Foram estudadas as propriedades ácido-base de alguns polieletrólitos de interesse ambiental; no sentido de se avaliar a adequabilidade do modelo de sítios discretos na determinação e caracterização dos grupos ionizáveis presentes nestas macromoléculas. Estudou-se os seguintes sistemas de polieletrólitos: ácido húmico comercial (Aldrich) e extraído de vermicomposto (Humus de minhoca); microalga Spirulina (cianobactéria), ácido algínico e ácido poliacrílico de massas molares 2000 e 250000g/mol. Foram realizadas titulações potenciométricas alcalimétricas em diferentes meios iônicos à 25°C com os compostos acima citados. Os dados obtidos foram tratados por linearização (Funções de Gran Modificadas) e regressão não-linear. Os resultados obtidos pelo ácido húmico extraído de vermicomposto (humus de minhoca) e da microalga Spirulina mostraram-se indepentes da força iônica; indicando que o modelo de sítios discretos representa adequadamente os dados experimentais. Para as demais amostras, a estequiometria dos grupos determinados mostrou-se independente do meio iônico, porém os valores de pKa foram bastante afetados, devido à forte influência das interações eletrostáticas decorrentes da acumulação de cargas sobre as macromoléculas durante as titulações. Comparativamente os resultados obtidos tanto por regressão não linear como pelas Funções de Gran modificadas foram similares. / Acid base properties of some polyeletrolytes and colloidal suspensions were studied to evaluate the suitability of discrete site distribution model to fit potentiometric data for determination and characterization of ionizable groups presents in these materials. The polyelectrolytes studied were: commercial humic acid from Aldrich, humic acid isolated from vermicompost, mixed species of microalgae Spirulina, alginic acid and polyacrylic acid of molar masses 2000 and 250000 g/mol. Potentiometric titrations were performed in different ionic media to evaluate the effect of eletrostatic interactions on the titration data. Titrations were perfomed at 25°C, and the data were treated bya linear method based on Modified Gran Functions, as well as by a multiparametric Non-Linear Regression method. The results obtained for the vermicompost humic acid and Spirulina were independent of the ionic strength, suggesting that the chemical heterogeneity plays the major role in the acid base properties of these materials. Thus, the discrete site distribution model is well suited to characterize these materials. For the other polyelectrolytes studied, the influence of eletrostatic interactions was noticed. The discrete site distribution model was able to determine the total stoichiometry of the ionizable groups, but the ionization constants and the distribution of site concentration were dependent on the ionic strength and molar mass of these polyelectrolyte.

Les neurotoxiques organophosphorés sont des agents chimiques qui font partie de la menace NRBC (nucléaire, radiologique, biologique, chimique). Ces agents peuvent pénétrer l'organisme par inhalation, ingestion ou absorption cutanée. La principale voie d'absorption des agents chimiques peu volatils (persistants), tels que le VX et l'ypérite, est la voie cutanée. La décontamination des surfaces cutanées non protégées est donc cruciale pour empêcher une absorption trop importante du toxique et une intoxication. Ce travail s'est attaché à évaluer la capacité de nanoparticules d'oxyde de cérium à adsorber et à dégrader les composés organophosphorés, en utilisant un pesticide organophosphoré, le Paraoxon, et un modèle d'étude in vitro, la peau d'oreille de porc. Les résultats ont montré que la cérine, sous forme de poudre de nanoparticules, dégrade le Paraoxon mais ne permet pas de réduire son absorption à travers la peau. Des formes liquides contenant la cérine (suspension aqueuse, émulsi on de Pickering) ont été développées, pour éviter la dispersion des nanoparticules dans l'air lors de l'utilisation. Elles permettent une élimination plus efficace du Paraoxon, mais l'activité de dégradation de la cérine est très faible. L'influence des conditions de synthèses sur les propriétés physico-chimiques de la cérine en relation avec l'efficacité de dégradation a été étudiée. Les résultats montrent que la surface spécifique est un paramètre clé et que le protocole d'application des