A presente tese fornece uma revisão bibliográfica dos trabalhos mais importantes sobre as reduções catódicas e anódicas do grupo carbonila em aldeídos, cetonas, dicetonas, cetonas α, β-insaturadas, cetoácidos, cetoésteres, e ésteres α, &#946 -insaturados. São descritas as sínteses por nós efetuadas de 13 hidroxi e cetoésteres metílicos, a saber: mandelato , 4-carbometoxi, 4-cloro, 4-nitro e 4-metoximandelatos, α-fenil-β-hidroxibutirato, fenilglioxilato, 4-carbometoxi, 4-cloro, 4-nitro e 4-metoxifenilglioxilatos,benzilpiruvato e piruvato. A pureza desses compostos foi testada por meio de espectroscopia no I.V .e R.M.N., cromatografia de gás ou em camada delgada e, em alguns casos, por análise elementar. 4-nitrofenilglioxilato, 4-carbometoxifenilglioxilato e 4-carbometoximandelato, compostos ainda não descritos na literatura, foram caracterizados e analisados. O trabalho fornece as eletrólises, com eletrodos de platina em metanol, de 10 cetoésteres que incluem, além dos acima enumerados, o α -cetobutirato de metila, 4-cetopimelato de etila e o cetomalonato de etila. Os produtos de reação obtidos foram identificados por métodos cromatográficos e espectroscópicos. São apresentadas dois tipos de experiências eletrolíticas: as simples e as que foram acompanhadas em tempos periódicos pela análise cromatográfica, sendo as primeiras, em alguns casos, repetidas, variando-se o tempo da eletrólise. Os resultados obtidos demonstram que são reduzidos aos hidroxiésteres correspondentes os seguintes cetoésteres contendo anel aromático: fenilglioxilato, 4-cloro e 4-carbometoxifenilglioxilatos e benzilpiruvato, como também, os 2 cetoésteres alifáticos -α -cetobutirato e piruvato. Entretanto, verifica-se que tanto 4-nitro e 4-metoxifenilglioxilatos como cetomalonato e 4-cetopimelato não sofrem redução. Estes resultados comparados com os anteriores do nosso laboratório, permitem sugerir a seguinte ordem de velocidade da redução: α -cetovalerato > α-cetobutirato > piruvato > fenilglioxilato) > 4-clorofenilglioxilato > 4-carbometoxifenilglioxilato. São fornecidas provas de que a falta de reatividade de 4-nitrofenilglioxilato e cetomalonato e a diminuição de reatividade de 4-cloro e 4-carbometoxifenilglioxilatos, como também, de piruvato são devidas à existência do equilíbrio cetoéster-semiacetaléster nestes compostos, em metanol. Finalmente, é apresenta.da uma discussão do mecanismo da redução de cetoésteres que justificaria a diminuição de reatividade de fenilglioxilato em relação aos α-cetoésteres alifáticos e a falta de reatividade. de 4-cetopimelato e 4-metoxifenilglioxilatonilglioxilato. / The present work describes the syntheses of some aliphatic and aromatic α-hydroxy - and α-keto-methyl esters and reports the electrolyses of the latter, in methanol, at a platinum cathode Some simple electrolytic experiments, varying the experimental conditions as well as those in which the transformations occurring during the electrolyses were followed by gas chromatography, are described. The reactivities towards cathodic reduction are reported and the following order of the relative rate for the reduction is suggested: α-oxovalerate > α-oxobutyrate > pyruvate> phenylglyoxylate > 4-chlorophenylglyoxylate > 4-methoxycarbonylphenylglyoxylate .No reduction is found to occur with 4-methoxyphenylglyoxylate 4-nitrophenylglyoxylate or 4-oxopymelate .An explanation for these differences in reactivities is suggested on the basis of electronic effects, steric inhibition of coplanarity, and hemiacetal formation

