Cette thèse de doctorat a été réalisée dans le cadre du projet Fiabilin, qui regroupe 15 partenaires industriels et académiques, et vise à structurer une filière industrielle de production de biocomposites polyamide-11/fibres de lin. Ces travaux ont pour objectif de déterminer des performances multi-échelles de ce composite 100% biosourcé, afin d’envisager son usage en substitution de composites pétrosourcés. Nous avons tout d’abord mis en évidence la sensibilité des fibres de lin aux cycles temps-température des procédés de mise en œuvre, tant du point de vue de leurs propriétés mécaniques que de leur structure biochimique. Ensuite, nous avons montré les capacités du système PA11-lin à produire des performances mécaniques en traction compétitives vis-à-vis d’autres composites pétrosourcés. La qualité de l’interface fibre/matrice du biocomposite a également été étudiée à différentes échelles, montrant une compatibilité supérieure à celles de systèmes lin-résines thermodurcissables. La fin de vie du composite PA11-lin a été envisagée à travers le recyclage par broyages et injections successives. Les propriétés mécaniques du biocomposite à fibres courtes ainsi obtenu sont semblables au composite PPgMA-lin, avec une déformation à rupture accrue et qui augmente significativement avec le nombre de recyclages. Une analyse des cycles de production de plusieurs composites révèle les plus faibles impacts environnementaux du PA11-lin lors d’un dimensionnement des pièces en rigidité équivalentes. / This thesis has been carried out as part of the project Fiabilin, which includes 15 different academic and industrial partners, with an aim to develop industrial production of polyamide-11/flax biocomposite. The purpose of this work is to determine multi-scale performances of 100% biosourced composite, in order to substitute composite materials containing glass fibers and/or matrix derived from petroleum. First, we highlighted the flax fiber sensibility toward processing cycles (time and temperature), from mechanical and biochemical structure aspects. Then, we revealed the capacity of PA11-flax association to produce competitive mechanical properties compared to others usual composites. Fiber-matrix interface of the biocomposite was studied at micro and macro scales, showing a higher compatibility than some flax-thermoset resin systems. The end-of-life of the biocomposite was considered by recycling with successive grinding and injections. Then stiffness and strength at break of short fiber biocomposites thus obtained are similar to PPgMA-flax composites, whereas a strong increase of the strain at break according to the number of injection cycles was observed. A life cycle analysis of some composites production steps shows lower environmental impacts of PA11-flax when sizing was made through equivalent material stiffness.

Dans ce travail, on présente une étude des performances d’un capteur solaire plan double passe destiné à la production de l’air chaud permettant d’alimenter et d’améliorer les techniques de séchage. On analyse les cas d’un absorbeur avec et sans ailettes.Les modèles théoriques relatifs au capteur à air double passe avec et sans ailettes ont été établis et résolus numériquement à l’aide de codes élaborés en Fortran pour obtenir une approche globale de leur comportement ou alors à l’aide de Comsol multiphysique pour une étude plus locale. Un dispositif expérimental a été conçu pour valider les résultats obtenus numériquement. Une des particularités du capteur mis au point au laboratoire est relative à son système d'isolation. À cet effet, un matériau local composé de tiges de mil broyées (biosourcé) a été réalisé dans le but d’augmenter les performances du capteur solaire. Les propriétés des matériaux biosourcés utilisés pour l’isolation ont été identifiées à l’aide de moyens existant au laboratoire. Une comparaison des températures mesurées et calculées a permis de valider les deux approches expérimentale et numérique. L’évaluation des performances a montré une forte influence du débit et du rayonnement solaire sur le rendement énergétique du capteur solaire double passe avec ailettes. L’approche globale des bilans thermique au sein du capteur solaire repose principalement sur une bonne connaissance des coefficients d’échange entre le fluide caloporteur et l’absorbeur, un travail d’estimation de ces coefficients d’échange convectif est proposé dans la dernière partie de ce travail.Mots clés : Capteur solaire, double