Ces travaux ont consisté à développer un procédé de traitement biologique des eaux contaminées en produits phytosanitaires (PF) issues du lavage des matériels de pulvérisation de PF. Ce procédé s’appuie surl’inoculation d’une culture bactérienne mixte sélectionnée et d’un matériau sorbant constitué de rafles de maïs broyées.Tout d’abord, un mélange modèle de PF,constitué de 6 herbicides, 3 fongicides et 1 insecticide, a été créé. Après avoir mis au point la production de l’inoculum en présence de ce mélange et étudié les propriétés sorbantes des rafles de maïs, les paramètres de traitement ont été définis à petite échelle de laboratoire et validés en réacteur.Finalement, le procédé développé est un traitement en réacteur batch séquentiel de 28 jours qui permet de réduire de plus de 50 % la masse initiale des PF du mélange modèle. Malgré la réduction des teneurs en PF, la phytotoxicité due aux résidus d’herbicides des effluents traités est encore trop élévée et ne permet pas de valider l’épandage sur un lit planté de roseaux comme post-traitement de la fraction liquide. / Aim of this work was to treat effluentsobtained from rinsing pesticide (PF) spraying equipments by developing biological treatment process into bioreactor with selected mixed bacterial culture and adsorption support consisting of crushed corn cobs. First, a model PF mixture was designed to represent agriculturaleffluents at watershed scale. This mixture was composed by 6 herbicides, 3 fungicides and 1 insecticide. Then, inoculum production under PF pressure was developed and sorption properties of corn cobswere investigated. Process parameters were defined at small-scale laboratory and validated into bioreactors. Thus, developed processwas a28 days sequential batch reactortreatment, which reduced more than 50% of molecules weight of model mixture.Despite of this process significantely reduced treated effluents PF contents, remaining phytotoxicity due to herbicide residues failed validation of their post-treatment on a bed planted with reeds.

Le glycérol, principal coproduit de l’industrie du biodiesel (10% massique), représente un solvant et un réactif d’un grand intérêt pour la chimie verte. La déshydratation du glycérol en acroléine est une voie intéressante pour sa valorisation. En effet, cet aldéhyde constitue une molécule plate-forme pour de nombreuses applications. En revanche, il s’agit d’un produit instable, toxique et inflammable, ce qui rend sa manipulation et sa manutention particulièrement dangereuses. Cette difficulté peut être surmontée par une transformation in-situ de l’acroléine formée par déshydratation du glycérol, telle que la réaction de Skraup pour la synthèse de la quinoléine à partir du glycérol et de l’aniline. Le noyau quinoléique se trouve dans des alcaloïdes de plantes médicinales et constitue un composant structurel essentiel de nombreux produits pharmaceutiques. Vu l’intérêt de ces molécules, la réaction de Skraup pour la synthèse des quinoléines s’avère un choix intéressant. Cependant, cette réaction a souvent lieu dans des conditions dures, notamment en utilisant l’acide sulfurique comme solvant, en présence d’un agent oxydant souvent toxique, à hautes températures (T>150°C) pendant plusieurs heures.D’autre part, le chauffage par micro-ondes représente une technologie intéressante capable d’offrir un chauffage volumique efficace du milieu réactionnel, et de réduire les dépenses énergétiques du processus dues aux pertes thermiques et au temps de réaction relativement long. Cette technologie alternative, couplée à l’axe de valorisation du glycérol, représente une voie intéressante de développement pour la chimie verte, et pour l’intensification de procédés plus surs et durables. Dans ce contexte, Le travail présenté dans ce mémoire s’intéresse à la synthèse de quinoléines via la réaction de Skraup en utilisant une technologie alternative de chauffage : les micro-ondes. Une procédure expérimentale plus «verte» est mise au point. A l’échelle du laboratoire, un processus expérimental de synthèse des quinoléines via la réaction de Skraup a été mis au point. A partir de cette étude, l’intensification du procédé à l’échelle pilote a été réalisée. Un réacteur micro-ondes fonctionnant en batch et en continu a été conçu et installé. Le pilote développé permet d’étudier la réaction de Skraup dans les conditions de température et de pression nécessaires. / Glycerol, the main byproduct of the biodiesel industry (10% w/w), is a solvent and a reagent of great interest for green chemistry. Glycerol dehydration to acrolein is an interesting way for its valorization. Indeed, this aldehyde is a platform molecule for many applications. However, it is an unstable, flammable and toxic product, which