermentation et séparation afin d’améliorer les performances de la fermentation et de limiter la présence d’eau dans l’étapede purification. Par ailleurs, la grande quantité d’eau à chauffer ou refroidir entraine la nécessité de réaliser l’intégration énergétique du réseaud’échangeurs du procédé afin de minimiser le coût les dépenses énergétiques. L’objectif de ce travail est alors de proposer une méthodologie générique et les outils associés afin de lever certains verrous de la modélisation et l’optimisation multi-échelle de la bioraffinerie. Basée sur une approche par superstructure, la finalité de la méthodologie est d’évaluer les performances des alternatives étudiées en termes technico-économiques, environnementaux et d’efficacité énergétique en vue de son optimisation multi-objectifs pour trouver la voie de traitement optimale pour le(s) bioproduit(s) d’intérêt. Le cas d’application retenu se focalise sur la production de biobutanol à partir du système Acétone-Butanol-Ethanolet d’une biomasse d’origine forestière. La première étape de la méthodologie proposée concerne la création de la superstructure de la bioraffineriebasée sur une décomposition de cette dernière en 5 étapes principales : le prétraitement, la fermentation, la séparation, la purification et letraitement des purges. Ensuite, la seconde étape consiste à modéliser chaque alternative de procédé. Cette modélisation utilise un modèlethermodynamique à coefficients d’activité afin de décrire le comportement fortement non-idéal des molécules du milieu. De plus, l’intégration du traitement des purges et de l’intégration énergétique durant cette étape permet d’améliorer le procédé. Enfin, la dernière étape s’intéresse à l’optimisation multiobjectif qui se focalise sur différents aspects : maximisation de la production, minimisation des coûts, du prix minimal de vente des bioproduits, des pertes en produits et de l’impact environnemental. Cette dernière étape inclut également des études de sensibilité sur les différents paramètres de la méthodologie : opératoires, économiques, environnementaux... A l’issu de l’optimisation, un compromis seratrouvé afin d’obtenir une bioraffinerie durable.