L'enjeu de cette recherche est l'étude des couches tampons CeO2 et La2Zr2O7 pour supraconducteurs destinés au transport de l'énergie. Nous avons utilisé des méthodes douces et peu onéreuses pour l'élaboration des couches CeO2/SrTiO3 et La2Zr2O7/LaAlO3 tel que la méthode MOD (Metal Organic Deposition) qui s'avère bien adaptée pour la fabrication des couches tampons pour les supraconducteurs déposés (coated conductors). La comparaison de différents précurseurs de Cérium a été faite dans le but d'obtenir le précurseur adéquat pour le processus MOD. Le spin coating a été utilisé pour faire des dépôts de solution de précurseurs Ce(EH)3 et LZ(propionique) sur différents substrats. Les analyses thermogravimétriques des différents précurseurs ont permit la détermination du mode de décomposition (perte de masse en fonction de la température), d'estimer l'humidité absorbée par les précurseurs, de déterminer la température de cristallisation de l'oxyde et de discuter de la nature mixte ou pas du proprionate de lanthane-zirconium. L'analyse de microstructure et de la texture des films CeO2 et La2Zr2O7 est faite par diffraction des rayons X (balayages -2, -scan, -scan et figures de pôles). L'AFM et le MEB ont permis d'étudier la rugosité, la topologie et la morphologie de la surface. Le traitement thermique des couches tampons Ce(EH)3/SrTiO3 et (La(prop)3+ Zr(prop)4)/LAO sous différentes atmosphères nous a permis de différentier la croissance poly cristalline de la croissance épitaxiale. L'élimination du carbone résiduel dans les joints de grains bloquant la croissance des grains a été réalisée par le contrôle de la pression partielle d'oxygène lors du palier de cristallisation ; cette étape permet d'améliorer la texture des couches tampons. La vitesse de montée en température a une influence sur la nucléation dont l'influence a été étudiée. L'augmentation de la vitesse de montée favorise la nucléation hétérogène et diminue le nombre de nucléus, favorisant la naissance de grains épitaxiés plus gros. Finalement, on a réalisé des multicouches CeO2/La2Zr2O7/LaAlO3 et YBaCuO/CeO2/YSZ/IBAD pour valider les différents résultats obtenus.

De nombreux gestes médicaux utilisent des aiguilles. Il est proposé une solution de principe pour contrôler la trajectoire d’une aiguille lors son insertion. Ce contrôle de trajectoire permet d’éviter des obstacles et atteindre une cible avec plus de précision. La solution de principe proposée repose sur l’utilisation des alliages à mémoires de forme de type Nickel-Titane (NiTi) et des traitements thermiques localisés. Une méthode expérimentale originale pour caractériser les alliages NiTi est développée. Cette méthode repose sur l’utilisation d’un dispositif expérimental permettant de faire des mesures et analyses mécaniques dynamiques (DMA) lors d’un essai de traction ou au cours d’un balayage en température sous contrainte. Ces mesures DMA ont permis de détecter les nombreux phénomènes présents dans ces alliages : élasticité, transformation de phase, réorientation,localisation, plasticité. Les résultats des mesures effectuées sur un fil commercial de NiTi sont présentés et analysés. L’analyse de l’évolution du module de conservation a permis de mettre en évidence les différentes séquences de transformation et de définir les domaines d’existence des phases en fonction de la contrainte et de la température. Des valeurs de modules d’élasticité de l’austénite, de la martensite et de la phase R sont proposées. Enfin,des modèles d’évolution du module de conservation lors d’un essai de traction et d’un balayage en température sous contrainte sont proposés. Une dernière partie concerne l’étude des effets des traitements thermiques sur un fil NiTi étiré à froid. Une gamme de traitements thermiques a été réalisée sur un fil NiTi. Les propriétés thermomécaniques ont été investiguées à la fois par des essais de traction isothermes et des mesures DMA en balayage en température sous contrainte. / Many medical procedures use needles. A solution is proposed to control and modifyneedle trajectory during its insertion. This steerable needle must be able to avoid anobstacle and reach the target with more accuracy. The solution uses Nickel Titanium(NiTi) shape memory alloy. A new experimental method is proposed to characterize NiTiwires. This method is based on experimental device wich allows to perform DynamicMechanical Analysis (DMA) during a tensile test or during a temperature sweep understress. DMA measurements can detect many phenomena : elasticity, phase transformation,reorientation, plasticity. Results for a commercial NiTi wire are presented and analyzed.Storage modulus evolution analysis shows multistage phase transformations for which thestress-temperature diagram has been established. Values of elastic modulus are determinedfor austenite, martensite and R phase. Estimation models are proposed to determinestorage modulus evolution during tensile test with DMA and temperature sweep understress with DMA. The last part of this work studies the effect of heat treatment on acold worked Niti wire. A range of heat treatments was performed. Thermomechanicaltreatment effects were investigated both with tensile tests and temperature sweeps understress with DMA.