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A tecnologia de células a combustível associada à crescente exigência de baixo impacto ambiental tornou-se bastante promissora no cenário mundial de energia. As células a combustível são, em princípio, dispositivos que convertem energia química diretamente em energia elétrica e térmica, possuindo, entretanto, uma operação contínua, graças à alimentação constante de um combustível. Particularmente, o negro de fumo Vulcan XC72 é usualmente empregado como suporte dos eletrocatalisadores, e alguns fatores como uma superfície acessível e área superficial suficientemente grande para uma máxima dispersão dos cristalitos dos eletrocatalisadores, além de tamanho dos poros, distribuição dos poros adequada e a presença de grupos funcionais na superfície do negro de fumo são considerados fundamentais para o desenvolvimento de materiais inovadores. Entretanto, o material denominado Vulcan XC72 ainda revela condições insuficientes para este fim. Este estudo consiste na preparação e caracterização físico-química de carbono funcionalizado por peróxido de hidrogênio e com cadeias poliméricas do tipo poliestireno sulfonado condutoras de prótons, visando sua posterior utilização como suporte de eletrocatalisadores para células a combustível tipo PEMFC e DMFC. Após a funcionalização do carbono, obteve-se uma melhora da dispersibilidade do negro de fumo em solução aquosa, efeito este benéfico para a preparação dos eletrocatalisadores. Observou-se também que os grupos funcionais e as cadeias poliméricas funcionaram como estabilizadores do crescimento dos cristalitos produzindo catalisadores mais homogêneos e com menor diâmetro médio dos cristalitos; e especialmente, no caso da funcionalização com cadeias poliméricas, obteve-se uma diminuição da queda ôhmica do sistema, referente à melhoria da transferência protônica. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foram produzidos eletrocatalisadores Pd/C, Au/C, PdAu/C, PdAuPt/C, PdAuBi/C e PdAuIr/C a partir do método de redução por borohidreto para oxidação eletroquímica de metanol, etanol e etilenoglicol. No método de redução por borohidreto, adiciona-se de uma só vez uma solução alcalina contendo borohidreto de sódio a uma mistura contendo água/2-propanol, precursores metálicos e o suporte de carbono Vulcan XC72. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados por espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e voltametria cíclica. A oxidação eletroquímica do metanol, etanol e etilenoglicol foi estudada por cronoamperometria utilizando a técnica do eletrodo de camada fina porosa. O estudo do mecanismo de oxidação eletroquímica do etanol foi estudado por meio da técnica de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) in situ. Os melhores eletrocatalisadores foram testados em células alcalinas unitárias alimentadas diretamente por metanol, etanol e etilenoglicol. Estudos preliminares mostraram que a composição atômica adequada para preparar catalisadores ternários é igual a 50:45:05. De acordo com os experimentos eletroquímicos em meio básico, o eletrocatalisador PdAuPt/C (50:45:05) apresentou a maior atividade para oxidação eletroquímica de metanol, enquanto que, nas mesmas condições, o PdAuIr/C foi mais ativo para oxidação do etanol e o PdAuBi/C mais ativo para a oxidação do etilenoglicol. Estes resultados indicam que a adição de ouro na composição dos eletrocatalisadores contribui para uma maior atividade catalítica dos mesmos. Os resultados de FTIR mostraram que o mecanismo da oxidação do etanol se processa de modo indireto, ou seja, a ligação CC não é rompida, formando acetato. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Daniel Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T19:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PerezRamirez_Alexander_M.pdf: 7908178 bytes, checksum: da4f2f9161aa37bf9c7ad6fba56639bb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho duas cavidades laser seladas de 13CO2 de diferente capacidade de sintonia (110MHz e 200MHz) foram montadas e caracterizadas para realizar estudos de espectroscopia de absorcção fotoacústica no infravermelho (IV) e de emissão laser no infravermelho longí?nquo (IVL) mediante a técnica de bombeamento óptico de moléculas polares. Utilizamos o modelo molecular vibro-roto-torcional para moléculas tipo metanol para assim entendermos as regras de seleção e de polarização envolvidas no bombeamento óptico para realizar