passe, tige de mil broyée, matériau biosourcé, modélisation numérique, expérimentale, performance. / In this work, we present a study of the performance of a double pass flat solar collector for the production of hot air to supply and improve drying techniques. The cases of an absorber with and without fins are analyzed.Theoretical models for the double pass solar collector with and without fins have been established and solved numerically using codes developed in Fortran to obtain a global approach. Comsol Multi-physics code is used for a more local study. An experimental device has been designed to validate the results obtained numerically. One of the particularities of the solar collector developed in the laboratory is its insulation system. For this, a local bio-sourced material composed of crushed millet stems has been developed to increase the performance of the solar collector. The properties of the bio-sourced materials used for insulation were characterized by using available laboratory testing model. A comparison of the measured and calculated temperatures validated both the experimental and numerical approaches. The performance evaluation showed a strong influence of the flow rate and solar radiation on the energy efficiency of the double pass finned solar collector. The global approach to heat balances within the solar collector is mainly based on the heat transfer coefficients between the fluid and the absorber. An estimation of these coefficients is proposed in the last part of this work.Keywords: Solar collector, double pass, millet rod crushed, biosourced material, numerical modeling, experiment, performance.

L’originalité de ce travail est d’utiliser de la lignine, une macromolécule aromatique extraite de la biomasse lignocellulosique, en remplacement de résines pétrosourcées pour la formulation d’encres à destination de l’emballage alimentaire. Différentes modifications chimiques ont été réalisées sur des lignines commerciales afin de les rendre compatibles avec les composants utilisés dans la formulation des encres. Les réactifs et les procédés mis en place ont été choisis afin de limiter l’impact environnemental sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Les modifications chimiques ont été mesurées par différentes techniques analytiques telles que la GPC SEC pour la distribution des masses molaires et la spectrométrie RMN et FTIR pour la mesure des groupements fonctionnels de la lignine. Les propriétés des encres obtenues ont été caractérisées par des mesures rhéologiques et colorimétriques (système CIE L*a*b*) sur des essais d’impression. Parmi les résultats notables, des changements au niveau de l’équilibre hydrophile/hydrophobe ont été particulièrement remarqués. Qui plus est, les encres à base de lignines modifiées chimiquement ont permis une amélioration du gamut de couleur par rapport à celles contenant de la lignine brute. A l’issue de ces travaux, deux applications ont été proposées Des encres biosourcées à base de lignine qui répondent à la majorité des exigences industrielles ont été formulées. De plus, une formule d’enduction à base de lignine modifiée améliorant les propriétés barrières des papiers recyclés a été développée avec succès. / The originality of this work is to use lignin, an aromatic macromolecule from lignocellulosic biomass, in replacement of petroleum-based resins for the formulation of inks for food contact packaging applications. Different chemical modifications were carried out on commercial lignins, in order to make them compatible with the ink components. Used reagents and processes were chosen in order to limit the environmental impact of the whole value chain. Chemical modifications were monitored by several analytical techniques such as GPC SEC for the molar mass distribution and NMR and FTIR spectrometry for the monitoring of lignin functional groups. Ink properties were characterized by rheological and colorimetric (CIE L*a*b* system) measurements on printed samples. Among the significant results, changes in hydrophilic/hydrophobic balance were particularly noticed. Furthermore, the colour gamut of modified lignin-based inks was enhanced, compared to the one of unmodified lignin-based inks. Two applications emerged from this work: (1) formulation of lignin-based bio-sourced inks, which meet most of the industrial requirements, and (2), development of a modified lignin-based coating which improved barrier properties of recycled paperboard.