Les matériaux de type graphène suscitent depuis une dizaine d’années un grand engouement de la part de la communauté scientifique en raison de leurs propriétés remarquables. Les mousses de graphène, notamment, offrent la restitution d’une partie des propriétés du graphène combinée à une surface accessible élevée, et sont particulièrement intéressantes dans certains domaines d’application tels que l’énergie. Ce travail de thèse s’attache à l’étude de l’élaboration de mousses graphéniques par voie solvothermale, une méthode originale qui consiste en une réaction solvothermale entre un alcool et du sodium métallique, suivie par un traitement thermique. L’étude des produits issus de la réaction solvothermale ainsi que de la pyrolyse sous azote a été menée à l’aide de techniques de caractérisation complémentaires et multi-échelles : des mécanismes de formation du composé solvothermal ainsi que des mousses graphéniques ont pu être proposés. Les conditions optimales de pyrolyse ont également été déterminées, et permettent l’obtention d’une mousse de graphène possédant une grande qualité structurale et une surface accessible élevée. Par ailleurs, plusieurs traitements post-élaboration ont été mis en place : un recuit sous vide, en particulier, améliore sensiblement la qualité structurale et la pureté des échantillons. Enfin, l’étude de la modification des propriétés physico-chimiques des mousses à travers la chimie de l’intercalation des matériaux carbonés a été effectuée. Des films de graphène ont pu être préparés à partir des mousses intercalées et leurs propriétés électriques ont été évaluées / Graphene-based materials have attracted a great interest these last years, due to their outstanding properties. In particular, graphene foams offer a part of the properties of graphene, combined with a high surface area: they show great potentiality in some application domains such as energy. This thesis work is focused on the elaboration of graphene foams by a solvothermal-based process, an original method involving a solvothermal reaction between an alcohol and sodium, followed by a thermal treatment. The study of the compounds produced by the solvothermal reaction and the pyrolysis under a nitrogen flow was lead through multi-scale and complementary characterization techniques: mechanisms of formation of the solvothermal compound and graphenic foams have been proposed. The optimal conditions of pyrolysis were also determined, and provide the obtaining of graphene foams with a high structural quality and a large specific surface area. Furthermore, some types of post-elaboration treatments were carried out: notably, a vacuum annealing significantly improves the structural quality and the purity of the samples. Lastly, the modification of the physico-chemical properties of the foams through the chemistry of carbon materials intercalation has been studied. Graphene films were prepared from the intercalated foams and their electrical properties were evaluated

Ce travail est une contribution à une étude de recherche et développent, proposée par Hydro Aluminium, dans le domaine des mécanismes d'endommagement de filières d'extrusion et. L'originalité du travail de thèse est basée sur le développement d'un alliage Inconel 718 optimisé pour l'application spécifique de filière d’extrusion, ce qui représente un saut technologique dans l'emploi de ce superalliage dans le domaine des outils. L'impact des paramètres du procédé d'extrusion, appelés paramètres extrinsèques, - tels que la vitesse d'extrusion, la longueur de billette, le chargement thermo-mécanique - sur le comportement mécanique du matériau a été analysé. Les cycles traction-compression sont simulés à l'aide d’essais isothermes de fatigue oligocyclique (LCF) qui donnent des informations sur les différents mécanismes d'endommagement survenant dans la filière. Du point de vue scientifique, la sollicitation de fatigue oligocyclique isotherme (LCF) est considérée comme la plus représentative des conditions thermomécaniques agissant sur l'outil. Les résultats montrent que la vitesse de déformation et de temps de maintien ont un impact significatif sur la durés de vie en fatigue. Le développent du matériau, enfin, a été atteint en modifiant les paramètres intrinsèques au matériau - tels que la taille des grains et la morphologie des précipités intermétalliques. Des traitements thermiques alternatifs, permettant d'adapter le matériau aux conditions spécifiques imposées par le procédé d'extrusion, ont été formulés. Des essais de fatigue LCF supplémentaires, ont permit de comparer la réponse cyclique de ces nouvelles