os estudos de espectroscopia fotoacústica e a geração e caracterização de linhas laser IVL. Medidas espectroscópicas de absorção fotoacústica de três isótopos do metanol, na fase gasosa, foram obtidas mediante o bombeamento óptico na banda de emissão 9P do laser de 13CO2 com capacidade de sintonia de 110MHz. Os isótopos utilizados foram o 13CD3OH, CD3OD e o 13CD3OD. Os espectros para o 13CD3OD são obtidos, até onde sabemos, pela primeira vez. Obtivemos um total de 36 espectros de absorção fotoacústica os quais serviram de orientação para conseguirmos, com o bombeamento destas moléculas, a geração de 7 linhas laser IVL, que foram caracterizadas quanto ao seu comprimento de onda, sua dessintonia, pressão ideal de operacão, polaridade e intensidade relativas. Duas destas linhas obtidas são linhas novas. Já, os dados de polarização relativa e de dessintonia são novos, mesmo para as linhas já conhecidas / Abstract: In this work two 13CO2 sealed-off lasers cavities with different tuning range (110 MHz and 200MHz) were mounted and characterized to realize spectroscopy studies of infrared photoacoustic absorption and of far infrared (FIR) laser emission by the optical pumping technique of polar molecules. We used the vibra-roto-torsional molecular model for like methanol molecules to understand the selection and polarization rules involved in the optical pumping to achieve the photoacoustic spectroscopic and the generation and characterization of FIR laser lines. Spectroscopic measurements of photoacoustic absorption for three methanol isotopes, in gas phase, were obtained by the optical pumping with the 9P band of the 13CO2 laser with 110MHz of tuning range. The isotopes used were 13CD3OH ,CD3OD e o 13CD3OD. The spectrums for the 13CD3OD are obtained, to our knowledge, by the first time. We have obtained a total of 36 photoacoustic absorption spectra which served as a guide to succeed, by the pumping of these molecules, generation of 7 FIR laser lines, which were characterized according to its wavelength, its offset, ideal pressure of operation, polarity and relative intensity. Two of these lines obtained are new lines. The relative polarization and offset data are new, even for the already known lines / Mestrado / Física Atômica e Molecular / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Geasi Pavao Soares.pdf: 1815411 bytes, checksum: 61612e7538a8b3b21d0ba36d8facedc8 (MD5) Previous issue date: 2011-08-05 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / Study of oxidation of methanol and ethanol in acid medium, binary and ternary electrocatalysts based on platinum, rhodium and molybdenum supported on high surface area carbon prepared by alcohol reduction method. Was performed through the electrochemical techniques of cyclic voltammetry and chronoamperometry. The catalysts were characterized using transmission electron microscopy (TEM) and X-ray Diffraction (XRD). The results of TEM and XRD showed that the alcohol reduction method was very effective in the synthesis of catalysts, which are formed on the alloy series PtRh/C, and there is no alloying of the series PtMo/C. In the series PtRhMo / C can not be said whether or not formation of the league. The results of cyclic voltammetry and chronoamperometry showed that among the binary and ternary catalysts studied, PtRhMo/C (50:25:25) and PtRhMo/C (50:37,5:12,5) showed the best profile on the reactions of oxidation of ethanol and methanol, respectively. / Estudo da oxidação do metanol e do etanol, em meio ácido, sobre eletrocatalisadores binários e ternários à base de platina, ródio e molibdênio, suportados em carbono de alta área superficial, preparados pelo método da redução por álcool. Realizou-se através das técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica e cronoamperometria. Os catalisadores foram caracterizados usando-se microscopia eletrônica de transmissão (MET) e Difração de Raios X (DRX). Os resultados de MET e DRX mostraram que o método da redução por álcool se mostrou muito eficaz na síntese dos catalisadores, que há formação de liga na série PtRh/C, e que não há formação de liga na série PtMo/C. Na série PtRhMo/C não se pode afirmar se há ou não formação de liga. Os resultados de voltametria cíclica e cronoamperometria revelaram que entre os catalisadores binários e ternários estudados, o PtRhMo/C (50:25:25) e o PtRhMo/C (50:37,5:12,5) apresentaram o melhor perfil diante das reações de oxidação eletroquímica do etanol e do metanol, respectivamente.