Face à la problématique énergétique du bâtiment et l’impact environnemental lié, il apparait que les enveloppes hygroscopiques sont une piste prometteuse en termes d’amélioration du confort thermique, de qualité de l’air intérieur, de consommation énergétique et de régulation de l'humidité intérieure. Aujourd'hui, on manque de valeurs de référence du comportement hygrothermique transitoire de ce type d’enveloppes. La physique des transferts hydriques dans les matériaux hygroscopiques, aptes à fixer l’humidité, est complexe et rend difficile la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse. Une approche expérimentale et numérique du comportement thermo hydrique des enveloppes hygroscopiques a donc été menée avec une caractérisation multi-échelle. Ainsi, le monitoring de quatre maisons habitées a été sujet de caractérisation au niveau de la première échelle. L’étude à l'échelle du matériau a permis de caractériser les propriétés liées aux transferts de chaleur et de masse. Le couplage thermo-hydrique a fait l'objet d'une étude spécifique à l'échelle de la paroi. Les implémentations différences finies et éléments finis ont abouti à une analyse fine des transferts à l'échelle de cellules-test avec un travail de réduction d'ordre nécessaire pour limiter les temps de calcul. L’accent est mis sur les effets de l’humidité apportés dans les ambiances intérieures afin de valider un outil numérique développé dans ce travail. Les enveloppes hygroscopiques choisies sont composées de matériaux biosourcés tels que le bois massif, le béton de bois, la terre et paille. Les enveloppes de travertin et de plaques de plâtre sont également étudiées. / In front of the building energy issues and environmental impact bound, it appears that the hygroscopic envelopes are a promising track in terms of improving of the thermal comfort, indoor air quality, energy consumption and indoor humidity regulation. Today, we lack reference values of the transient hygrothermal behavior of this envelope type. The physics of moisture transfer in hygroscopic materials (capable to fixing moisture) is complex and makes it difficult modeling of coupled heat and mass transfers. Experimental and numerical approaches of hygrothermal behavior in hygroscopic envelops was therefore conducted with a multi-scale visions. Thus, monitoring of four habited houses was the characterization focus at the first scale. The study on the material scale allowed to characterize the properties related to the heat and mass transfer. The hygrothermal coupling has been the subject of a specific study at a wall scale. Finite differences and finite elements implementations have resulted in a detailed analysis of transfers across cell-test with a reduction work of order required to limit the calculation time. Emphasis is placed on the effects of moisture brought in indoor environments in order to validate a digital tool developed in this work. The selected hygroscopic envelopes are composed of biosourced materials such as massive wood, wood concrete, earth and straw. Envelopes of travertine and plasterboard are also studied.

L’intérêt croissant pour les matériaux biosourcés dans le domaine de la construction se heurte à des difficultés quant à la simulation de leur comportement hygrothermique. En particulier, les matériaux isolants tels que les panneaux de fibres concentrent toutes les difficultés car ils sont peu conducteurs thermiquement, très hygroscopiques et très diffusifs à la vapeur d’eau. Conséquemment, en régime transitoire le couplage chaleur masse est exacerbé et les phases de l’eau ne sont pas à l’équilibre localement.Afin de mettre en évidence ce second phénomène, un nouveau dispositif expérimental a été développé. Il permet de soumettre un échantillon de quelques centimètres d’épaisseur à une perturbation de l’humidité relative sur sa face avant puis de mesurer simultanément l’évolution de l’humidité relative sur sa face arrière et de sa masse. En situation de non-équilibre, il existe un déphasage entre ces deux grandeurs que la formulation de transferts couplés classique n’arrive pas à prédire. Afin d’obtenir une prédiction correcte, une nouvelle formulation a été utilisée. Celle-ci se base sur l’emploi de fonctions mémoires caractérisant la diffusion microscopique. De manière à démontrer la capacité prédictive de la nouvelle formulation, ces fonctions ont été déterminées avec des essais gravimétriques réalisés sur de très petits échantillons à l’aide d’une balance à suspension magnétique. En