makes its handling and storage particularly dangerous. This difficulty can be overcome by in-situ conversion of acrolein resulting from glycerol dehydration, such as Skraup reaction for quinoline synthesis starting from glycerol and aniline. Quinoline moiety is found in alkaloids medicinal plants and is an essential structural component of many pharmaceuticals. Since the importance of these molecules, Skraup reaction for the synthesis of quinolines is an interesting choice. However, this reaction requires often harsh conditions, by using sulfuric acid as solvent, in the presence of a toxic oxidizing agent, at high temperatures (T > 150 °C) for several hours.Moreover, microwave irradiation is an interesting technology for chemistry since it can heat homogeneously and quickly a reaction mixture, which can reduce process energy costs resulting from thermal losses and relatively long reaction time. This alternative technology, coupled with glycerol valorization axis, is an interesting development way for green chemistry, and for intensification of safer sustainable processes. In this context, this thesis focuses on the quinolines synthesis via Skraup reaction using an alternative heating technology: microwaves. A greener experimental procedure was developed. At laboratory scale, a greener experimental procedure for quinolines synthesis via Skraup reaction was proposed. On the basis of this investigation, the intensification of a microwave pilot scale apparatus was studied. A microwave reactor operating in batch and continuous conditions was designed and installed. The developed device allowed us to perform the Skraup reaction in the required temperature and pressure conditions.

Ce travail de thèse concerne l’élaboration et l’optimisation d’un procédé de synthèse par extrusion réactive de polyesters aliphatiques par polycondensation de l’acide sébacique avec le 1,6-hexanediol. L’utilisation des polyesters est un secteur en constante augmentation depuis ces dernières années notamment avec l’utilisation du poly(éthylène téréphtalate) dans des applications d’emballages. Cependant, la synthèse de ces polymères est basée sur des réactions de polycondensations dont les cinétiques sont classiquement assez lentes ce qui entraîne des durées de synthèse longues et in fine assez couteuses. Le but de cette étude est la mise en place d’un procédé continu par extrusion réactive qui permettrait de réduire les durées de synthèse (moins d’une heure) et d'obtenir de hautes masses molaires compétitifs. Dans un premier temps, l’étude porte sur la synthèse en réacteur d’un polyester dît modèle : le poly(hexaméthylène sébaçate). La détermination des conditions optimales de synthèse de ce polyester en réacteur permet de mettre à jour les catalyseurs et leur quantité nécessaire pour obtenir de hautes masses molaires. Une deuxième partie de ce travail de thèse a ensuite été basé sur le transfert des connaissances acquises en réacteur au procédé d'extrusion réactive. Enfin, l’optimisation de l’ensemble des paramètres de la synthèse du polyester modèle et des conditions d’extrusion (profil de vis, profil de température, vitesse des vis…) a permis la synthèse de poly(hexaméthylène sébaçate) dont les masses molaires sont très proches de celles obtenues en réacteur et qui laisse entrevoir un développement très prochain de ce nouveau procédé au niveau industriel. / This PhD thesis is about a new way to synthesis aliphatic polyesters based on hexanediol and sebacic acid by making use of reactive extrusion. Polyesters use have increased each year from the last fifty years, especially the poly(ethylene terephthalate) (PET) for packaging applications. However, polyesters are made from polycondensations, chemical reactions that require a lot of time to obtain high molar mass. The goal of this study is to create and optimise a new synthesis process by reactive extrusion to reduce drastically the synthesis time from several hours to a couple of minutes to obtain the same polyester than the classical process. This thesis is split into two big parts. The first one is the optimisation of the synthesis of the polyester used for the study: the poly(hexamethylene sebacate). Catalysts and synthesis conditions are discussed to draw the scheme of the synthesis in the classical process making used of batch reactors. The second step is the transposition of the synthesis to reactive extrusion. Optimisations of all extrusion conditions (screw profile, temperature range, screw speed…) are performed to obtain a poly(hexamethylene sebacate) with molar mass close to the ones made by batch reactor. This new process make the development of new polyesters faster than before and will allow some new materials based on these polymers.

