Depuis quelques années les raffineries ont commencé à subir des déséquilibres forts en termes d’offre et de demande de produits pétroliers dus à l’exploitation de pétrole de plus en plus lourd et à la forte demande des fractions légères telles que l’essence et les distillats. Cette problématique a conduit à la recherche et le développement de nouveaux procédés en matière de raffinage qui permettent de valoriser les résidus pétroliers de faible valeur commerciale telle que les résidus atmosphériques et sous vide. Dans la gamme des procédés de raffinage des résidus pétroliers, le procédé d’hydroconversion de type slurry se présente comme une technologie attractive en raison de sa capacité de traiter les résidus pétroliers les plus lourdes. Cependant, la conversion profonde des résidus pétroliers ne peut être menée en mode passage unique. Le mode de fonctionnement recyclage offre une alternative pour atteindre la conversion profonde tout en offrant aussi une flexibilité opérationnelle aux unités d'hydroconversion en termes de sévérité et de consommation de catalyseur. L’objectif de cette thèse a été l’étude de l’impact du mode recyclage sur les performances du procédé d’hydroconversion en phase slurry d’un résidu sous vide. La première partie de cette thèse a été dédiée à la fiabilisation d’un micro-pilote continu et à la génération des données expérimentales à partir de cette unité. Pour les expériences d’hydroconversion, trois variables opératoire ont été variés : température, temps de séjour et taux de recycle. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis d’évaluer l’impact du mode recyclage sur le procédé d’hydroconversion slurry. Afin de mieux comprendre l’impact du mode recyclage, la deuxième partie de la thèse a été dédiée au développement d’un modèle du micro-pilote en mode recyclage. Ce modèle a été développé prenant en compte la cinétique chimique déterminée précédemment dans un réacteur semi-batch et les modèles physique (hydrodynamique et transfert de matière) du micro-pilote. Le modèle a été validé en comparant ses prédictions avec les données expérimentales / In recent years, refineries have experienced strong imbalances in supply and demand of petroleum products due to the extraction of increasingly heavy petroleum and the high demand for light fractions such as naphtha and middle distillates. This problem has led to the research and development of new technologies for upgrading of heavy fractions with low commercial value such as atmospheric and vacuum residues. In this context, slurry-phase hydroconversion appears as an attractive technology capable of treating the heaviest feeds. However, the deep conversion of petroleum residues can’t be carried out in once-through mode. The recycling mode offers an excellent alternative to achieve the deep conversion while also providing operational flexibility to the hydroconversion units in terms of severity and catalyst consummation.The aim of this work was to study the impact of recycling mode on the slurry-phase hydroconversion performances of a vacuum residue. The first part of this work was dedicated to the reliability of a continuous micro-scale pilot unit and the generation of experimental data from this unit. For the hydroconversion experiments, three operating variables were varied: temperature, residence time and recycling rate. The experimental results obtained allowed evaluating the impact of recycling mode. In order to better understand the impact of recycling mode, the second part of this work was dedicated to the development of a model of the micro-scale pilot in recycling mode. This model was developed taking into account the chemical kinetics determined previously in a semi-batch reactor and the physical characterization (hydrodynamics and mass transfer) of the micro-scale pilot. The model was validated by comparing its predictions with experimental data

Dans le cadre de l'application de la directive cadre sur l'eau, la liste des substances « prioritaires » a été révisée et une nouvelle liste dite « de vigilance » a été récemment proposée pour des substances dont les connaissances sur l'exposition et la dangerosité sont à documenter. Or, les stations de traitement des eaux usées (STEU) domestiques actuelles, majoritairement des procédés secondaires biologiques, n'ont pas été conçues pour éliminer les micropolluants. Si elles en éliminent une grande partie, de nombreux micropolluants organiques (pesticides, composés pharmaceutiques, hormones, etc.) sont encore présents dans les eaux traitées. Certains procédés de traitement complémentaires (ou tertiaires) intensifs ou extensifs ont récemment été étudiés de façon à déterminer leur capacité à éliminer des micropolluants considérés comme réfractaires au traitement biologique (peu biodégradable ou faiblement sorbables sur les MES) et/ou présents en fortes concentrations dans les eaux usées