décontaminants doit être adapté / The organophosphorus nerve agents form part of chemical agents which pose the NRBC threat (nuclear, radio, biological, chemical). These agents can get into the body by inhalation, ingestion or skin absorption. The main route of chemical agent absorption which are low volatile, as VX or yperite, is the dermal route. Decontamination of unprotected skin areas is crucial to prevent excessive absorption of toxic. This work aimed at evaluating the ability of cerium oxide nanoparticles to adsorb and degrade organophosphorus compounds by using an organophosphorus pesticide, Paraoxon, and an in vitro model, pig-ear skin. The results showed that ceria, in powder form, degraded the Paraoxon but did not allow reducing its absorption through the skin. Liquid forms containing ceria (aqueous suspension, Pickering emulsion) have been formulated in order to avoid the dispersion of particles in the air during its use. While liquid formulations allow more efficient removal of Paraoxon during decontamin ation process, the degradation activity of ceria was low. The influence of the synthesis conditions on the physicochemical properties of ceria linked to degradation efficiency of nanoparticles has been studied. The results showed that specific surface area is the key parameter and that the application protocol of decontaminants must be adapted

Le démantèlement des réacteurs nucléaires de première génération UNGG (Uranium Naturel Graphite Gaz) génèrera en France environ 23 000 tonnes de déchets de graphites irradiés. Les principaux radionucléides présents dans ces déchets sont des produits d’activation tels que le 14C, le 36Cl et le 3H. Les deux premiers sont dimensionnants pour le stockage, le 14C (T =5730 ans) essentiellement en raison de son inventaire initial important et le 36Cl du fait de sa longue période (302 000 ans). Le scénario de référence envisagé pour la gestion de ces déchets de faible activité à vie longue est le stockage mais une décontamination préalable plus ou moins poussée a également été envisagée. De ce fait, la connaissance de la localisation et la spéciation de ces radionucléides dans le graphite irradié est un prérequis indispensable pour l’optimisation d’un procédé de traitement et l’évaluation de la sûreté du stockage. L’objectif de cette thèse CIFRE, réalisée en partenariat avec EDF, est de mettre en oeuvre des études expérimentales permettant, dans une première partie, de simuler et d’évaluer l’impact de la température, de l’irradiation et de la corrosion radiolytique du graphite sur le comportement migratoire du 14C en réacteur et sur les modifications structurales qui en découlent. Les données ainsi acquises servent d’appui à la deuxième partie de ce travail consacrée à l’étude d’un procédé de décontamination thermique du graphite en présence de vapeur d’eau. Ce travail est mené par implantation de l’isotope stable 13C permettant de simuler la présence de l’isotope radioactif 14C. L’utilisation de différentes natures de graphite de référence tels qu’un graphite vierge de qualité nucléaire, un graphite modèle HOPG bien ordonné de structure lamellaire et un graphite de structure nanoporeuse de type SLX 50 broyé permet de simuler les différents états de structure rencontrés dans un graphite irradié par des neutrons. L’étude d’échantillons inactifs permet ainsi de s’affranchir des contraintes liées à l’étude d’échantillons radioactifs et de réaliser des études paramétriques du comportement migratoire de l’espèce implantée, difficiles à mettre en oeuvre sur du graphite irradié. La première partie de ce travail consiste en l’étude des effets couplés et découplés de la température et de l’irradiation ionique (simulant l’irradiation neutronique) sur le comportement migratoire du 13C. Les résultats obtenus montrent que, dans la gamme de températures du graphite en réacteur (200 - 500 °C), le 13C est stable quel que soit l’état de l’endommagement de la structure du graphite. D’une manière générale, l’irradiation et la température ont des effets antagonistes. L’irradiation induit une déstructuration du graphite compensée par les effets de recuit conduisant à la réorganisation de la structure dont le degré dépend de l’état initial. Ainsi, en fonction de la localisation du graphite au sein du modérateur, son état de structure sera contrasté selon qu’il