nuances à celle du traitement original. Un de ces traitement, élaboré au travers d’une approche pluridisciplinaire incluant les aspects métallurgie, chimie et mécanique, a été retenu comme la nouvelle procédure standard pour le traitement des matrices d'extrusion en Inconel 718. / This present work is a contribution to an extensive development study, promoted by Hydro Aluminium, in the field of the damage mechanisms of extrusion dies. The originality of the present work is based on the development of an optimized Inconel 718 alloy as bulk material for extrusion die., which corresponds to a new application of this alloy in the field of tools: The investigation of the impact of the so called “Material Extrinsic Parameters”, such as extrusion speed, billet length and thermo-mechanical loading on the mechanical behaviour of the material is proposed. The cyclic tensile and compressive stresses, acting on the die, are simulated by isothermal Low Cycle Fatigue (LCF) tests. Results show that strain rate and holding time have a significant impact on fatigue life. These considerations represent the “Input Data” for the design of an optimized Inconel 718 in order to adapt the material to the specific conditions imposed by the extrusion process. This objective is achieved by modifying the “Material Intrinsic Parameters” such as grain size or precipitates morphology through the formulation of alternative thermal treatments. Additional LCF tests, are carried out to compare the cyclic response of the alternative Inconel 718 grades. One of this treatment, elaborated by a multidisciplinary approach including metallurgical, chemical and mechanical experiments that has been implemented in the industrial production practice as the new standard procedure for the thermal treatment of the Inconel 718 extrusion dies.

Le lait de dromadaire, connu pour ses propriétés nutritionnelles et ses vertus médicinales, possède aussi une bonne aptitude moussante. Sa composition protéique différente de celle du lait de vache (absence de β-lactoglobuline et taux plus élevé de caséine β) suggère l’implication de mécanismes différents pour justifier de telles propriétés moussantes. Afin d’approfondir ces mécanismes, les propriétés interfaciales et moussantes des protéines du lait de dromadaire ont été étudiées seules, en mélange ou dans leur environnement naturel en fonction de certaines conditions physico-chimiques, notamment l’impact du pH et celui de traitements thermiques. Deux barèmes différents, 70°C et 90°C pendant 30 min, ont été étudiés à pH neutre et acide afin de comprendre le rôle de chacune des dénaturations appliquées et leur impact sur les propriétés moussantes. Cette étude a été réalisée en parallèle sur le lait de vache afin de pouvoir corréler et approfondir leurs propriétés respectives.Dans la première partie de ce travail, l’α-lactalbumine et la caséine β, protéines majeures des phases solubles et colloïdales du lait de dromadaire, ont été purifiées à partir de lait frais écrémé afin de caractériser leurs propriétés moussantes respectives. L’impact du traitement thermique (70°C ou 90°C pendant 30 min) et du pH a été étudié sur leurs propriétés interfaciales et moussantes. A pH neutre, le traitement thermique améliore les propriétés moussantes de l’α-lactalbumine du lait du dromadaire contrairement aux pH acides (4,3), où ces propriétés diminuent à cause de l’agrégation des protéines, facilitée par la diminution des répulsions et par la mise en place de ponts disulfures. Par ailleurs, la baisse de pH de 7 à 5 diminue aussi les propriétés moussantes de la caséine β suite à sa moins bonne solubilité proche de son pH isoélectrique. La caséine β bovine, moins hydrophobe que la caséine β du lait de dromadaire, donne dans ces conditions une mousse plus stable dans le temps.Le deuxième volet de ce travail s’est tourné vers l’étude des systèmes protéiques du lait de dromadaire dans les fractions solubles (lactosérums doux et acides) et sous forme de caséinates de sodium, ainsi que dans différents mélanges binaires de protéines purifiées α-lactalbumine/β-caséine à différents ratios massiques. Les lactosérums acides issus du lait de dromadaire ont montré de très bonnes propriétés moussantes ainsi qu’une meilleure stabilité au cours du temps par rapport à ceux du lait de vache. Cette tensioactivité des protéines du lactosérum acide à l’interface air/eau a été conservée, même après un traitement thermique à 90°C, ce qui explique l’aptitude importante au moussage de ces lactosérums.Concernant les caséinates de sodium, ces protéines produisent le maximum de mousse à pH neutre avec une