brutes. Ainsi, l'oxydation par l'ozone ou par le peroxyde d'hydrogène, et l'adsorption sur charbon actif présentent des rendements supérieurs à 70% pour la majorité des pesticides et des pharmaceutiques étudiés. Concernant les procédés extensifs, de récentes études suggèrent que le rayonnement solaire pénétrant dans une colonne d'eau (ex. zone de rejet végétalisée, ZRV de type bassin) permettrait d'éliminer partiellement certains micropolluants par photodégradation (diclofénac, kétoprofène, etc.). L'objectif général de ce travail de doctorat était d'améliorer la compréhension des processus d'élimination des micropolluants organiques quantifiés en sortie de traitement secondaire par deux procédés de traitement complémentaire prometteurs : la photodégradation dans une ZRV de type bassin et l'oxydation à l'ozone mis en oeuvre par une tour d'ozonation sur une STEU réelle. Nous avons développé une méthodologie commune qui a été appliquée à l'étude de ces deux processus pour une sélection de 63 micropolluants réfractaires au traitement secondaire. La première étape a consisté à réaliser un état de l'art sur les études cinétiques disponibles dans la littérature. Deux bases de données ont ainsi été créées pour documenter les constantes cinétiques et rendements d'élimination pour 12 micropolluants. Ce travail a permis d'avoir une vision critique sur ces données issues de la littérature, notamment en ce qui concerne le réalisme des expérimentations vis-à-vis du traitement complémentaire d'eaux usées traitées. Lors de la deuxième étape, des études à l'échelle pilote ont été menées afin d'améliorer les connaissances sur les mécanismes d'élimination par oxydation par voie directe (photons ou O3) ou bien par voie indirecte (OH●). Ainsi, la voie de dégradation majeure (directe ou indirecte) a été déterminée pour les micropolluants étudiés. L'influence de certains paramètres physico-chimiques de l'effluent (nitrates, nitrites, MES, MOD) a également été abordée. Deux modèles numériques permettant de simuler l'élimination des micropolluants par photodégradation ou oxydation à l'ozone, respectivement, ont été développés et calés à partir des résultats obtenus. Dans la troisième étape, nous avons évalué les performances d'élimination des micropolluants à l'échelle des procédés de traitement complémentaire. Les constantes cinétiques mesurées expérimentalement ont permis de classer en 3 groupe (rapide, intermédiaire et lent) 47 micropolluants selon leur cinétique de dégradation par oxydation à l'ozone et, d'autre part, 42 micropolluants selon leur cinétique de photodégradation. Enfin des prévisions effectuées avec les deux modèles ont été comparées avec les mesures sur site. Ces résultats ont confirmé leur utilisation possible comme outil d'aide à la prédiction du comportement des micropolluants en traitement complémentaire / In the context of the implementation of the Water Framework Directive, the list of "priority" substances has been revised and a new list called "vigilance" was recently proposed for substances whose knowledge on exposure and dangerousness need to be document. However, current domestic wastewater treatment plants(WWTP), mostly secondary biological processes, were not designed to eliminate micropollutants. If WWTP eliminate the most part, many organic micropollutants (pesticides, pharmaceuticals, hormones, etc.) are still present in the treated water. Some tertiary treatment processes (or complementary) intensive or extensive recently been studied to determine their ability to remove micropollutants considered refractory to biological treatment (low biodegradable or low sorption on total suspended solids (TSS)) and / or present strong concentrations in raw water. Thus, oxidation by ozone or hydrogen peroxide, and the activated carbon adsorption have removal efficiencies higher than 70% for the majority of pesticides and pharmaceuticals. On extensive processes, recent studies suggest that solar radiation penetrating the water column (eg. soil-based constructed wetlands with basin) would partially eliminate some micropollutant with significant photodegradability (diclofenac, ketoprofen, etc.). The general objective of this PhD was to improve the understanding of the removal process of organic micropollutants quantified at the output of secondary treatment by two promising complementary treatment processes: photodegradation in a basin of soil based constructed wetlands and oxidation by ozone implemented by an ozonation tower on real WWTP. We have developed a common methodology that has been applied to the study of these processes for a selection of 63 micropollutants refractory to secondary treatment. The first step was to achieve a state of the art on kinetic studies in the literature. Two databases were created to document the kinetic constants and removal efficiencies for 12 micropollutants. This work allowed to have a critical view on