parallèle, une analyse rigoureuse du couplage chaleur masse dans ces matériaux a permis de souligner l’impact sur leur caractérisation de différents paramètres macroscopiques.L’utilisation de la nouvelle formulation alimentée par les fonctions mémoires et les différents paramètres macroscopiques permet une excellente prédiction de l’humidité relative et de la masse. Cette nouvelle formulation validée expérimentalement est désormais utilisable dans des logiciels de simulation énergétique du bâtiment. / The growing interest in biosourced materials in the construction sector is confronted with difficulties in simulating their hygrothermal behavior. Insulating materials such as fiberboard concentrate all the difficulties because they are not very thermally conductive, very hygroscopic and very diffusive to water vapor. Consequently, in transient state, heat and mass coupling is exacerbated, and the phases of water are not in equilibrium locally.In order to highlight this second phenomenon, a new experimental device has been developed. It allows to subject a sample a few centimeters thick to a disturbance of relative humidity on its front face and then to simultaneously measure the evolution of relative humidity on its back face and its mass. In a situation of non-equilibrium, there is a phase shift between these two quantities that the classic coupled transfer formulation cannot predict. In order to obtain a correct prediction, a new formulation was used. It is based on the use of memory functions characterizing microscopic diffusion. In order to demonstrate the predictive capacity of the new formulation, these functions have been determined with gravimetric tests performed on very small samples using a magnetic suspension balance. In parallel, a rigorous analysis of the heat and mass coupling in these materials made it possible to highlight the impact of different macroscopic parameters on their characterization.The use of the new formulation fed by the identified memory functions and the various macroscopic parameters allows an excellent prediction of relative humidity and mass. This new formulation, experimentally validated, can now be used in energy simulation of the building.

Les hydrotropes sont de petites molécules amphiphiles utilisées dans de nombreux domaines d'applications (détergence, extraction, solubilisation, etc …). Les hydrotropes sont principalement d'origine pétrosourcée et des molécules alternatives d'origine biosourcée ont été synthétisées selon des voies de synthèse éco-compatibles.Deux tétraols, l'érythritol et le pentaérythritol, ont été utilisés comme tête polaire. La partie apolaire est incorporée via une liaison éther car celle-ci est plus résistante en milieux salins. L'alkylation réductrice directe de dérivés carbonylés conduisant à des résultats non satisfaisants, une synthèse en deux étapes d'acétalisation puis d'hydrogénolyse a donc été développée, conduisant aux éthers de tétraols avec de bons rendements. Les propriétés physico-chimiques de ces éthers sont meilleures que celles d'hydrotropes standards, mais non suffisantes pour l'application visée. Ainsi, des éthers de glycérol fonctionnalisés par une fonction carboxylate ont été synthétisés. Une première étape d'alkylation réductrice permet d'accéder aux mono-éthers de glycérol. Une réaction en cascade d'acétalisation puis d'hydrogénolyse à partir de céto-esters permet de greffer la fonction carboxylate. L'alcool libre peut ensuite être méthylé à l'aide du phosphate de triméthyle. Cette méthode de méthylation a ensuite été étendue à de nombreux polyols (érythritol, glycérol, diglycérol, acide tartrique, etc …). Les produits de perméthylation sont obtenus avec de bons rendements, et le catalyseur acide est une résine recyclable / Hydrotropes are small amphiphilic molecules with applications in numerous fields such as extraction, detergency, solubilization, etc … Generally, hydrotropes are petrosourced, thereby biosourced alternatives molecules have been synthesized using eco-compatible synthesis.Two tetraols, erythritol and pentaerythritol, were used as polar head. Ethers bond was retained to link the two parts of the amphiphilic molecule due to its better resistance in saline media. Using carbonyl derivatives, the reductive alkylation didn’t allow to reach the corresponding ethers. A two-step strategy of acetalisation and hydrogenolysis was developed to reach good yields in ethers. The physico-chemical properties of these compounds are better than standard hydrotropes, but they are not sufficient for the targeted application. Thereby, functionalized glycerol ethers with a carboxylic acid have been synthesized. First, reductive alkylation led to glycerol mono-ethers in good yields. Then, acetalisation/hydrogenolysis cascade using ceto-ester enable the addition of carboxylic acid in good yields. Free hydroxyl group can be methylated using trimethylphosphate. This methylation process has been extended to other polyols (erythritol, pentaerythritol, glycerol, diglycerol, etc …). The permethylated products have been obtained in good yields, and the acid catalyst is a recyclable resin