efficacité plus importante pour les caséinates de sodium du lait de dromadaire, probablement grâce aux teneurs plus importantes en caséine β, associées à la forte amphipolarité de cette caséine. La stabilité des mousses ainsi créées a été augmentée après le traitement thermique des solutions de caséinates, notamment à pH 5 pour les caséinates de sodium bovines. Ainsi, les agrégats induits par l’acidification et le chauffage s’adsorbent lentement, mais contribuent fortement au maintien du film protéique créé.L’étude du mélange binaire contenant l’α-La et la caséine β issues du lait de dromadaire a été effectuée et comparée aux protéines bovines : α-La/β-caséine et β-Lg/β-caséine. Les résultats obtenus dans ce travail indiquent que les mélanges protéiques contenant des taux plus élevés en caséine β présentent les meilleures propriétés moussantes, stabilisantes et interfaciales. Ainsi, la caséine β joue un rôle important dans la création et la stabilisation des mousses du lait de dromadaire. / Camel milk proteins isolates, prior to foaming properties, were studied as a function of pH and temperature of heat treatment. The purity of the extracted camel α-lactalbumin (α-La) and β-casein was estimated by combining different analytical methods such as high pressure liquid chromatography (HPLC) and SDS-PAGE electrophoresis.The increased temperature treatment changed the foaming properties of camel α-La solution and its ability to unfold at the air/water interface. At neutral pH, heat treatment was found to improve foamability, whereas at acid pH (4.3) this property decreased. Heat treatment caused changes in α-La surface charge and free thiol group concentration, which confirmed the pronounced aggregation of heated camel α-La solution. Otherwise, the foaming and interfacial properties of extracted bovine and camel β-casein showed that at neutral pH, maximum of foam volume was achieved by both camel and bovine β-caseins. This property decreased at acid pH because of the casein precipitation and the lower surface protein coverage. Findings indicated also that varying pH affected the physicochemical properties of the bovine and camel β-casein solutions by decreasing the surface negative charge and intrinsic fluorescence. These results were more pronounced on the bovine β-casein suggesting a higher acid-sensitivity of this protein when compared to its camel counterpart.The second part of this work investigated the foaming and adsorption behavior of camel proteins mixed systems compared to bovine systems including whey fraction, sodium caseinates (Na-cas) and α-La/β-casein mixed systems at different ratios. The results showed that, acid wheys gave better foams when compared to sweet whey for both milks, with higher values for the camel whey. This behavior was explained by the proximity of the isoelectric point (pI) of whey proteins (4.9–5.2), where proteins were found to carry the lowest negative charge as confirmed by the zeta potential measurements. Unlike whey fraction, camel and bovine Na-cas exhibited lowest foaming and interfacial properties near its pI because of the casein precipitation. Whereas, created foams were more stable at pH 5 than at pH 7 especially after a heat treatment. The heat treatment of 70 °C and 90 °C during 30 min affected also the physicochemical properties of the bovine and camel Na-cas by decreasing intrinsic fluorescence confirming also the pronounced caseins precipitation at pH 5 where caseins were found to carry the lowest negative charge as found by the zeta potential measurementsMixed solutions of the two isolated camel proteins (α-La and β-casein) at different ratios (100:0; 75:25; 50:50; 25:75; 0:100) give more foam with a higher β-casein amount in all camel and bovine mixtures. Good correlation was observed with the adsorption and the interfacial rheological properties of camel and bovine protein mixtures. Thus, the proteins adsorbed layers are mainly affected by the presence of β-casein molecules, which are suggested to be probably the most abundant protein at interface and the most efficient in reducing the interfacial properties. Whereas, globular proteins such as α-La and β-Lg are involved in the protein layer composition but could not compact well at the interface to ensure foams creation and stabilization because of their rigid molecular structure.This work therefore suggests new alternatives for the production of foam from proteins derived from dromedary milk, a dairy product characterized both by a high biological value but also by interesting functional properties of its proteins, in particular their surfactant power.