aura été irradié dans les zones chaudes à haut flux neutronique ou dans les zones à bas flux et plus froides. Cependant, dans tous les cas, le 14C aura été stabilisé. La deuxième partie concerne l’étude du procédé de décontamination thermique en présence de vapeur d’eau qui a été réalisée sur un dispositif de thermogravimétrie couplé à un générateur de vapeur d’eau. L’influence de la température (700 °C et 900 °C) et de l’humidité relative (50 % HR et 90 % HR) a été testée à un débit de gaz humide fixe de 50 mL/min sur les différents échantillons de référence. L’utilisation d’eau marquée avec de l’18O a permis de tracer la migration des espèces oxydantes dans le graphite. Ainsi, l’efficacité du procédé a été mise en évidence permettant une élimination préférentielle par gazéification des zones les plus nanoporeuses qui sont à priori également les plus concentrées en 14C / The decommissioning of French gas cooled nuclear reactors (UNGG) will generate around 23000 tons of irradiated graphite waste containing radionuclides such as 14C, 36Cl. Both might be dose determining at the outlet, 14C as major contributor to the radioactive dose and 36Cl due to its mobility in the clay repository. The reference management for this Low-Level Long-Lived Waste (LLW-LL) is disposal but its partial decontamination has also been foreseen. Therefore, information on inventory, location and speciation of the radionuclides in the irradiated graphite are mandatory for optimizing the decontamination process and to get reliable insights on the behavior of the radionuclides in the repository. This thesis supported by EDF aims in a first part at studying the impact of temperature, graphite irradiation and radiolytic corrosion on the behavior of 14C and following structure modification. Then, the acquired data are used to support the second part devoted to study 14C decontamination by steam reforming. 13C implantation is used to simulate the presence of 14C. The experiments are carried out on different reference samples such as virgin nuclear graphite, a model and ordered lamellar HOPG graphite and a nanoporous graphite SLX 50 that allow simulating the different structural states of a neutron irradiated graphite. The first part investigates the coupled and decoupled effects of ion irradiation (used to simulate neutron irradiation) on 13C migration. The results show that, at reactor temperatures of 200 - 500 °C, 13C remains stable whatever the graphite structural disorder level. Irradiation and temperature have antagonist effects: irradiation disorders graphite whereas temperature has an annealing effect leading to a reordering of the graphite structure at a level depending on its initial one. Thus, according to graphite position in the moderator this will lead to structure contrasts depending on whether it has been irradiated at high neutron flux and high temperature or low neutron flux and colder temperature. However, 14C is stabilized in the graphite structure in all cases. The second part is devoted the study of 14C steam reforming using a thermogravimetric analyzer coupled to a steam generator. The reference samples were analyzed at temperatures of 700 °C and 900 °C and relative humidities of 50 % and 90 % at a constant humid gas rate of 50 mL/min. 18O labelled water was used to follow the migration of the oxidizing species into graphite. Accordingly, the tests put in evidence the preferential gasification of nanoporous graphite that should also be the richest in 14C. Moreover, the addition of Ni to graphite before steam reforming proved to be very efficient but the gasification was very important and needs adjusting Ni impregnation

Les neurotoxiques organophosphorés sont appelés agents chimiques de guerre car ils sont une menace à la fois pour les militaires et pour les populations civiles. La voie percutanée est l’une des principales voies d’entrée pour ces agents, et plus particulièrement pour le VX, très peu volatil. La décontamination des surfaces exposées est alors cruciale afin d’éviter l’intoxication des victimes. En cas d’attentat terroriste, le cuir chevelu humain pourrait être un site préférentiel d’exposition. Cette partie du corps, riche en follicules pileux, pourrait nécessiter des produits et des processus de décontamination adaptés. Ce travail est divisé en 4 parties : 1) Validation d’un