La croissance démographique, la consommation incontrôlée des ressources naturelles ainsi que l’activité industrielle jouent un rôle déterminant dans la dégradation de l'environnement mondial. A ce sujet et en se basant sur le concept que les consommateurs partagent la responsabilité de la pollution et de l'épuisement des ressources et leur coût, la mise en oeuvre des ressources renouvelables dans les processus industriels apparait comme une clé décisive. La renouvelabilité, la recyclabilité, la durabilité, la biodégradabilité sont les concepts de base sur lesquels nous pouvons compter pour protéger la nature et l’environnement. Dans ce contexte, une nouvelle approche de la bioraffinage a été développée dans cette thèse, elle a été appliquée à cinq espèces appartenant à 3 familles différentes (Foeniculum vulagre, Cuminum cyminum and Carum carvi (Apiaceae), Salvia hispania (Lamiaceae) et Amaranthus cruentus (Amaranthaceae)). Ces espèces partagent une caractéristique commune, elles peuvent être définies comme Aroma Tincto Oleo Crops (ATOC) puisqu’elles sont une source d'huile végétale et d'huile essentielle (ou de colorant). Notre objectif est donc de déterminer la faisabilité biologique et technologique de l'application du concept ATOC-bioraffinage basé sur le développement, l'optimisation et la production de nouveaux produits biologiques, des nouvelles molécules biosourcées et d'autres technologies innovantes. Notre étude met l'accent sur l'évaluation de divers paramètres influençant le rendement et la qualité de l’huile dans les graines d'ATOC, y compris leurs origines géographiques et le procédé d'extraction, et leur impact sur l'activité biologique des extraits de résidus. La valorisation des huiles pour des applications dans l’industrie cosmétique a été realisée en les utilisant comme (i) additifs dans des formulations de crème hydratante. De plus, l’utilité du tourteau d'extraction comme (ii) substrat pour la fabrication d'agromatériaux par thermopressage et comme (iii) un ingrédient dans des formulations de pain de blé entier a été examinée. / In an age where the risk of environmental degradation have become more apparent due to a combination of several factors including the sheer rise of world population, consumption, industrial activity, etc. With regard to this and since the concept that consumers share responsibility for pollution and resources depletion and their cost has been increasingly believed, the implementation of renewable resources in industrial processes could be a decisive key. Renewability, recyclability, sustainability, biodegradability are the basic concepts on which we can rely to make a difference in the environment today and tomorrow. In this context, a new biorefinery approach was developed in this thesis and applied to five plant species belonging to 3 different plant families (Foeniculum vulagre, Cuminum cyminum and Carum carvi (Apiaceae family), Salvia hispania (Lamiaceae family) and Amaranthus cruentus (Amaranthaceae family). These species share a common characteristic, they can be defined as Aroma Tincto Oleo Crops (ATOC) as they are a source of both vegetable oil and essential oil or color. Our aim is thus to determine the biological and technological feasibility of application of ATOC-biorefinery concept based on the development, optimization and production of new bio-based products and other innovative technologies. Our study focus on the evaluation of major various parameters influencing oil’s yield and quality in ATOC seeds including their geographic origins and extraction process, and their impact on biological activity of residues extracts. The feasability of valorization of oils as (i) additive in cosmetic formulas, and of extraction cake as (ii) substrate for agromaterial manufacturing by thermopressing or as (iii) ingredient in whole wheat bread formulations were also stated.