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaldyr de Jesus.pdf: 960775 bytes, checksum: 15b1d54e03bab9da8818d65bfa95a1e8 (MD5) Previous issue date: 2006-07-14 / This work presents oxygem reduction reaction (ORR) studies on platinum (Pt/C) and platinum-chromium alloys containing 50% (PtCr/C) or 70% in chromium (Pt3Cr) dispersed on high surface area, in acid aqueous solutions with and without metanol, with cyclic voltammetry, chronoamperometry and rotating disk electrode techniques. Electrochemical measurements have been also performed in a direct methanol unit fuel cell. The electrocatalysts were characterized by energy dispersive X-ray (EDX) and X-ray diffraction (XRD) analyses. The ORR studies in absence of methanol in solution showed that chromium adittion does not change the reaction mechanism observed on the Pt/C and the electrocatalytic activity increases in the order PtCr/C < Pt/C < Pt3Cr/C. Such increase was attributed to a favourable interatomic distance for O2 dissociative adsorption. The alloys showed higher tolerance to methanol presence in solution than Pt, mainly the PtCr electrode due to smaller amount of active sites to methanol adsorption with respect to Pt. In solutions containing low concentration of methanol, the ORR mechanism was not affected by methanol presence. The polarization curves recorded with the unit cell showed that na increase in temperature results in an increase in the electrocatalitic activity of the anode, as well as na increase in methanol diffusion through the Nafion® membrane with consequent cathode depolarization. Furthermore, the system containing Pt3Cr/C as cathodic electrode material presented the best electrochemical performance, with power densities of ~ 55 mW cm-2, in contrast to ~ 40 mW cm-2 for the unit cell with Pt/C cathode and ~ 20 mW cm-2 with PtCr/C. / This work presents oxygem reduction reaction (ORR) studies on platinum (Pt/C) and platinum-chromium alloys containing 50% (PtCr/C) or 70% in chromium (Pt3Cr) dispersed on high surface area, in acid aqueous solutions with and without metanol, with cyclic voltammetry, chronoamperometry and rotating disk electrode techniques. Electrochemical measurements have been also performed in a direct methanol unit fuel cell. The electrocatalysts were characterized by energy dispersive X-ray (EDX) and X-ray diffraction (XRD) analyses. The ORR studies in absence of methanol in solution showed that chromium adittion does not change the reaction mechanism observed on the Pt/C and the electrocatalytic activity increases in the order PtCr/C < Pt/C < Pt3Cr/C. Such increase was attributed to a favourable interatomic distance for O2 dissociative adsorption. The alloys showed higher tolerance to methanol presence in solution than Pt, mainly the PtCr electrode due to smaller amount of active sites to methanol adsorption with respect to Pt. In solutions containing low concentration of methanol, the ORR mechanism was not affected by methanol presence. The polarization curves recorded with the unit cell showed that na increase in temperature results in an increase in the electrocatalitic activity of the anode, as well as na increase in methanol diffusion through the Nafion® membrane with consequent cathode depolarization. Furthermore, the system containing Pt3Cr/C as cathodic electrode material presented the best electrochemical performance, with power densities of ~ 55 mW cm-2, in contrast to ~ 40 mW cm-2 for the unit cell with Pt/C cathode and ~ 20 mW cm-2 with PtCr/C.