modèle de peau in vitro pour le cuir chevelu humain ; 2) Détermination des stratégies de décontamination ; 3) Formulation de nouveaux systèmes de décontamination ; 4) Évaluation de leur efficacité de décontamination. La peau d’oreille de porc est un modèle pertinent pour l’étude de la pénétration percutanée in vitro du VX à travers le cuir chevelu humain. La peau de dessus de tête de porc représente un bon modèle de cuir chevelu humain pour l’étude de l’affinité du VX avec la tige pilaire. L’étude de distribution du VX selon différents temps d’exposition a montré que la majorité du toxique reste à la surface de la peau jusqu’à 2h d’exposition. Il est donc intéressant de décontaminer la peau même après 2h d’exposition aux agents chimiques de guerre. Les microémulsions comprenant un actif détoxifiant (oxime) sont les systèmes les plus efficaces car ils pénètrent en profondeur afin de venir détruire le toxique in situ dans la peau. Les poudres et les émulsions de Pickering ont une action de surface et permettent d’extraire le toxique présent à la surface de la peau et dans les couches superficielles. Les résultats de nos études in vitro ont montré que ces formulations sont significativement plus efficaces que la terre à foulon pour une décontamination après 45 min d’exposition au VX / Organophosphorous nerve agents are designed as chemical warfare agent because they represent a threat both for the military and the civilians. Due to its low volatility, VX mainly remains in its liquid form and mostly presents a contamination by skin contact. Decontamination of exposed body surface is therefore crucial to prevent victims' poisoning. In case of terrorist acts, civilian human scalp could be a preferential site of exposure. This body region, rich in hair follicles, may require adapted decontamination products and procedures. The aims of this work are: 1) Validation of a relevant in vitro human scalp skin model; 2) Determination of decontamination strategies; 3) Formulation of new decontamination systems; 4) Evaluation of their decontamination efficacy. Pig ear skin is a relevant model when studying the in vitro percutaneous penetration of VX through human scalp. Pig skull roof skin could be used when studying the affinity of VX for hair. This study has shown that most of the nerve agent remains on the skin surface up to 2h of exposure, which means that it is worth decontaminating even if contamination occurred 2h before. Microemulsions loading a detoxifying agent (oxime) are the most efficient systems because they are able to penetrate deeper into the skin to neutralize the agent in situ. Adsorbing powders and Pickering emulsions could interact with the agent present on the skin surface and in the superficial layers. Our results from the in vitro experiments have demonstrated that these formulations are more efficient than Fuller's earth for skin decontamination after 45 min of VX exposure

Highly selective and sensitive phosphate sensors have been fabricated by constructing a solid membrane disk consisting of variable mixtures of aluminium powder (Al), aluminium phosphate (AlPO4) and powdered copper (Cu). Both binary and ternary electrode systems are produced depending on their composition. The ternary membranes exhibit greater selectivity over a wide range of concentrations. The ternary electrode with the composition 25% AlPO4, 25% Cu and 50% Al was selected as our preferred electrode. The newly fabricated ternary membrane phosphate selective electrodes exhibited linear potential response in the concentration range of 1.0 × 10−6 to 1.0 × 10−1 mol L−1. The electrodes also exhibit a fast response time of <60 s. Their detection limit is 1.0 × 10−6 mol L−1. The unique feature of the described electrodes is their ability to maintain a steady and reproducible response in the absence of an ionic strength control. The electrodes have a long lifetime and can be stored in air when not in use. The selectivity of the new phosphate selective electrodes with respect to other common ions is excellent. The results obtained provide further insight into the working principles of the newly fabricated phosphate selective electrodes. Dephosphorylation and phosphorylation reactions were monitored using the preferred phosphate selective electrode. The following reactions were studied and inferences drawn; (a) the reactions between *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ and *[OH(PO2O)]2- for 1:1, 2:1 and 3:1 *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ to *[OH(PO2O)]2- ratios.