La thèse s’intéresse au contrôle de la température d’un front de combustion propagé dans un milieu poreux contenant du carbone fixe et des carbonates (CaCO3). L’objectif principal est de réduire la température, in situ (récupération d’huile ou production de gaz à partir d’un schiste bitumineux) ou dans un procédé (combustion de semicoke), afin de limiter la décarbonatation du milieu et les émissions induites de CO2. Le milieu réactif retenu pour réaliser les expériences en laboratoire est un schiste bitumineux préalablement broyé (0.5 à 2 mm) et pré-pyrolysé, appelé semicoke. Le front est propagé en co-courant. La première technique testée expérimentalement est l’ajout au semicoke d’un matériaux inerte (sable) et/ou d’un matériaux réactif (CaCO3) afin de faire varier le taux de carbone fixe et le taux de CaCO3 et ceci indépendamment. Nous montrons que l’augmentation de CaCO3 permet de baisser la température à 800 °C, mais pas en dessous, ce qui ne permet pas d’éviter la décarbonatation. Faire chuter le contenu en carbone fixe permet de baisser la température du front, voire d’atteindre l’extinction. Aux températures de propagation les plus basses, la décarbonatation est fortement limitée. En revanche le front ralentit car il n’utilise plus tout l’oxygène alimenté. La deuxième technique originale consiste à ajouter du CO2 (20 %molaire) dans l’air de combustion. Nous montrons que dans le cas d’un front chaud, ceci permet de réduire le taux de décarbonatation de 100% à 70%, et d’augmenter en parallèle la production de CO résultant de l’oxydation du carbone fixe, ce qui augmente le PCI du gaz produit. Sur un front plus froid, la décarbonatation qui était de 20% est totalement évitée par l’ajout de CO2. Enfin, des expériences sont proposées dans le mode de combustion “reaction trailing”, très peu connu et mis en oeuvre. Ce mode a l’intérêt majeur d’éviter les réactions de “Lower Temperature Oxidation” préjudiciables au rendement en huile ou en gaz d’un process in situ. Des expériences stables et répétables sont réalisées avec différents pourcentages d’oxygène dans le gaz alimenté. La température du front est directement liée à ce paramètre ; la décarbonatation est clairement limitée dans ce mode de propagation. Deux types de modélisation sont proposés. Un bilan de matière et d’énergie basé sur des expressions analytiques simples permet d’évaluer la température du front et sa vitesse de propagation. Un modèle numérique développé par l’IMFT se base sur des équations de transfert convectif/diffusif de chaleur et de matière, couplées aux réactions d’oxydation du carbone (en CO et en CO2) et de décarbonatation de CaCO3. Il décrit de façon très satisfaisante les expériences en mode “reaction leading” avec variation de la composition du milieu (première technique). / This PhD thesis focuses on the control of the smoldering front propagating in a porous medium containing fixed carbon and carbonates (CaCO3). The main objective is to reduce the front temperature, in situ (oil recovery or gas production from oil shale) or in process (combustion of semicoke), in order to limit the medium decarbonation and the resulting CO2 emissions. The reactive porous medium retained to realize the laboratory experiments is a crushed (0.5 to 2 mm) and pre-pyrolyed oil shale, called semicoke. The front propagates in co-current. The first technique experimentally tested is the addition to the semicoke of an inert material (sand) and/or a reactive material (CaCO3) to vary the contents of fixed carbon and of CaCO3, independently. We show that the increase of the CaCO3 content enables to reduce the temperature to 800 °C, but not below; this does not allow to avoid decarbonation. Bringing down the fixed carbon content enables to reduce the front temperature, see even to reach extinction. In the lowest temperatures of propagation, the decarbonation is strongly limited. On the other hand, the front slows down because it does not use all of the fed oxygen. The second original technique consists in adding CO2 (20 mol.%) to the oxidizer air. We show that for a hot front, the decarbonated fraction is reduced from 100% down to 70%, and the CO production at fixed carbon oxidation is increased; this leads to increase the LCV of the produced gas. For a cold front, the decarbonation which was 20%, is totally avoided by adding CO2. Finely, experiments are proposed in the “reaction trailing” combustion mode, little known and implemented. This mode has the major interest to avoid the reactions of “Lower Temperature Oxidation” prejudicial for oil or gas yields in in situ process. Stable and repeatable experiments are realized with different oxygen fractions in feeding gas. The front temperature is directly linked to this parameter; the decarbonation is clearly limited in this mode of propagation. Two types of modeling are proposed. A mass and thermal balance based on simple analytical expressions enables to evaluate the front temperature and velocity. A numerical model developed by IMFT is based on convective/diffusive heat and mass transfer equations coupled with the oxidation reactions (into CO and CO2) and CaCO3 decarbonation is proposed. It describes in a very satisfactory way the experiments in the “reaction leading” mode with variation of the medium composition (first technique).