the data from the literature, especially regarding the realism of the experiments for complementary treatment of treated wastewater. In the second step, studies on pilot scale have been carried out to improve knowledge about the oxidative removal mechanisms by direct (O3 or photons) or indirect pathway (OH●). Thus, the major contribution of degradation (direct or indirect) was determined for all micropollutants studied and the influence of specific physicochemical parameters of the effluent (nitrates, nitrites, TSS, DOM, etc.) was discussed. Two numerical models for simulating the removal of micropollutants by photodegradation or ozone oxidation have been developed and calibrated from the results. In the third step, we evaluated the removal performance of the micropolluants in the complementary treatment processes. The experimentally measured kinetic constants were used to classify in 3 groups (fast, medium and low) 47 micropollutants according to their kinetics of degradation by oxidation with ozone and, secondly, 42 micropolluants according to their photodegradation kinetics. Finally, predictions made with both models and were compared with measurements in real scale. These results confirmed their possible use as a tool to help to predict the behavior of complementary micropolluants treatment

Dans ce travail de recherche, des oxydes mixtes dopés par des métaux nobles ont été préparés et mis en œuvre dans la réaction d'oxydation catalytique du chlorure de vinyle (VC). Les catalyseurs d'oxyde composite de Co-Ce ont été préparés par des procédés sol-gel et testés pour l'activité d'oxydation du VC. L'analyse XPS a certifié que l'introduction de Ce favorisait la présence d'espèces de Co2 + et de Ce3 +, ce qui modifie l'environnement de coordination du réseau d'oxygène et génère plus de vacations d'oxygène. Les oxydes de cobalt modifiés par Ru ont été préparés et étudiés pour l'oxydation du VC. L'analyse XPS montre que le Ru4 + et le Co2 + modifie la concentration des espèces oxygènes sur la surface. Une proportion relative élevée de Co2+ et de Ru4+ perturbe également les lacunes en oxygène. Cela impacte l'activité catalytique et diminue la quantité de sous-produits chlorés. Des mousses cellulaires mésostructurées de phosphate de cobalt-SiO2 (CoPO-MCFs) ont été synthétisées avec succès par la méthode de croissance in situ. Les analyses XPS confirment une augmentation d'espèces d'oxygène de surface pour ce système catalytique. L'énergie apparente d'activation confirme cette tendance. L'influence de la morphologie des particules de Co3O4, sur l'activité catalytique du méthyl benzène et du chlorure de vinyle a été étudiée. Le Co3O4 cubique a montré une meilleure activité et une meilleure stabilité que celle de Co3O4 sphérique. La structure cubique, avec Co2 + exposée à la surface, est le site actif de l'oxydation / In this research works, composite oxides, noble metal supported oxides and noble supported MCFs were prepared, and their catalytic performances were investigated for the catalytic oxidation of vinyl chloride (VC). The Co-Ce composite oxide catalysts were prepared by citrate sol-gel methods, and tested for the activity of VC oxidation. The catalyst with high performance is the molar ratio of Co/Ce=7:3. The XPS analyse certified that the Ce introduction favored the presence of Co2+ and Ce3+ species, which changed the coordination environment of the oxygen lattice and generated more oxygen vacancies. At last, this catalyst exhibited a good performance and stability during 110 h of time on stream at 300 oC. Ru-modified cobalt oxides were prepared and studied for the VC oxidation. The XPS analyse certified that the Ru4+ will be in synergy with Co2+ concentration and this would also change the chemical coordination of oxygen on the surface. High relative proportion of Co2+ and Ru4+ will also devote to oxygen defects or vacancies. This would increased the catalytic activity and decrease the amount of chlorinated by-products.A novel heterostructured material, cobalt phosphate-SiO2 mesostructured cellular foams (CoPO-MCFs), was successfully synthesized by the in-situ growth method. The XPS confirmed a higher amount of surface oxygen species. The activation energy calculated from Arrhenius plots showed a lower value for VC oxidation. The influence of Co3O4 morphology, including cube and sphere, on catalytic activity of methylbenzene and vinyl chloride was studied. The Co3O4 cube had shown better activity and stability than that of the Co3O4 sphere. The cube structure, with Co2+ exposed on the surface, acted as the active site of the oxidation