L’objectif de ces travaux de thèse a été de développer des polyesters issus de ressources oléagineuses pour les utiliser comme additifs pour moduler la viscosité d’huiles lubrifiantes. Pour ce faire, l’approche par polycondensation de monomères de type hydroxy-acide a été privilégiée. Dans un premier temps, le poly(ricinoléate de méthyle) et son homologue saturé, le poly(12-hydroxystéarate de méthyle), ont été synthétisés dans une large gamme de masses molaires et leur utilisation comme épaississant d’huiles lubrifiantes a été démontrée. Dans un second temps, des polyesters dérivés du poly(ricinoléate de méthyle) et présentant des architectures de polymère en peigne ont été synthétisés par addition thiol-ène et polycondensation. Une étude de l’impact de l’architecture de ces polyesters sur leur comportement en solution a permis de prouver que les structures en peigne étaient les plus adaptées pour des applications visant, à la fois, un épaississement et une diminution du point d’écoulement de l’huile lubrifiante. Par la suite, des copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne possédant différentes chaînes pendantes ont été synthétisés afin de contrôler leur solubilité dans une huile minérale, la Yubase 4+, et ont permis de réduire la diminution de viscosité de cette huile avec la température. Finalement, l’étude dans le dodécane de deux copoly(9-alkyl 12-hydroxystéarate)s en peigne a révélé un phénomène d’agrégation des chaînes polymères lesquelles se désagrègent avec l’augmentation de la température, ce qui est en accord avec un des mécanismes d’action des additifs modulant la viscosité des huiles lubrifiantes décrit dans la littérature. / The aim of this thesis was to promote the use of polyesters from oleaginous resources as viscosity control additives for lubricants. The hydroxyl-acid type monomers were polymerized through polycondensation route. First, poly(methyl ricinoleate) and its homologous poly(methyl-12-hydroxystearate) were synthesized in a large range of molecular weights and their use as thickeners of lubricant oils was demonstrated. Secondly, comb polyesters derived from poly(methyl ricinoleate) were designed via thiol-ene addition and polycondensation process. The effect of the polyester architecture on their behavior in solution was investigated and revealed that comb polymers are the most suitable for applications that required a thickening efficiency and a pour point depressant effect. Then, comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s with various pendant alkyl chains were designed in order to control their solubility in a mineral oil, the Yubase 4+, and to limit the oil viscosity decrease of these oils with temperature. Finally, the behavior in dodecane of two comb (co)poly(9-alkyl 12-hydroxystearate)s revealed that the polymer chains tend to aggregate at low temperature and to disaggregate with the temperature increase. This phenomenon is in accordance with one of the oil Viscosity Index Improver behaviors, described in literature.

Les objectifs environnementaux (COP21) visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre et l'impact de l'industrie sur la nature, font face au défi de la demande croissante d'énergie et de produits. Les procédés chimiques sont les premiers en cause lorsqu’ils mettent en œuvre des solvants. L'ingénierie des solvants est une solution innovante qui vise à trouver des milieux alternatifs bénins possédant les propriétés de solvant adaptés pour chaque étape du procédé.Dans cette perspective, nous avons étudié les Liquides expansés par un gaz (LEGs), qui sont desliquides dont le volume augmente sous l’effet d’un gaz dissous sous pression. En particulier, le CO2 peut être utilisé comme agent d'expansion pour obtenir des liquides expansés par du CO2(LECs), combinant les avantages du CO2 et du solvant. La phase expansée peut contenir des concentrations élevées de CO2, jusqu'à 80%, selon le solvant, ce qui conduit à une réduction du besoin du solvant organique, mais aussi à des changements des propriétés physicochimiques et de transport de la nouvelle phase expansée. On peut de plus moduler ces propriétés par la pression et la température, d'une manière réversible, et améliorer la séparation des produits. Dans cette étude, différents solvants biosourcés ont été utilisés pour obtenir des systèmes expansés par du CO2, tels que les acétates d'alkyle, les carbonates organiques, les méthoxybenzènes, etc.La connaissance des équilibres de phase, des propriétés de solvatation et de