Les travaux de cette thèse portent sur le développement de nouvelles méthodologies de purification des peptides pharmaceutiques par chromatographie de partage centrifuge (CPC) dans le but de l'introduction de cette technique comme outil de R&D mais surtout de production en milieu industriel. Le caractère original de ces travaux porte essentiellement sur l'introduction de nouveaux systèmes de solvants et la mise au point de nouveaux procédés de purification en mode CPC co-courant. Les différents aspects liés à l'industrialisation des différents procédés de purification ont également été étudiés.La première partie des travaux a consisté en l'étude de quelques nouveaux aspects de l'intérêt de l'application du mode co-courant en chromatographie de partage centrifuge. Une méthodologie originale de purification des peptides tensioactifs non ioniques en mode CPC co-courant a été mise au point. Cette méthodologie a permis de résoudre les problèmes de perturbations hydrodynamiques et de perte de phase stationnaire engendrés par le caractère tensioactif de ces molécules et a été appliquée avec succès à la purification d'une cyclosporine modifiée douée d'une activité anti-virale et faiblement soluble dans les solvants usuellement utilisés en CLHP. Une étude fondamentale de l'effet du peptide sur le comportement hydrodynamique des deux phases lors de la séparation et la visualisation des modèles d'écoulement au sein de la colonne CPC a permis la mise en évidence du role de la ciclosporine modifiée dans la perturbation de la composition des phases du système chromatographique. D'autres aspects de l'intérêt du mode co-courant en CPC ont été étudiés lors de cette étude, notamment l'amélioration de la robustesse et de la résolution de la séparation.La seconde partie des travaux a porté sur le développement de nouveaux systèmes biphasiques de solvants particulièrement adaptés à la purification des peptides hydrophobes non-ioniques, notamment les intermédiaires de synthèse protégés, qui sont très faiblement solubles dans la plupart des solvants communs utilisés en chromatographie. Deux gammes quaternaire et quinaire de systèmes biphasiques de solvants, ainsi qu'un système biphasique ternaire ont été introduits. L'originalité de ces systèmes porte sur l'usage de solvants verts à fort caractère solvatant tel que le Methyl-THF et le cyclopentyl methyl ether (CPME). Les systèmes développés ont été efficacement utilisés pour la purification en CPC d'une exénatide protégée de 39 acides aminés et d'un peptide protégé de 8 acides aminés intermédiaire de la synthèse de la bivalirudine. Ces systèmes devraient être utiles pour une utilisation générale en CPC pour la séparation des peptides synthétiques hydrophobes libres ou protégés. / The work presented in this thesis deals with the development of new methodologies for the purification of pharmaceutical peptides by centrifugal partition chromatography (CPC) in order to introduce this technique as a tool for R & D but also in industrial production. The original character of this work relies on the introduction of new solvent systems and the development of new purification processes based on the co-current CPC mode. The different aspects of the process intensification and industrialization have also been studied.In the first part of the work, a study of some new aspects of the interest of the application of the stationary phase co-current mode in CPC is described. An original method for the purification of non-ionic tensioactive peptides in the co-current CPC mode was developed. This method has been successfully applied to the purification of a modified cyclosporine showing a therapeutic interest. This particular elution mode, taking advantage of the liquid nature of the stationary phase, appears to be an efficient solution to get round some hydrodynamic instabilities that sometimes appears during a purification intensification by CPC. A fundamental study of the effect of the peptide on the hydrodynamic behavior of the two phases in the separation and visualization of flow patterns within the CPC column allowed highlighting the role of the peptide in the disruption of phases composition of the chromatographic system. Other aspects of the interest of the co-current mode in CPC were investigated in this study, including the improvement of the efficiency and the resolution of the separation.The second part of the work focused on the development of new biphasic solvent systems particularly suitable for the purification of hydrophobic non-ionic peptides, including protected intermediates, which are very poorly soluble in the most common solvents used in chromatography. Two new scales of biphasic solvent systems showing a wide range of polarity and a ternary biphasic system were introduced to overcome solubility problems often encountered with synthetic hydrophobic protected peptides. The originality of these systems relies on the use of green solvents with high solvating character such as Methyl-THF and cyclopentyl methyl ether (CPME). The developed systems have been effectively used for the purification in CPC of a 39mer protected exenatide and and a 8mer protected peptide intermediate of bivalirudin synthesis.

Ce travail concerne l'étude thermohydraulique d'un écoulement d'hélium superfluide diphasique en conduite horizontale, comparable à celui mis en œuvre dans le refroidissement des aimants supraconducteurs du LHC au Cern. On montre que pour des vitesses de vapeur de quelques 3 à 4 m.s\mun, la phase liquide initialement stratifiée subit une atomisation qui se traduit par la présence d'un brouillard de gouttelettes transporté par la phase vapeur. Ceci a pu être montré en hélium superfluide comme en hélium normal sans différence majeure sur l'atomisation. Grâce à différents instruments et dispositifs de visualisation, plusieurs corrélations ont pu être mesurées entre la fraction de gouttelettes entraînées et la capacité frigorifique de l'écoulement diphasique, et ceci en fonction de paramètres expérimentaux comme le niveau liquide, la vitesse de la vapeur, ou encore sa densité.