Au cours du traitement thermique rapide (RTP) des cellules photovoltaïques à couches minces, un suivi du profil de température souhaité et une homogénéité de la chauffe substrat doivent être assurés. Le but de cette thèse est de proposer une méthodologie de conception d'un four RTP permettant d'atteindre la qualité du cycle de la chauffe souhaitée.Une modélisation thermique est réalisée en se basant sur la méthode de réseaux de composants afin de prédire le comportement thermique dynamique du four. L'approximation des flux plans et l'approximation des couches minces semi-transparentes sont utilisées pour le calcul des facteurs d'échanges directs. L'algorithme des revêtements est appliqué pour en déduire les facteurs de transfert. Le modèle thermique développé est validé expérimentalement sur un four de petites dimensions. Une méthodologie de conception du four RTP est proposée en tenant compte de l'aspect dynamique des conditions thermiques du four. Une optimisation par algorithme génétique est effectuée pour trouver l'emplacement des émetteurs. Pour chacune des configurations testées, la distribution de la puissance aux émetteurs à fournir à chaque instant est optimisée par programmation dynamique. Finalement, cette méthodologie est appliquée pour la conception d'un four RTP pour le traitement de cellules photovoltaïques à couches minces de 30 × 60 cm2. Les résultats des essais confirment la validité de la méthodologie proposée. / During the rapid thermal processing (RTP) of thin film photovoltaic cells, the temperature of the latter has to follow a preset time evolution profile, while keeping spatial uniformity of the wafer. The aim of this study is to propose a design methodology of RTP furnace in order to obtain the quality of the required heating cycle.A thermal modeling is performed based on the component interaction network approach to predict the thermal behavior of the furnace. Flux plane approximation and semi-transparent thin layer approximation are used to calculate the direct exchange factor. The plating algorithm is then applied to calculate the transfer factor. The thermal model developed is validated experimentally on a furnace of small dimensions. A methodology to design a RTP furnace is proposed taking into account the dynamic aspect of the thermal conditions of the furnace. An optimization using the genetic algorithm is performed in order to find emitter dispositions. For each tested configuration, the optimal input power distribution over the emitters at each time step is found by using real time dynamic programming. Finally, the methodology is applied for the design of RTP furnace for the heat treatment of thin film photovoltaic cells of 30 × 60 cm2. Test results confirm the validity of the methodology proposed.

Les superalliages à base de nickel sont très utilisés pour la réalisation des parties chaudes des turbomoteurs aéronautiques. Ainsi le superalliage Inconel 718 est utilisé pour la fabrication de pièces telles que les disques de turbines. Ce superalliage est fortement utilisé car il associe de bonnes propriétés mécaniques jusqu’à 650°C à un coût raisonnable. Au début des années 2000, ATI Allvac a développé un nouveau superalliage à base de nickel dans le but de concurrencer l’Inconel 718. Ce nouvel alliage, nommé ATI 718Plus, promet des propriétés mécaniques supérieures que celles de l’Inconel 718 pour une utilisation pouvant aller jusqu’à 700°C. Pour obtenir de bonnes propriétés mécaniques jusqu’à 700°C, la composition chimique de l’alliage ATI 718Plus a été établi par ATI Allvac, de façon à obtenir la phase intragranulaire !’ comme phase durcissante, et la phase intergranulaire " comme dans l’Inconel 718. L’objectif de l’étude a été dans un premier temps de comprendre la microstructure de l’alliage. Pour cela des analyses en MEB et en MET ont été menées sur un grand nombre d’échantillons, traités à diverses températures et pour divers temps, de façon à identifier la nature cristallographique et chimique et la cinétique de précipitation des phases présentes dans l’alliage. Dans un second temps l’étude a consisté à caractériser la microstructure et les propriétés mécaniques en traction et en fluage de l’alliage ATI 718Plus traité selon neuf gammes de traitements thermomécaniques différentes. Ensuite l’étude a permis de tester trois gammes de traitements thermomécaniques dont nous avons défini les paramètres grâce aux résultats précédents de manière à optimiser la microstructure dans l’objectif d’améliorer les propriétés mécaniques de l’alliage. Les essais de traction