(b) the reactions between *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ and *[O2NC6H4PO2(O)(OH)]- for 1:1, 2:1 and 3:1 *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ to *[O2NC6H4PO2(O)(OH)]- ratios. (c) the reactions between *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ and *[(OH)2(PO2)2O]2- for 1:1, 2:1 and 3:1 [{CoN4(OH)(OH2)}]2+ to *[(OH)2(PO2)2O]2- ratios, and (d) the reactions between *[{CoN4(OH)(OH2)}]2+ and *[(OH)2(PO2)3O2]3- for the 1:1, 2:1 and 3:1 [{CoN4(OH)(OH2)}]2+ to *[(OH)2(PO2)3O2]3- ratios. Further insight into dephosphorylation and phosphorylation reactions is unravelled by the novel phosphate selective electrode monitoring. *For clarity of the complexes utilized, see chapter 4, table 4.1. KEY WORDS; Dephosphorylation, phosphorylation, ion selective electrodes, phosphate ion selective electrode, decontamination, electromotive force, potential difference, activity, concentration, selectivity coefficient, calibration, ionic strength, hydrolysis, inorganic phosphates, nitrophenylphosphate, pyrophosphate, tripolyphosphate, organophosphate esters. / Chemistry / D. Phil (Chemistry)

This master thesis deals with the current situation of medical waste management in the Czech Republic and available medical waste treatment methods. The first part summarises the legislation of waste treatment and contains an analysis of the current situation of medical waste management in the Czech Republic and comparison to the situation in the European Union. The second part describes medical waste treatment methods and following technologies for energy utilization when thermal treatment method is applied. In the main part of this thesis, a complex medical waste-to-energy system in a model region is designed according to the input data. The design includes description of the collecting and transportation system of the waste, capacity of the unit and suitable thermal treatment and heat utilization technology choice. A calculation model is created for the proposed unit and based on this model, an analysis on energy utilization effectivity is made. As a result of the thesis, environmental, technical and economical assessment is created based on the estimation of the investment and operating costs.

The cell is the basic unit of all living organisms. It is an amazing machine capable of self-replicating, growing, and synthesizing and shuttling thousands of compounds. To perform all of these activities the cell needs energy. The original source of energy for all living beings is the Sun. The energy of the sun is collected by the autotrophs (mostly plants) through photosynthesis and stored in the chemical bonds of carbohydrates and lipids through carboxylic acid intermediates; animals use these compounds to obtain the energy for their cells. Most of the energy extracted by the cell comes from the citric acid cycle. Therefore, two crucial energy transfer checkpoints are photosynthesis and citric acid cycle. With growing need for energy, the limited supply of fossil fuel, and the search for a cleaner environment, scientists have turned to the Sun (directly or indirectly through wind, tides, biomass, etc.) to satisfy the needs of modern society trying to reach the dual Holy Grail of energy: harvesting energy through Artificial Photosynthesis and Low Temperature Biomass Oxidation. This work represents one more step toward reaching these Holy Grails. The core reagent used in our technique is ferritin. Ferritin recapitulates some of the essential features of a plant cell: it contains a semiconductor capable of charge separation, like chlorophyll, acts as a membrane to isolate compartments, and has an enzymatic activity that prevents charge build up and oxidative damage. The energy absorbed by ferritin from the artificial “solar” radiation is used to extract reducing equivalents from stable and partially oxidized compounds, mainly carboxylic acids. The energized electrons produced are then used for a number of technical applications, from synthesis of catalytically active nanoparticles, to reductive precipitation of contaminant heavy metals (i.e.: mercury), to hydrogen evolution.