La liqueur noire, sous-produit de l’industrie papetière, est convertie par un processus hydrothermal. Elle a été choisie pour son contenu élevé en eau (80 wt%), matière organique (14 wt%) et minéraux (6 wt%) qui font d'elle une biomasse à haute valeur ajoutée bien qu'encore peu exploitée. L'étude en batch, balayant une large gamme de température (350°C-600°C), permet d'identifier deux flux sortant : une proportion d'hydrogène élevée dans la phase gazeuse (600°C), ainsi qu'une phase solide, appelée coke, générée quelques soient les conditions opératoires utilisées. La génération de solide modifie la composition du milieu réactionnel en procédé batch et peut poser problème en cas de transposition en réacteur continu. Il est donc important de comprendre sa formation pour pallier ces verrous. L'analyse du résidu montre qu'à 350°C, pour des temps de réaction courts (<2h), de microparticules carbonées se forment. Leur taille est influencée par les vitesses de montée et descente en température. Pour des températures plus hautes, le solide ne présente pas d'intérêt morphologique et sa proportion massique augmente avec la température. Ainsi, une production d'hydrogène significative s'accompagnera d'un dépôt solide dans le réacteur. Une étude catalytique a donc été menée en vue d'augmenter la quantité d'hydrogène et de diminuer la formation de coke tout en travaillant à plus basse température. Cette étude, menée à 350°C et 450°C, montre que les réactions d'hydrogénation et d'oxydation mises en jeu par le catalyseur conduisent aux résultats escomptés. La conversion de molécules modèles de la liqueur noire, menée dans les mêmes conditions d'expériences, a permis d'appréhender les mécanismes majeurs mises en jeu lors de la conversion hydrothermale. Les microparticules à 350°C peuvent être valorisées. Cependant, le changement de taille et de morphologie au cours du temps interroge sur la possibilité de passer en réacteur continu. La formation de solide peut être évitée à partir de 450°C en présence de catalyseur, favorisant en parallèle la production d'hydrogène. De ce fait, ce travail de thèse aborde les verrous scientifiques, techniques et technologiques liés à la conversion hydrothermale de la liqueur noire et notamment de la formation du solide, en présence ou non de catalyseur. / Black liquor, a by-product of paper industry, is converted by hydrothermal process. It was chosen for its high water content (80 wt%), organic material (14 wt%) and minerals (6 wt%) that make it a high-value biomass while still untapped. The study in batch, screening a wide temperature range (350°C-600°C), used to identify two outgoing flows: a high proportion of hydrogen in the gas phase (600°C) and a solid phase, called coke, generated regardless the operating conditions used. The generation of solid changes the composition of the reaction medium in batch process and can be problematic in case of transposition in continuous reactor. Thus it is important to understand its formation to overcome these obstacles. Analysis of the residue shows that at 350°C, for short reaction times (< 2h), carbonaceous micro-particles are formed. Their size is influenced by the temperature rates of rise and fall. For higher temperatures, the solid is of no morphological interest and its weight proportion increased with temperature. Thus, a significant production of hydrogen will be associated with a solid deposit in the reactor. A catalytic study was conducted to increase the amount of hydrogen and reduce the formation of coke while working at lower temperature. This study, conducted at 350°C and 450°C, shows that hydrogenation and oxidation reactions involved with the catalyst, lead to the expected results. Converting models molecules of black liquor, conducted with the same experimental conditions, helped to understand the major mechanisms involved during the hydrothermal conversion. The micro-particles at 350°C can be valorized. However, the change in size and morphology over time wondered about the possibility of implement in continuous reactor. The solid formation can be prevented from 450°C in the presence of catalyst, favoring in parallel hydrogen production. Therefore, this thesis deals with scientific, technical and technological locks related to hydrothermal conversion of black liquor and especially the solid formation, with or without catalyst.