réalisés sur une grande varieté de microstructures et pour différentes températures ont également permis de caractériser la sensibilité de l’alliage ATI 718Plus au phénomène de Portevin - Le Chatelier. / Nickel base superalloys are used to manufacture many high temperature parts of aeronautical turboengines like turbine disks. The Inconel 718 superalloy is commonly used because it associates good mechanical properties until 650°C with a moderate cost. In the beginning of the 2000’s, ATI Allvac has developed a new nickel base superalloy to compete with the Inconel 718. This new superalloy, called ATI 718Plus, promises better mechanical properties than those of Inconel 718 for a use up to 700°C. To obtain such good mechanical properties, the chemical composition of the alloy ATI 718Plus has been designed by ATI Allvac to obtain the !’ intragranular phase as the strengthening phase, and the " intergranular phase like in the Inconel 718. The objective of the study is first to understand the microstructure of the alloy. For that reason, SEM and TEM analyses were performed on a large number of samples, treated at various temperatures and for different times, to identify the crystallographic and chemical nature and the precipitation kinetic of the phases present in the alloy. In a second time, the study has consisted in characterizing the microstructure and the mechanical properties of the alloy ATI 718Plus, forged according to nine different thermomechanical treatments. Then, the study has permitted to test three thermomechanical treatments, wich parameters we have determined according to the previous results, to optimize the microstructure in order to improve alloy mechanical properties. Strength tests performed on various microstructures and several temperatures also permitted to characterize the alloy ATI 718Plus sensitivity to Portevin-Le Chatelier effect.

Au cours des procédés d’appertisation, qui impliquent des traitements thermiques généralement pratiqués à hautes températures, la qualité nutritionnelle des produits alimentaires est souvent altérée. En effet, certaines vitamines, telles que la vitamine C, sont très thermolabiles.L’objectif du projet PREDINUT était de proposer un outil d’aide à la décision afin de prévoir la quantité de vitamine C (marqueur de qualité nutritionnelle) détruite dans des conditions données de durée/température, afin de pouvoir optimiser les procédés.Un thermorésistomètre Mastia®, a été utilisé pour établir des conditions de température et pression représentatives des procédés d‘appertisation. L’impact de la variation de paramètres physico-chimiques tels que le pH, la concentration initiale en acide ascorbique ou encore la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, sur la dégradation de l’acide ascorbique a été étudié en solution modèle. Des études ont également été menées dans des produits alimentaires (purée de pomme, purée de carotte et jus de carotte) afin d’établir un profil de destruction de la vitamine C dans des aliments concrets. Dans ce projet, la plage de température étudiée est de 95 à 125 °C, le pH fixé en solution modèle est de 2,5 à 5,5 en conditions d’anaérobiose stricte, et de 3,5 en conditions d’aérobiose (3,5 étant la valeur de pH de la majorité des fruits), les concentrations initiales en acide ascorbique varient de 15 à 90 mg/100mL, et la pression partielle en oxygène de 30000 à 100000 Pa. Dans les produits alimentaires, les expériences ont été réalisées par enrichissement en acide ascorbique à hauteur de 450 mg/L, la valeur du pH ne subissant pas d’ajustement.Des modèles ont été établis pour décrire le profil cinétique de la dégradation de la vitamine C en aérobiose et en anaérobiose. En l’absence d’oxygène la dégradation de la vitamine C suit une cinétique d’ordre 1 (sauf à pH = 4,5). En présence d’oxygène (conditions aérobies) la vitesse de dégradation croit avec la pression partielle d’oxygène, mais très peu avec la température. Des ordres apparents variant de 0,5 à 0,75 en fonction de la pression partielle en oxygène dans l’espace de tête, s’avèrent mieux ajuster les données que l’ordre 1.Dans les aliments, le mécanisme de dégradation de la vitamine C apparaît beaucoup plus complexe, et la vitesse de réaction n’évolue pas de façon continue avec le temps, avec des phases de plateau suivies de réaccélérations. Une connaissance fine des mécanismes et des espèces chimiques impliquées sera nécessaire pour comprendre cette évolution. / Canning involves thermal treatments performed at high temperatures, which may alter nutrional quality of