I aktuellt läge [2019] brister Sverige på att tillhandahålla förberedande planer för eventuella brandolyckor i byggnader med kulturhistoriskt värde. Brandolyckor på kulturminnesmärkta byggnader är inte frekventa och det saknas en standardiserad metod på hur återställandet kan hanteras efter en brandolycka på ett produktivt och hållbart sätt. Syftet med rapporten är att komma fram till en förenklad och mätbar standardiserad arbetsprocess genom att förbättra arbetet kring en brandolycka på kulturminnesmärkta byggnader, där förebyggande åtgärder, förbättringar under brandförloppet och återställande av objekt ingår. Rapporten görs med målen att bevara en god social hållbarhet och bevara det svenska kulturarvet för framtida generationer. Målet vid återställandet av en kulturhistorisk byggnad är att utseendet ska förbli oförändrat och att bevara det traditionella och ursprungliga skicket. Huvudobjekt som undersöks är kulturminnesmärkta byggnaden Kasern II på Skeppsholmen tillsammans med de två referensobjekten Katarina kyrka och Vildmannen 7. Huvudobjektet där en brandolycka bryter ut i september år 2016 håller idag [2019] på att återställas efter omfattande fuktskador från släckningsarbetet och brandskador på material som blev utsatta för höga temperaturer. Del av den standardiserade processen är att redovisa hur val av släckmedel kan avgöra omfattningen av fuktskador på materialet i byggnaden och hur släckmedlet och brandrester påverkar närliggande miljö ur ett hållbarhetsperspektiv. Även förebyggande brandskydd och önskvärt brandskydd efter restaureringsarbetet tas med. Rapporten bearbetar materialmässigt främst tegel och trä som oftast utgör den bärande stommen respektive bjälklaget i en kulturhistorisk byggnad. Genom att observera hur trämaterial och murverk reagerar vid hög temperatur och fukt vill författarna bedöma om de kan saneras och återanvändas eller behöver kasseras. Dessutom undersöks med fokus på återställande av konstruktionen, saneringsmetoder för att ta bort brandlukt och mikrobiologisk påväxt på trämaterial. Då målet vid återställande av en kulturminnesmärkt byggnad är att behålla den traditionella utformningen saneras det massiva teglet och träbalkarna i den utsträckning som går för att bevara dem. Dimensionering av brandskydd varierar för olika kulturminnesmärkta byggnader beroende på objektets utformning och ändamål. Som exempel för installation av sprinkler görs en avvägning mellan risk för brand och risk för eventuella fuktskador vid brand. Compressed air foam system [CAFS] är den släckningsutrustning som används under släckningsarbetet på Kasern II, som jämfört med andra släckningssystem avger mindre vatten och på så sätt minimerar fuktskador. Under brandförloppet hjälper aktuella ritningar, dokumentation och insatsplaner räddningstjänsten att utföra ett funktionellt släckningsarbete. Tegel är beständigt mot brand då det bränns under tillverkningsprocessen. Vid en brandolycka kan tegel spricka om sintringstemperatur överstigs eller vid snabb avkylning under släckningsarbete. Sprickor kan åtgärdas med förstärkning av murverk. Sprickor i tegel som är synligt för blotta ögat återanvänds om det inte finns en synlig fysisk skada på materialet. Trämaterialets hållfasthet försämras inte vid exponering av hög temperatur förutom i den brännskadade delen som kallas förkolningsdel och ligger i ytskiktet på balken efter brand. Förkolningsdelen kan mekaniskt hyvlas bort vid sanering. Mekanisk hyvling anses som en relativt enkel saneringsmetod och kräver inga kemiska miljöpåverkande ämnen. / In current situation [2019], Sweden is failing to provide preparatory plans for possible fire accidents in buildings with cultural-historical value. Because fire accidents on monumental buildings do not occur frequently, there is no standardized method on how to manage the restoration after the accident in a productive and sustainable manner. Purpose of the report is to produce a simplified standardized and measurable work process on how to improve arrangements during a fire accident on monumental buildings, where preventive measures, improvements during fire process and restoration of the building are included. The report is written with the aim of preserving good social sustainability and for preserving the Swedish cultural heritage for the future. The goal when restoring a cultural-historical heritage building is to maintain the classical appearance and to preserve the traditional and original condition. The main object reviewed is the cultural heritage building Kasern II on Skeppsholmen together with two more reference objects. The