transport est essentielle pour concevoir des processus qui exploitent le comportement particulier de ces systèmes biphasiques. Deux approches principales ont été utilisées pour caractériser ces systèmes. Dans un premier temps, des mesures ont été effectuées dans une cellule à haute pression et à volume variable pour évaluer la polarité au travers du paramètre Kamlet-Taft (KT) *(dipolarité / polarisabilité) dans les solvants expansés par du CO2 sous des pressions allant jusqu'à 30 MPa. La technique utilisée a été la spectroscopie UV-Vis suivant le déplacement hypsochromique du Rouge de Nile, une sonde solvatochromique déjà utilisée pour obtenir les paramètres KT dans des solvants purs. De plus, des mesures d'équilibre vapeur-liquide (ELV) ont été effectuées pour obtenir la composition de la phase expansée à différentes pressions et températures afin de comprendre la solvatation du CO2 dans les solvants organiques et de fournir des informations manquantes dans la littérature. En deuxième lieu, dans une approche plus théorique, les données ELV ont été utilisées pour calculer numériquement d'autres propriétés telles que la densité et la viscosité. Des équations d'état et des simulations par dynamique moléculaire (DM) ont été utilisées ; ces dernières donnant de meilleurs résultats dans un mode prédictif de la masse volumique et permettant de suivre les positions moléculaires au cours du temps, qui peut être liée à de nombreuses propriétés, y compris la viscosité étudiée ici. Ces calculs ont été effectués en utilisant un champ de force de type Amber adapté. Les résultats obtenus dans l’ensemble complètent les données de la littérature existante et apportent de nouvelles informations sur les propriétés des LEGs. Par exemple, le comportement non linéaire de l'expansion volumétrique, vérifié après les déterminations de masse volumique sur les simulations DM à l'équilibre, est une clé dans la compréhension des interactions soluté-solvant ; ainsi que les valeurs KT * obtenues qui confirment la large gamme de polarité couverte par ces systèmes.Enfin, certains systèmes expansés par du CO2 ont été utilisés pour produire des nanoparticules de TiO2 pour panneaux solaires, améliorant leur surface spécifique et donc leur efficacité en tant que semi-conducteurs ; et d’autres ont été appliqués à un processus d'activation enzymatique entraînant une augmentation significative du taux de conversion / Over the last two decades, environmental goals (COP21) aiming to reduce Greenhouse Gasemissions and industry impact on nature, face the challenge of the increasing demand for energyand products. Chemical processes are in the center of the scene because of the use of solvents.Solvent engineering is the strategy to find alternative benign media for different applications, oreven to adapt solvent properties to respond each stage of a process, and represents aninteresting alternative to propose innovative solutions to industrial problems. With this perspective,Gas-expanded Liquids (GXLs), which are liquids whose volume is expanded by a pressurizeddissolved gas, represent a very promising tool yet to be implemented in the industry. CO2 can beused as the expansion agent to obtain CO2-expanded Liquids (CXLs), combining both the CO2and the solvent’s advantages. The expanded phase can contain high concentrations of CO2 (up to80%, depending on the solvent), which can lead not only to an effective reduction of the need foran organic solvent, but also to changes in the physicochemical and transport properties of the newexpanded phase, that can now be tuned by pressure and temperature in a reversible fashion, andimprove product separation. In this study, different bio-sourced solvents have been used to obtainCO2-expanded systems, such as alkyl acetates, organic carbonates, methoxybenzenes, etc.Knowledge of phase equilibria, solvation and transport properties are fundamental to designprocesses that exploit the peculiar behavior of these two-phase systems. Two main approacheshave been used to characterize these systems. At first, physical determinations were carried outin a high pressure, variable volume view cell, to measure polarity through Kamlet-Taft (KT) *parameter (dipolarity/polarizability) in the selected CO2-expanded solvents under pressures up to30 MPa. The technique used was UV-Vis spectroscopy following the hypsochromic shift of NileRed, a solvatochromic probe that has already been used to obtain KT parameters in neat solvents.Also, Vapour-Liquid Equilibria (VLE) measurements were