L'objectif de ce travail de thèse consiste en l'étude de l'encapsulation, par des procédés d'atomisation, d'un adhésif sensible à la pression se présentant sous la forme d'une émulsion aqueuse. Des microparticules de diamètres moyens inférieurs à 50 μm et à base d'éthylcellulose plastifiée ont été élaborées par spray-drying ; la proportion d'adhésif incorporé a pu atteindre 25% en masse. L'encapsulation a également été réalisée par spraycooling avec des matières d'enrobage fusibles, notamment avec une huile de palme totalement hydrogénée. Un plan de criblage a été réalisé et a permis d'identifier des conditions optimales avec 50% d'adhésif et 2% d'un tensioactif lipophile : des tailles équivalentes aux précédentes et une adhésion maximale de l'ordre de 6 N après rupture des particules ont été obtenues. Le polymorphisme relatif aux matières grasses a été mis en évidence et des analyses couplées ont permis de mettre au point un traitement thermique adéquat pour s'en affranchir. Des tests de résistance mécaniques de microparticules unitaires de diamètres inférieures à 20 μm ont été menés et ont montré pour les deux types de particules des niveaux de forces de rupture de quelques centaines de micronewtons et une relation quasi linéaire entre ces forces et les tailles de particules / The aim of this work was to microencapsulate a water-based pressure sensitive adhesive by mechanical methods based on atomization. Microparticles having a mean diameter inferior to 50 μm have been produced by spray-drying with a wall material made up of plastified ethylcellulose; the proportion of adhesive incorporated reached 25% w/w. Besides, the microencapsulation of the adhesive was achieved by spray-cooling with fusible wall materials. A totally hydrogenated palm oil was especially selected. An experimental screening design was carried out: optimal formulation conditions were identified, namely 50% adhesive and 2% of a lipophilic emulsifier. Mean diameter size of the microparticles collected was equivalent to the spray-dried one and their adhesive forces reached 6 N after crushing. Polymorphism inherent in fats subjected to quenching was brought to light and coupled analyses enabled to set an appropriate thermal treatment to overcome it. Mechanical tests performed on unitary microparticles having diameters inferior to 20 μm and elaborated by both spray methods revealed that the order of magnitude of the crushing forces was about few hundreds micronewtons and the forces raised almost linearly with the particles size

Le Commissariat à l’Energie atomique et aux énergies alternatives (CEA) a développé une poudre extinctrice efficace capable d'éteindre le feu de sodium. Elle est une poudre à base d'un mélange de carbonate de lithium (Li2CO3) et de carbonate de sodium à basse hydraté (Na2CO3.H2O) dans une proportion proche de l'eutectique, avec une température de fusion d'environ 500°C, associée à du graphite. Cependant, depuis le démantèlement de plusieurs anciennes installations de sodium, le CEA dispose d'un stock important de lots de poudre inutilisés. L'idée de réutiliser ces poudres initie la question sur leur efficacité pour éteindre un feu de sodium après un stockage à long terme. Cette étude a proposé des analyses physicochimiques de ces poudres afin d'identifier leurs compositions et les caractéristiques des différents lots. Les résultats mettent en évidence la présence de carbonate de lithium de sodium (LiNaCO3) et trona (Na2CO3.NaHCO3.2H2O) qui ne sont pas mentionnés dans le brevet. Les expériences de vieillissement ont été développées pour étudier le rôle de l'humidité et du dioxyde de carbone à l’air ambiant au cours du stockage. Les résultats montrent que LiNaCO3 est sensible à la présence d'humidité, capable de transformer en carbonate de lithium et le carbonate de sodium monohydrate, quant à celui-ci réagit avec de l'eau et du dioxyde de carbone pour former du trona. Une étude de la formation de LiNaCO3 a permis d’avoir la compréhension du procédé de fabrication de la poudre. Ce composé se trouve à se produire grâce aux réactions mécanochimiques entre Li2CO3 et Na2CO3.H2O au cours du processus de broyage. Le Chris(X)ti-Na installation expérimentale est construit pour comprendre les mécanismes d'extinction en particulier concernant le rôle des propriétés physicochimiques sur l'extinction. Deux étapes de mécanismes d'extinction sont proposés, qui comprend (1) la formation d'hydroxyde de sodium liquide (NaOH) et (2) la fusion des carbonates eutectique. La première étape peut se produire directement (par la réaction directe du trôna et / ou Na2CO3.H2O avec Na(g) et / ou Na2O(s)), soit indirectement (par l'intermédiaire de la réaction de décomposition du trôna et Na2CO3.H2O avant la réaction de H2O(g) libéré avec Na(g) et / ou Na2O(s)). Les deux réactions mènent la possibilité de la formation d'hydrogène (H2) qui pourrait être représenté par la flamme flash observée avant l'extinction. Ils contribuent également à la diminution rapide de la température due à la formation d'hydroxyde de sodium liquide (NaOH) en tant que couche protectrice. Cette couche est nécessaire pour couvrir la surface de sodium d'un contact prolongé avec