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Antonio Fernandes.pdf: 992758 bytes, checksum: 0056f421b07eb8b8dcd8be248dd30af2 (MD5) Previous issue date: 2012-04-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The electrocatalytic activities of trimetallic catalysts based on platinum, tin and molibdenum, dispersed on Vulcan XC-72 carbon using an alcohol reduction method, were investigated for methanol and etanol oxidation reactions in acid solutions, with cyclic voltammetry, steady-state polarization curves and chronoamperometry. Among the catalysts Pt8Sn1Mo1/C, Pt7Sn1,5Mo1,5/C e Pt6Sn2Mo2/C investigated, the best performance was recorded on Pt6Sn2Mo2/C for the electrooxidation of metanol, as well as ethanol. In addition, such results when compared with those obtained on Pt/C sintesized by the same procedure, as well as on Pt/C-ETEK commercial sample, showed the higher electrocatalytic activity of the Pt6Sn2Mo2/C catalyst. / As atividades eletrocatalíticas de catalisadores trimetálicos à base de platina, estanho e molibdênio, suportados sobre o carbono Vulcan XC-72 pelo método de redução por álcool foram investigadas frente às reações de oxidação de metanol e de etanol, em soluções aquosas ácidas, com as técnicas de voltametria cíclica, curva de polarização de estado estacionário e cronoamperometria. Entre os catalisadores pesquisados Pt8Sn1Mo1/C, Pt7Sn1,5Mo1,5/C e Pt6Sn2Mo2/C, o melhor desempenho foi registrado com o Pt6Sn2Mo2/C, tanto para a eletrooxidação de metanol quanto de etanol. Além disso, mesmo quando comparado com os resultados obtidos sobre o catalisador Pt/C sintetizado pelo mesmo método quanto sobre uma amostra comercial da ETEK (Pt/C-ETEK), a atividade do catalisador Pt6Sn2Mo2/C mostrou-se superior.

A dissertação está dividida em duas partes. A primeira trata da eletroquímica fundamental utilizando líquidos iônicos como eletrólito suporte e molécula de estudo. São abordados os fenômenos de estabilidade anódica e catódica, com ênfase no mecanismo de degradação do líquido. Além disso, é apresentado um estudo sobre a oxidação eletrocatalítica de hidrogênio nesse ambiente. Quanto a esse aspecto são abordados aspectos mecanísticos e físico-químicos da reação. Técnicas eletroquímicas, modelagem e simulações numéricas foram utilizadas para investigação e hipotetização dos processos. A segunda parte da dissertação consiste do estudo da interação entre óxidos de platina e alguns compostos orgânicos (ácido fórmico, metanol e etanol). O estudo foi realizado em termos da evolução do potencial de circuito aberto com acompanhamento das espécies reativas através da espectroscopia de infravermelho in situ. Os dados obtidos são analisados sob a luz dos conhecimentos levantados pela área de eletrocatálise e sistemas dinâmicos. Modelagem e simulação do sistema permitiram o entendimento do papel individual das diversas etapas envolvidas sobre o comportamento geral do sistema. / This dissertation is divided on two parts. The first one deals with fundamental electrochemistry employing an ionic liquid as supporting electrolyte and as a subject of study by itself. Phenomena like the anodic and cathodic stability of the liquid, emphasizing its degradation mechanism is presented. It is also shown a study of the electrocatalytic oxidation of hydrogen in this environment. For this case, efforts were made to unravel mechanistic aspects of the reaction, as well as physical chemical features. Electrochemical techniques and numerical simulations were used for investigation and understanding of that system. The second part presents a study of the interaction between platinum oxides and some organic compounds, namely: formic acid, methanol and ethanol. The study was performed under open circuit conditions by following the temporal evolution of the potential and also the concentration of some chemical species by using in situ infrared spectroscopy. Data were analyzed under the guide of knowledge constructed by the fields of electrocatalysis and dynamical systems. Modelling and simulation allowed understanding the individual role of the various participants species on the global behavior of the system.