main object, where the fire accident takes place in September 2016, is today [2019] being restored after extensive moisture damage from the extinguishing work and fire damage to the material which was exposed to high temperature. Part of the standardized process is to describe how the choice of extinguishing agent can determine the extent of moisture damage to the material of the building and how pollution from the extinguishing agent and fire residues affect the neighboring environment from a sustainable point of view. Preventive fire protection and desirable fire protection after restoration work are also included. The report materially presents bricks and wood, which most often constitute the supporting structure and the floor structure of a cultural-historical building. By observing how wood materials and masonry react at high temperature and humidity, an assessment is made whether these materials can be decontaminated and reused or need to be discarded. In addition, with focus on restauration of the construction, decontamination methods for removal of fire odor and microbiological growth on wood materials are studied. Goal when restoring a building with cultural heritage is to maintain the traditional construction, therefore the solid brick and wooden beams are to be remedied to the extent required to preserve them. The choice of fire protection installations varies depending on the building's design and purpose. An example is the installation of sprinklers, which is a tradeoff between the risk of fire and the risk of possible moisture damage in the event of fire. Compressed air foam system [CAFS] is the extinguishing equipment used during extinguishing work on Kasern II which, compared to other extinguishing systems, emits less water therefore minimizing moisture damage. During the fire accident, updated drawings, documentation and action plans help the rescue service perform a functional extinguishing work. Bricks are resistant to fire as bricks are burned during manufacturing process. During a fire accident, bricks may crack if the sintering temperature is exceeded or in case of a rapid cooling during extinguishing work. Cracks can be restored with reinforcement on masonry. As cracks in brick are usually visible to the naked eye, bricks are reused if there is no visible physically damage to the material. The strength of wood material does not deteriorate when exposed to high temperature except in the burned part called char, which lies on the surface layer of the beam after fire exposure. The charring part can be mechanically planed away during sanitation. Mechanical planning is regarded as a relatively simple sanitation method and does not require any chemical environmentally impacting substances.

Dans le cadre de la présente thèse, a été étudié l’impact de la texturation par traitement thermo-mécanique DIC (Détente Instantanée Contrôlée) sur le séchage de divers produits alimentaires. Ce prétraitement a induit une amélioration de la cinétique de l’opération de séchage quand elle est limitée par le transfert interne de la matière couplé au rétrécissement du produit. Ainsi, la diminution du temps de séchage a atteint 67% dans le cas de l’oignon et 77% dans le cas du cassis. Quant à la diffusivité effective Deff, elle a augmenté par rapport à la matière première jusqu’à 246% pour les pépins et 795% pour les déchets de canneberge, 336% pour l’oignon et 1223% pour le cassis. Dans le cas des produits étudiés, la pression de vapeur de traitement DIC a généralement un effet significatif positif sur la cinétique de séchage et d’extraction des différentes molécules. Concernant les caractérisatiques des produits, nous constatons l’impact positif du traitement par DIC quant aux principales caractéristiques de la matière. Ainsi, les composés phénoliques apparaissent plus disponibles à la suite du traitement adéquat par DIC. Le contenu en composés phénoliques et la capacité antioxydante étant supérieurs dans les produits traités par DIC, la qualité nutritionnelle s’est ainsi également trouvée améliorée. Avec une dégradation thermique négligeable, le traitement DIC implique un effet mécanique dû à la détente instantanée, ce qui permet la rupture de certaines structures cellulaires de la matière et l’augmentation de la quantité maximale extractible. Les caractéristiques physiques diverses (masse volumique apparente et taux relatif d’expansion), les caractéristiques microstructurelles (mesurées par microscopie électronique à balayage) et fonctionnelles d’interaction avec l’eau (réhydratation, teneur en eau, isotherme de