de l'oxygène. La présence de trona semble ne pas altérer la capacité d'extinction de la poudre. Avec la même quantité de NaOH produit par les deux composés, trona libère plus de quantité de H2 et plus exothermique que celle de Na2CO3.H2O. Dans l'ensemble, 0,5-0,9g d'eau est nécessaire pour éteindre 19,6 cm2 de sodium feu en nappe, ce qui équivalent à 1-2g de NaOH. Sur la base de ces tests, la teneur minimale en eau nécessaire à l'extinction est 5.6w%. Les poudres dont la teneur en eau d'hydratation est proche de 13w% semblent plus susceptibles de produire une flamme vigoureuse élevée avant l'extinction. La deuxième étape est considérée comme étant plus lent que l'étape précédente. La couche de carbonates eutectique a une viscosité supérieure à celle de NaOH qui le rend moins avantageux pour former la couche étanche à la surface de sodium. Par conséquent, son rôle pourrait être moins important en particulier pour le feu de sodium ayant commencé à basse température. Néanmoins, son effet est considéré comme plus important lorsqu'il est appliqué au feu de sodium à température élevée (supérieure à 500°C). Enfin, la taille des particules apparemment ne démontre pas une contribution significative à la performance d'extinction outre qu’affecter les performances d'épandage. / The French Atomic and alternatives Energy Commission (CEA) developed an effective powder capable of extinguishing sodium fire. It is a powder based on a mixture of lithium carbonate (Li2CO3) and low-hydrated sodium carbonate (Na2CO3.H2O) in a near eutectic proportion, with a melting temperature of around 500°C, associated with graphite. However, ever since the dismantling of several old sodium installations, CEA has at its disposal an important stock of unused powder batches. The idea of reutilizing these powders initiates the question about their efficiency to extinguish a sodium fire after long term storage. This study proposed the physicochemical analyses of these powders in order to identify their compositions and characteristics for different batches. The results highlight the presence of lithium sodium carbonate (LiNaCO3) and trona (Na2CO3.NaHCO3.2H2O), which are not mentioned in the patent. The aging experiments were developed to study the role of moisture and ambient carbon dioxide during the storage. The results showed that LiNaCO3 is sensitive to the presence of moisture, able to transform it into lithium carbonate and sodium carbonate monohydrate, meanwhile the latter reacts with water and carbon dioxide to form trona. A study of the formation of LiNaCO3 allowed the understanding of the fabrication method of the powder. This compound is found to be produced as the results of mechanochemical reactions between Li2CO3 and Na2CO3.H2O during the grinding process. The Chris(X)ti-Na experimental facility is built to understand the mechanisms of extinction especially related to the role of physicochemical properties on extinction. Two steps of extinction mechanisms are proposed that includes (1) the formation of liquid sodium hydroxide (NaOH) and (2) the melting of eutectic carbonates. The first step can happen directly (via the direct reaction of trona and/or Na2CO3.H2O with Na(g) and/or Na2O(s)) or indirectly (via the decomposition reaction of trona and Na2CO3.H2O prior to reaction of H2O(g) released with Na(g) and Na2O(s)). Both reactions explore the possibility of hydrogen (H2) formation that might be represented by the flash flame observed prior to extinction. They also contribute to the rapid decrease of temperature due to the formation of liquid sodium hydroxide (NaOH) as a protective layer. This layer is essential to cover the sodium surface from prolonged contact with oxygen. The presence of trona appears to be not altering the extinction capacity of the powder. With the same amount of NaOH produced by both compounds, trona releases more quantity of H2 and more exothermic in terms of energy release than that of Na2CO3.H2O. Overall, 0.5-0.9 g of water is necessary to extinguish 19.6 cm2 of sodium pool fire, which equivalent to 1-2g of NaOH. Based on these tests, the minimum water content required for extinction is 5.6w%. Meanwhile, powders whose hydration water content is close to 13w% seem more likely to produce a high vigorous H2 flame prior to the extinction. The second step is considered to be slower than the previous step. The eutectic carbonates layer has higher viscosity than NaOH that makes it less beneficial to form sealed layer on the sodium surface. Therefore, its role might be less significant especially for the sodium fire starts at low temperature. Nevertheless, the effect is considered to be more important when applied to sodium fire at higher temperature (more than 500°C). Finally, the particle size apparently doesn’t demonstrate a significant contribution in the extinguishing performance other than affecting the spreading performance.