food products. Indeed, some vitamins, like vitamin C, are very heat sensitive.The aim of the project PREDINUT was to propose a decision support tool that predicts vitamin C (as indicator of nutritional quality) degradation in given conditions of time/temperature, in order to optimise processes.A thermoresistometer Mastia® was used to reach the temperature and pressure conditions encountered during canning. The impact of the variation pH, initial concentration of ascorbic acid or again partial pressure of oxygen in headspace, on ascorbic acid degradation was studied in model solution. Studies were also performed in apple puree, carrot puree and carrot juice in order to obtain a destruction profile of vitamin C in real foods. . The temperature range studied was from 95 to 125 °C, the fixed pH in model solution was from 2.5 to 5.5 in strict anaerobic conditions, and 3.5 in aerobic conditions (3.5 being the pH value of common fruits), initial concentrations of ascorbic acid varied from 150 to 900 mg/100mL, and the partial pressure of oxygen from 30000 to 100000 Pa. Foods were enriched in ascorbic acid (up to 450 mg/mL), and the pH value was not adjusted.Models were established to describe the kinetics of vitamin C degradation in aerobiosis and anaerobiosis. En absence of oxygen ascorbic acid degradation was well described by a first order kinetics (except at pH = 4.5). In presence of oxygen the degradation speed increased with head-space oxygen’s partial pressure but very little with temperature. Apparent reaction orders varying from 0.5 to 0.75, depending on the partial pressure of oxygen in the headspace, fitted the data better than first-order.In foods, degradation kinetics of vitamin C appeared more complex, with eventual presence of plateaus followed by acceleration of the reaction. Definitely more knowledge on mechanisms is needed to predict ascorbic acid degradation in real foods.

La digestion anaérobie est utilisée depuis près d’un siècle comme un traitement efficace des déchets organiques. L’intérêt de ce traitement en anaérobie est en essor, car il présente des avantages significatifs sur les traitements alternatifs biologiques et d’autres options d’élimination des déchets. Cette étude se focalise sur l’optimisation du processus de digestion anaérobie en utilisant deux stratégies différentes. La première vise à augmenter la biodégradabilité du substrat par un prétraitement thermique. La seconde technique repose sur l’utilisation d’un système de biofilms pour augmenter le taux de production de biogaz et minimiser la taille du réacteur.Les déchets alimentaires sont principalement utilisés comme substrat modèle de par leur composition, leur abondance et leur renouvellement. Dans ces travaux de thèse, l’influence de la température des prétraitements thermiques sur la solubilisation de la matière organique, ainsi que la production de méthane des déchets alimentaires sous différentes conditions ont été étudié. Une amélioration significative de la solubilisation et de la biodégradabilité des déchets alimentaires ont été observés pour tous les prétraitements thermiques sur les déchets alimentaires comparativement aux déchets non traités. La plus importante amélioration (28%) de la biodégradabilité a été observée pour les déchets alimentaires traités à la plus basse température de prétraitements (80°C). Les résultats montrent une corrélation forte entre le type de substrats (carbohydrate, protéines et teneur en lipides), la température de prétraitement thermique et son efficacité dans l’amélioration de la biodégradabilité.Dans une seconde partie, une opération prolongée d’un système intégré à deux étages, incluant une cuve agitée en continu et un réacteur à biofilm anaérobie a été réalisé pour produire du biohytane (biohydrogène et méthane) à partir de déchets alimentaires. Le réacteur à biofilm anaérobie a été utilisé pour remédier au lessivage de la biomasse du réacteur. La formation d’une biomasse mature et équilibrée a amélioré de façon importante la stabilité du processus, ce dernier n’ayant pas été affecté par un raccourcissement du temps de rétention hydraulique (HRT) de 6 à 3,7 jours dans le premier réacteur, et de 20 à 1,5 jours dans le second réacteur. De plus, le système à deux étages, constitué d’un pilote à l’échelle d’un batch pour la fermentation sombre et d’un réacteur à biofilm anaérobie, coproduisant de l’hydrogène et du méthane à partir de la fraction organique des déchets solide ménagers (OFMSW), a été utilisé afin de déterminer la capacité d’un réacteur à biofilm anaérobie à supporter