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Johana Rincones Pérez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:47:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_BrunoVazde_D.pdf: 5827031 bytes, checksum: c9ff7bf065563150ef6ea14b5630ca52 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O fungo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa é o agente causador da vassoura-de-bruxa do cacaueiro, doença que se tornou um dos principais problemas fitopatológicos do Brasil. O fungo possui duas fases de vida, biotrófica e necrotrófica, as quais estão associadas aos sintomas de vassoura-verde e vassoura-seca, respectivamente, durante a progressão da doença. Em vista dos grandes prejuízos econômicos causados pela vassoura-de-bruxa, foi iniciado o Projeto Genoma Vassoura-de-Bruxa, cujo objetivo é a decodificação genética do fungo com o intuito de identificar genes candidatos que possam estar relacionados ao estabelecimento e à progressão da doença para serem caracterizados. M. perniciosa é capaz de utilizar metanol como fonte única de carbono. Na maioria dos organismos estudados, a enzima metanol oxidase (MOX) é a responsável pelo metabolismo de metanol através do metabolismo peroxissomal, à qual também está associada uma catalase (CAT). Em plantas, uma das principais fontes de metanol é a pectina presente na estrutura da parede celular vegetal. Algumas espécies de fungos fitopatogênicos tem a capacidade de secretar oxalato como produto da enzima oxaloacetato acetilhidrolase (OAH), o qual é capaz de quelar íons cálcio da estrutura das pectinas, deixando-as vulneráveis ao ataque de enzimas que degradam a parede celular vegetal. Dentre essas enzimas, encontra-se a pectina metilesterase (PME), a qual é capaz de desmetilar as pectinas, liberando metanol. Como M. perniciosa possui em seu genoma sequências com similaridade a mox, cat, pme e oah, formulamos uma hipótese, segundo a qual M. perniciosa seria capaz de degradar o metanol proveniente das pectinas, através de um metabolismo peroxissomal, durante sua interação com o cacau na vassoura-de-bruxa. De fato, M. perniciosa é capaz de secretar oxalato, formando cristais de oxalato de cálcio. Nossos resultados sugerem fortemente que M. perniciosa utiliza o metanol proveniente das pectinas durante a vassoura-de-bruxa; no entanto, esse processo se daria através de um metabolismo extracelular, visto que M. perniciosa produz uma MOX e CAT extracelulares, e não através do metabolismo peroxissomal como inicialmente proposto. Além disso, M. perniciosa possui outras catalases, as quais se apresentam diferencialmente expressas nas diferentes fases do ciclo de vida do fungo e em diferentes estágios da progressão da vassoura-de-bruxa. Por fim, apresentamos uma análise preliminar do secretoma de M. perniciosa / Abstract: The hemibiotrophic basidiomycete fungus Moniliophthora perniciosa is the causal agent of Witches' broom disease (WBD) in cacao. M. perniciosa is classified as a hemibiotrophic pathogen and presents two morphologically distinct life phases, biotrophic and necrotrophic, that are correlated with the green broom and dry broom symptoms, respectively, during the progression of WBD. The introduction of WBD in Bahia, the main Brazilian cacao-producing state, reduced the cacao production drastically and Brazil has become a net importer of cacao in order to supply the national chocolate industry. Due to the extreme losses in cacao production, the Witches' Broom Genome Project was initiated to decode the M. perniciosa genome and, based on the data acquired, select genes that could be relevant during the progression of WBD for characterization. M. perniciosa is able to grow in methanol as the sole carbon source. In methylotrophic yeasts and other methanol-degrading organisms, a methanol oxidase (MOX) is the key enzyme in methanol metabolism and it is also related to a catalase (CAT); both MOX and CAT characterize a peroxisomal metabolism. In plants, one of the main sources of methanol is the pectin present in the plant cell walls. Many phytopathogenic fungal species produce oxalate, a product of the enzyme oxaloacetate acetyl hydrolase (OAH), which removes calcium ions bound to pectin to produce calcium oxalate crystals, thus exposing the host cell walls to plant cell wall-degrading enzymes (PCWD) of fungal origin. One of the main PCWDs is pectin methylesterase (PME), an enzyme that removes the methyl ester radicals from esterified pectin, releasing methanol. As M. perniciosa possesses mox, cat, oah and pme on its genome, we hypothesized that M. perniciosa would utilize a peroxisomal metabolism to metabolize the methanol released from the pectin demethylation in WBD. Indeed, M. perniciosa secretes oxalate, thus producing calcium oxalate crystals. Our data strongly suggest that M. perniciosa able to utilize the methanol released from pectin demethylation; however, this metabolism is probably extracellular due to the presence of secreted MOX and CAT. Moreover, M. perniciosa possesses other cats, which are differentially expressed in vitro and in planta. Finally, we present a preliminary analysis of M. perniciosa secretome / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular

Ce travail de thèse a pour objectif le développement et l'optimisation d'une nouvelle configuration de bioréacteur à membranes (BRM) pour l'hydroxylation efficace et sûre du méthane par la bactérie Methylosinus trichosporium OB3b. Ce BRM couple un bioréacteur à deux contacteurs membranaires gaz/liquide macroporeux qui alimentent en continu chaque substrat gazeux (méthane et air) sans générer de bulle dans la suspension bactérienne, évitant ainsi la formation d'un mélange gazeux méthane/air explosif. Dans un premier temps, la faisabilité et la reproductibilité de ce nouveau bioprocédé de conversion du méthane en méthanol ont été démontrées. D'une part, la productivité moyenne obtenue dans ce BRM (75 ± 25 mg méthanol.(g cellules sèches)-1.h-1) est près de deux fois meilleure que celle obtenue dans un réacteur fermé conduit dans les mêmes conditions que le BRM, traduisant un transfert de masse gaz-liquide accru dans le BRM. D'autre part, la productivité obtenue dans ce nouveau BRM est similaire aux meilleures productivités reportées dans la littérature pour des réacteurs alimentés avec un distributeur de gaz à bulles et près de 35 fois meilleure que celle reportée pour le seul autre BRM (à membranes denses) présent dans la littérature. Dans un second temps, le suivi cinétique de l'activité intrinsèque hydroxylante du biocatalyseur a permis de vérifier que l'arrêt de production du méthanol qui est observé après 14 h de réaction correspond à une perte quasi-totale de l'activité du biocatalyseur. Plusieurs essais ont été réalisés pour appréhender les facteurs pouvant avoir une influence sur l'activité hydroxylante de la bactérie, en vue de trouver le moyen d'augmenter le temps de production. Ces essais ont mis en évidence que l'arrêt de production est dû à la fin de vie du biocatalyseur. En parallèle à ces études, dans l'objectif de régénérer le cofacteur NAD nécessaire à la réaction d'hydroxylation de manière économique et in situ, des essais ont été conduits avec un système bio-électrochimique innovant (biocathode) visant à remplacer les électrons d'un donneur d'électrons (formiate) par ceux d'un métal faiblement polarisé. Ces essais ont montré l'incapacité de ces bactéries à utiliser les électrons d'une électrode dans les conditions de la réaction. / This work aimed to develop and optimize a new configuration of membrane bioreactor (MBR) for an efficient and safe methane hydroxylation by the Methylosinus trichosporium OB3b bacterium. This BRM couples a bioreactor with two gas/liquid macroporous membrane contactors supplying continuously each gaseous substrate (methane and air) without generating any bubble in the bacterial suspension, avoiding thus the formation of an explosive methane/air gas mixture. In the first step, the feasibility and the reproducibility of this new bioprocess for the conversion of methane into methanol was demonstrated. In the one hand, the average productivity achieved in the MBR (75 ± 25 mg methanol.(g dry cell)-1.h-1) is twice higher than that obtained in a batch reactor operated with the same conditions, highlighting an increased mass transfer in the MBR. In the other hand, productivity obtained in this MBR is similar to the best productivities reported in the literature for reactors (either fed-batch or continuous) using gas bubble spargers and about 35-times better than the one reported for the only other MBR (with dense membranes) present in the literature. Secondly, a kinetic monitoring of the intrinsic hydroxylating activity of the biocatalyst confirmed that the methanol production stop observed after 14 hours of reaction matched a quasi-total loss of the biocatalyst activity. Several trials were conducted to understand the factors which may influence the bacterial hydroxylating activity, in order to find a way to increase the production time. These trials put in evidence that the production stop is caused by the end of life of the biocatalyst. In parallel to these studies, aiming to regenerate the NAD cofactor required for the reaction by a cheap and in situ way, several tests were conducted with an innovative bio-electrochemical device (biocathode) to replace the electrons from an electron donor (formate) by those from a weakly polarized metal. These trials showed the inability of this bacterium strain to use electrons from an electrode in the conditions of the reaction.