Ces travaux proposent d'explorer lachimie de l'azote, de la synthèse de moléculespauvres en azote à visée biologique à lasynthèse de molécules très riches en azote papplication en propulsion.La première partie porte sur la synthèse demolécules contenant peu d'azote. Le but est decompléter les bibliothèques de réactionsdisponibles pour la synthèse de moléculesnaturelle ou à forte activité biologique. Pour cefaire, les réactions multicomposants mettant enjeu des isonitriles sont des outils de choix : ellespermettent d'obtenir des structures complexesen très peu d'étapes. Nous avons testé diversnucléophiles dans une séquence réactionnellePasserini / Tsuji-Trost suivie de différentespost-condensations. Nous avons ainsi pu obtenirdes molécules aussi variées que des lactames,des diènes, des cyclopentanes, descyclopentènes ou encore des pyrroles.La seconde partie se concentre sur de nouvellesmolécules énergétiques très riches en azoNous nous sommes intéressés au pentazoles,avenir des HEDM. La modélisation desmolécules cibles nous a permis de sélectionnerales plus prometteuses et de tester leur faisabilitéen synthèse. / This work proposes to explore thechemistry of nitrogen, from the synthesis oflow-in-nitrogen molecules with potentialbiological activity to the synthesis of veryhigh-in-nitrogen molecules for application inpropulsion.The first part deals with the synthesis ofmolecules containing little nitrogen. The aim isto supplement the library of reactions availablefor the synthesis of natural molecules ormolecules with biological activity. To achievethis, multicomponent reactions involvingisonitriles are tools of choice: they enablesynthesis of complex structures in very fewsteps. We tested various nucleophiles in aPasserini / Tsuji-Trost reaction sequencefollowed by different post-condensations. Wehave thus been able to obtain molecules asvaried as lactams, dienes, cyclopentanes,cyclopentenes or even pyrroles.The second part focuses on new energymolecules rich in nitrogen. We were interestedin pentazoles, the future of HEDM. Themodeling of the target molecules allowed us toselect the most promising ones, to then testtheir feasibility in synthesis.

L'objectif est la valorisation de biomolécules issues des eaux du procédé thermomécanique de fabrication de pâte à papier. La séparation des familles de biomolécules doit permettre de générer plusieurs fractions ayant un intérêt pour l'industrie cosmétique et phytosanitaire. Les terpènes, hémicelluloses, lignine et lignanes ont été identifiés dans ces eaux. Cependant, le choix s'est porté sur la valorisation de la lignine et des lignanes pour des raisons de sélectivité et de valeur ajoutée. La flottation et la filtration par membrane 150 kDa permettent d'effectuer une clarification par élimination de 100% des terpènes et de 59% des hémicelluloses. Le fractionnement de la lignine et des lignanes est effectué avec des membranes de 1 kDa et 300Da à pH 4 pour obtenir deux rétentats contenant respectivement 96% de lignine et 58% de lignanes par rapport aux polyphénols totaux. Une étude technico-économique de faisabilité de la filière de séparation est réalisée à l'échelle semi-industrielle . / This thesis work is part of a dynamic industrial ecology around the paper industry. The objective is the valorization of biomolecules coming from thermomechanical process waters of manufacture of paper pulp. The separation of biomolecule's families must allow generate several fractions having an interest for cosmetic and phytosanitary industry. Terpenes, hemicelluloses, lignin and lignans have been identified in these waters. However, the choice has worn on the valorization of lignin and lignans for reasons of selectivity and added value. Flotation and 150 kDa membrane filtration allow for clarification by removal of 100% of terpenes and 59% of hemicelluloses. Fractionation of the lignin and lignans is carried out with membranes of 1 kDa and 300 Da at pH 4 to obtain two retentates containing respectively 96% of lignin and 58% of lignans relative to the total polyphenols. A technical-economic study of feasibility of separation process is carried out on semi-industrial scale.