un choc de charge organique. Les résultats montrent une récupération plus rapide du réacteur à biofilm anaérobie après un évènement de charge organique / Anaerobic digestion (AD) has been used over a century for an effective treatment of organic wastes. Interest in anaerobic treatment is continually increasing since it presents significant advantages when compared to alternative biological treatments and waste disposal options. This research study was mainly focused on optimization of the AD process, that was achieved through two different strategies. The first aimed at increasing the substrate biodegradability by a means of thermal pretreatment. The second was focused on the application of a biofilm based system to improve the biogas production rates and minimize the reactor size.Food waste (FW) was mainly used as a model substrate due to its suitable composition, abundance and renewability. In this thesis the influence of thermal pretreatment temperature on organic matter solubilization and methane yield of FW under different operational conditions was investigated. Significant improvement of the FW solubilization and biodegradability were observed for all thermally pretreated FW compared to the untreated FW. The highest biodegradability enhancement, i.e. + 28 %, was observed for FW treated at the lowest thermal pretreatment temperature, i.e. 80 ⁰C. The results showed a strong correlation between the substrate type (e.g. carbohydrate, protein and lipid content), the thermal pretreatment temperature and its effectiveness in promoting the biodegradability.In the second part of the work, a prolonged operation of an integrated two-stage system, including a continuously stirred tank and an anaerobic biofilm reactor, was carried out to produce biohythane (biohydrogen and methane) from the FW. The anaerobic biofilm reactor was employed to overcome the biomass wash-out from the reactor. The formation of a well-matured and balanced AD biomass greatly improved the process stability, which was not affected by shortening the hydraulic retention time (HRT) from 6 to 3.7 days in the first reactor and from 20 to 1.5 days in the second reactor. Moreover a two-stage system, comprised of a pilot scale batch dark fermenter and an anaerobic biofilm reactor co-producing hydrogen and methane from the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW), was used to assess the capability of the anaerobic biofilm reactor to face an organic shock loads. The results showed a faster recovery of anaerobic biofilm reactor performance after the shock load events

Ce travail est basé sur la synthèse d’un liant aluminosilicaté de type géopolymère à partir de différentes argiles tunisiennes. Afin de comprendre les mécanismes de géopolymérisation, une première étape a concerné la caractérisation des matières premières argileuses par différentes méthodes d’analyses ainsi que leur comportement vis-à-vis du traitement thermique. La faisabilité des matériaux consolidés a été étudiée afin de comprendre le rôle des minéraux associés et la granulométrie de l’argile, en présence d’une solution de référence et de sources aluminosilicatées connues, sur les produits synthétisés. Afin d’identifier le rôle de la solution alcaline, de nouvelles formulations ont été élaborées et comparées aux précédentes en présence des argiles tunisiennes. Plusieurs techniques ont été réalisées pour évaluer les matériaux au cours de leur formation par spectroscopie infrarouge et après consolidation par diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage et analyse thermique. Leurs propriétés mécaniques ont été testées par compression. / This work is based on the synthesis of geopolymers from different Tunisian clays. In order to understand the geoplymerization mechanisms two steps are established. The first is relate to the characterization of the raw clays materials through different analyzes and their behavior with thermal treatment. The second involve around the study of geopolymers feasibility in order to understand the role of associated minerals and particle size, in the presence of a reference solution and aluminosilicate sources, on the synthesized products. To identify the role of the alkaline solution, new formulations have been developed and compared with previous one in the presence of Tunisian clays. Several techniques are used to characterize the materials during their formation: Infrared Spectroscopy, X ray diffraction, Scanning Electron Microscopy analysis and Thermal analysis. Their mechanical properties were tested by compression.