sorption, microbiologie et contenu nutritionnel...) peuvent être optimisées en fonction des conditions opératoires DIC, selon les besoins du consommateur. / The present PhD work concerns the effect of thermo-mechanical texturing by DIC (Instantaneous Controlled Pressure-Drop) on fruit and vegetable drying. This pretreatment dramatically improves drying kinetics when the internal mass transfer coupled to the shrinkage of the product, is the limiting process. Indeed, the drying time decreased by 67% in the case of onion and 77% for blackcurrants, while the effective diffusivity Deff increased up to 246%, 795%, 336%, and 1223% for cranberry seed and waste, onion and blackcurrants, respectively. With these products, the saturated steam pressure generally has a significant positive effect on the drying kinetics.DIC treatment significantly improves the main nutritional and functional characteristics of the fruits and vegetables, with more available phenols and higher antioxidant activity. As thermal degradation is negligible, the DIC treatment involves micromechanical effect linked to the instant pressure drop, which allows cell to break and structure to be more porous such increasing the maximum extractable amount. Various physical, microstructural and functional characteristics of new textured material allow water interaction to be completely modified in terms of rehydration kinetics and capacity, sorption isotherm, microbiological and nutritional content... depending on operating DIC conditions, which can be optimized according to the consumer needs.

Le nettoyage des surfaces métalliques est nécessaire dans différents domaines de l'industrie moderne. L'industrie nucléaire cherche de nouvelles méthodes de décontamination des surfaces oxydées, et les installations thermonucléaires nécessitent le nettoyage des composants face au plasma pour enlever la couche déposée contenant tritium. L'ablation laser est proposée comme une méthode efficace et sûre pour le nettoyage des surfaces métalliques et leur décontamination. Le facteur important influençant le chauffage et l'ablation laser est la distribution en profondeur de l’intensité laser. Le modèle de propagation de la lumière dans une couche diffusant sur un substrat métallique est développé et appliqué pour analyser les caractéristiques de distribution de lumière. Pour simuler les surfaces contaminées, l'inox AISI 304L a été oxydé par laser et chauffé dans un four. La contamination radioactive de la couche d'oxyde a été simulée par l'introduction d’europium et / ou de sodium. Un facteur de décontamination de plus de 300 a été démontré avec le régime de nettoyage optimal trouvé. Une diminution de la résistance à la corrosion a aussi été montrée après un nettoyage laser. Les seuils d'ablation des surfaces ITER-like (représentatives d’ITER) ont été mesurés. Une vitesse de nettoyage de 0,07 m2/W∙h a été trouvée. Pour les surfaces miroir, les seuils de dommages étaient déterminés pour éviter les dommages lors du nettoyage au laser. La possibilité de restaurer la réflectivité après le dépôt d’une couche mince de carbone a été démontrée. Les perspectives de développement ultérieur de nettoyage laser sont discutées. / Metal surface cleaning is highly required in different fields of modern industry. Nuclear industry seeks for new methods for oxidized surface decontamination, and thermonuclear installations require the cleaning of plasma facing components from tritium-containing deposited layer. The laser ablation is proposed as an effective and safe method for metal surface cleaning and decontamination. The important factor influencing the laser heating and ablation is the in-depth distribution of laser radiation. The model of light propagation in a scattering layer on a metal substrate is developed and applied to analyse the features of light distribution. To simulate the contaminated surfaces, the stainless steel AISI 304L was oxidized by laser and in a furnace. Radioactive contamination of the oxide layer was simulated by introducing europium and/or sodium. The decontamination factor of more than 300 was demonstrated with found optimal cleaning regime. The decreasing of the corrosion resistance was found after laser cleaning. The ablation thresholds of ITER-like surfaces were measured. The cleaning productivity of 0.07 m2/hour∙W was found. For mirror surfaces, the damage thresholds were determined to avoid damage during laser cleaning. The possibility to restore reflectivity after thin carbon layer deposition was demonstrated. The perspectives of further development of laser cleaning are discussed.