L'objectif de cette thèse est de préparer et de caractériser les particules cationiquesbiodégradables à base de cyclodextrine. Ces microparticules doivent également presenter unestructure et morphologie éponge et multifonctionnelle. L'encapsulation simultanée deplusieurs actifs cosmétiques (bien etre) et thérapeutiques (anti-inflammatoire) dans cesmicroparticules peut ouvrir de nouvelles applications une fois appliquées sur un textilespécifiquement sélectionnés pour leur fonctionnalisation. Pour atteindre cet objectif, desmicroparticules à base de polyméthacrylate cationique ont été préparés en utilisant le procédéémulsion double et diffusion de solvant suivi de l'évaporation du solvant. Des étudessystématiques ont été effectuées pour l'optimisation des paramètres du procédé ce qui apermis de contrôler la taille des particules et leur stabilité colloïdale. Une fois la taille désiréedes particules de type éponge a été obtenu, la surface d'un textile model de polyamide a étéfonctionnalisé via l'adsorption de ces particules tout en consacrent une attention particulièreaux propriétés électrocinétiques du textile avant et après fonctionnalisation en fonction d'ungrand nombre de paramètres physico-chimiques tels que; le pH, la salinité, la quantité initialede particules présente lors de l'adsorption. Enfin, l'encapsulation de la vitamine E, LIB(Lauryl Isoquinolinium Bromide), IMC (indomethacin) ainsi que l'encapsulation decomplexes de vitamine E-HPBCD, LIB-HPBCD et IMC-HPBCD dans microparticules a étéeffectuée séparément. Ces particules ont été caractérisées et la pénétration cutanée en utilisantune peau humaine a été examinée / The objective of this thesis was to prepare and characterize cyclodextrin based biodegradable,cationic and sponge like multifunctional microparticles that not only can be used for thedelivery of cosmetic and therapeutic agent (anti-inflammatory) but also can be potentiallyapplied onto specifically selected textile for their functionalization. For achieving these goals,polymethylmethacrylate based microparticles were prepared using double emulsion-diffusionsolvent evaporation technique. Systematic studies were performed for optimization of processcontrol parameters. Once desired size of sponge like particles was obtained from thesystematic study, the polyamide textile surface was functionalized with these particles whilededicating special attention to electrokinetic properties of textile as a function of variousparameters such as; particles amount present during adsorption process. Finally, encapsulationof pure vitamin E, Lauryl Isoquinolinium Bromide (LIB), Indomethacin (IMC) as well asencapsulation of complexes of vit E-Hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HPBCD), LIBHPBCDand IMC-HPBCD into microparticles was done separately. These particles werecharacterized for skin penetration and encapsulation efficiency

Les performances des bassins de stations d'épuration sont directement liées au transfert d'oxygène de bulles d'air généralement insufflées par des aérateurs vers des micro-organismes capables de détériorer certains polluants des eaux usées. Une prédiction précise du transfert de matière de l'oxygène dans ces bassins reste toutefois encore délicate. L'objectif de cette thèse est de développer des outils d'analyse aux interfaces afin de mieux appréhender localement les différents mécanismes régissant le transfert de matière gaz/liquide. Cette simplification se base sur l'étude du transfert d'oxygène : (i) pour une bulle millimétrique isolée, (ii) dans un liquide au repos, (iii) sans particules solides (système diphasique). À l'aide de techniques de visualisation, il est possible d'évaluer l'influence de la composition de la phase liquide sur le coefficient de transfert côté́ liquide par PLIF (Fluorescence Induite par un Plan Laser) et sur le comportement hydrodynamique de la bulle (diamètre, vitesse, forme) par caméra rapide. L'influence du diamètre de la bulle sur le transfert de matière visualisé est également évaluée. Le coefficient de transfert côté liquide n'étant pas le seul paramètre représentatif du transfert de matière, des techniques expérimentales spécifiques sont développées afin d'estimer avec précision le coefficient de diffusion de l'oxygène dans la phase liquide d'intérêt ainsi que sa concentration à saturation au travers d'une interface gaz/liquide plane en cellule de Hele-Shaw. Via ces différentes techniques expérimentales développées durant la thèse, une cartographie précise de l'influence de la phase liquide sur le transfert d'oxygène est établie en évaluant dans un premier temps l'influence de certains composants isolés (sel, glucose, alcool, tensio-actifs, médicaments, etc.). Ainsi, il sera observé que certains composants, comme les tensio-actifs, peuvent