performed to obtain the expanded phasecomposition at different pressures and temperatures as an attempt to understand CO2 solvation inorganic solvents and to provide missing information in literature. In second place, in a moretheoretical approach, VLE data was used to numerically calculate other properties such as densityand viscosity. Both Equations of State (EoS) and Molecular Dynamics (MD) simulations wereused, giving this last technique better results in a pure predictive mode like in the case of densitydeterminations; in addition to the ability to trace molecular positions over time, which can berelated to many properties, including the here studied viscosity. These calculations were carriedout using an Extended AMBER potential, which led to fairly good results compared to specific-usepotentials available in literature, with the advantage of the general-use possibility. From all thesedeterminations, different conclusions were drawn both agreeing with existing and providing newdata to the literature surrounding this promising subject. For instance, the generally non-linearbehavior of volumetric expansion, verified after density determinations on equilibrium MDsimulations, that is key to evaluate solute-solvent interactions; as well as the KT * values obtainedthat confirm the large range of polarity covered by these systems. Finally, some CO2-expandedsystems were used to produce TiO2 nanoparticles for solar panels improving their specific surfaceand therefore their efficiency as semiconductors; and some others applied to an enzyme activationprocess leading to significant enhancement in conversion rate

Dans le contexte actuel marqué par une grande émergence des questions environnementales, de l’économie circulaire et du développement durable, la mise au point d’éco-matériaux représente un enjeu majeur qui offre une alternative aux plastiques recyclés en fin de cycles de vie.L’objectif de ce travail est de contribuer au développement de deux éco-matériaux à partir des biomasses végétales cultivables non alimentaires disponibles, associées à des polymères synthétiques recyclés en fin de cycles de vie.Il s’agit d’une part, de développer un matériau biosourcé constitué de polystyrène recyclé, renforcé de coques de cotonnier. Ce matériau devra être susceptible de se substituer au polystyrène dans des domaines d’applications diverses telles que la fabrication de pièces d’isolation thermique, d’habillage intérieur de voitures, des coques de portables cellulaires, d’ordinateurs, de photocopieurs et d’emballages divers.D’autre part, de développer des panneaux de particules en bois de tiges de cotonnier et de tiges de kénaf associés à un liant naturel (la colle d’os) pour une utilisation dans le domaine de l’isolation thermique d’intérieur en remplacement des panneaux de particules élaborés avec la colle urée formaldéhyde.L’influence des paramètres d’élaboration pour chacun des deux matériaux a été analysée. Après optimisation des conditions de mise en œuvre pour chaque matériau, la tenue mécanique, les propriétés thermiques et la microstructure ont été déterminées et optimisées dans chaque cas. / In the current context marked by a large emergence of environmental issues, the circular economy and sustainable development, the development of eco-materials represents a major challenge which offers an alternative to plastics recycled at end of life cycles.The objective of this work is to contribute to the development of two eco-materials from plant biomass non-cultivable food available, associated with synthetic polymers recycled at end of life cycles.It is a part, to develop a biosourced material constitutes of recycled polystyrene, strengthened of hulls of cotton. This material will be likely to be a substitute for polystyrene in areas of various applications such as the manufacture of parts for thermal insulation, interior trim from cars, the hulls of cellular mobile, computers, photocopiers, and various packaging.On the other hand, to develop particle board in wood of cotton stems and stalks of kenaf associated with a binder natural (the glue of bone) for use in the area of the thermal insulation of interior in replacing the panels of particles prepared with glue urea formaldehyde.The influence of the parameters for the development for each of the two materials was analyzed. After optimization of conditions of implementation for each material, the holding mechanical, thermal properties and the microstructure have been determined and optimized in each case.