fortement diminuer le transfert de matière. Les corrélations généralement utilisées afin de caractériser ce transfert de matière ne parvenant pas toujours à représenter de telles diminutions, ces résultats seront par la suite comparés à ceux obtenus dans des eaux de stations d'épuration afin d'approfondir la compréhension des différents mécanismes limitant ce transfert d'oxygène / The performance of tanks in sewage treatment plants is highly related to the oxygen transfer from air bubbles, usually injected through di��users, to microorganisms able to degrade pollutants contained in wastewaters. However, characterizing accurately the oxygen mass transfer in such processes is still a challenging issue mainly because of the liquid phase complexity. The aim of this PhD manuscript is to develop specific techniques to better understand the various mechanisms that locally govern the gas/liquid mass transfer process. This study focuses on the oxygen mass transfer, (i) from a single bubble, (ii) rising in a stagnant liquid, (iii) free from solid particles (biphasic system). Efficient visualization techniques allow the impact of the liquid phase composition on the liquid- side mass transfer coefficient (using PLIF (Planar Laser-Induced Fluorescence)) and on the bubble hydrodynamic behavior (bubble diameter, shape, velocity) using high-speed cameras to be evaluated. Moreover, the impact of the bubble diameter on the mass transfer visualized is considered. Since the liquid-side mass transfer coefficient is often not sufficient to fully characterize mass transfer, specific experimental techniques, based on planar gas/liquid interfaces in Hele-Shaw cells, are proposed to estimate the diffusion coefficient of oxygen and the oxygen saturation concentration in several liquids of interest. Using the visualization techniques developed during this PhD thesis, the impact of the liquid phase on the oxygen mass transfer is evaluated by introducing different compounds in the liquid phase (salts, glucose, alcohol, surfactants, drugs, etc.). It is interesting to note that some compounds, such as surfactants, can drastically bother the oxygen mass transfer. Since the correlations classically used to characterize mass transfer cannot explain such performance degradation, the results obtained (with liquids whose composition is known) are finally compared to those obtained with wastewater from sewage treatment plants to better understand the factors that can alter the oxygen mass transfer

L'objectif de ce travail est de développer des catalyseurs originaux et performants à base de lipases immobilisées sur argiles pour la synthèse de biopolyesters et d’obtenir des nanohybrides organique/inorganique par greffage de chaînes polyesters sur les nanoparticules d'argiles. Deux argiles (sépiolite et montmorillonite) ont été utilisées pour l'immobilisation de Candida antarctica lipase B (CALB) et les catalyseurs obtenus ont été testés en polymérisation de l'ε-caprolactone et des isomères de lactide. Les cinétiques de polymérisation et la caractérisation des polyesters ont montré que les lipases immobilisées sur montmorillonite sont plus performantes que celles immobilisées sur sepiolite. L’organo-modification de ces argiles améliore l’activité catalytique des systèmes obtenus. L'utilisation de CALB immobilisée sur montmorillonite a permis l’élaboration de nanohybrides organique/inorganique via le greffage et la croissance des chaînes polyesters à partir de la surface de l’argile. Finalement, des copolyesters statistiques PCL/PLA ont été obtenus avec succès par polymérisation enzymatique du D-lactide avec l'ε-caprolactone. / This thesis aims at presenting the use and development of original catalytic systems based on lipases immobilized on clays which are efficient for the synthesis of biopolyesters and allowing the preparation of organic/inorganic nanohybrids based on clay nanoparticles (sepiolite and montmorillonite) grafted with such polyesters. These nanoclays were used as lipase supports and the clay-immobilized forms of Candida antarctica lipase B (CALB) were tested for ε-caprolactone and lactide isomers polymerization. Polymerization kinetics and characterization of resulting materials have shown that lipases immobilized on montmorillonite show better performances compared to the ones immobilized on sepiolite. Clay surface organo-modification has proved to greatly enhance the catalytic activity of the corresponding systems. CALB immobilized on montmorillonite allowed the elaboration of organic/inorganic nanohybrids as evidenced by the effective grafting of polyester chains from the clay surface. Finally, random PCL/PLA copolyesters were successfully obtained by lipase-catalyzed copolymerization of D-lactide with ε-caprolactone.