Agenda

Ce congrès est le 12° de la série, il est d’occurrence rare puisqu’il a lieu que tous les 4 ans. Il regroupe l’ensemble des acteurs de la R&D concernant la séparation gaz/liquide : académique, industriels de type end users, équipementiers et ingénierie. 300 personnes sont attendues avec environ 50% d’industriels. Ce congrès a lieu sur 3 jours avec deux sessions en parallèle en plus des conférences plénières. Les thèmes scientifiques du congrès sont :

• Basic data

• Modelling, Simulation, Control (in particular assisted by hybrid modelling or use of IA methods)
• Hybrid and Multifunctional Processes (modularity, flexibility and intensification)
• Equipment Design, Technology and Innovation ( additive manifacturing, centrifugal separation,…)
• Process Operation and Troubleshooting
• Energy and Sustainability in separation processes (efficiency, renewable energy, CO2 capture, new concepts,…)
• Biobased Processes
• On-board Separation Processes (embedded processes in cars, boats, aircrafts, satellites)

Le comité de pilotage est composé de 5 membres dont 3 du LGC et est animé par M Meyer.

> Toutes les infos

Thèse intitulée « Le Kombucha de raisin : une solution de valorisation des sous-produits de l’industrie vitivinicole ».

Elle se tiendra le mardi 12 juillet 2022, à 14h, à l’Amphi 100 de l’ENSIACET.

Le jury sera composé de :

• M. Gilles De Revel (Professeur, Université de Bordeaux) – Rapporteur
• Mme Raphaëlle Tourdot (Maître de conférences, Université de Bourgogne) – Rapporteur
• M. Michel Afram (Professeur, Institut de recherche agronomique du Liban) – Examinateur
• M. Jean Michel Maixent (Professeur, Université de Poitiers) – Examinateur
• Mme Sandra Beaufort (Maître de conférences, INP Toulouse) – Examinatrice
• M. Jalloul Bouajila (Maître de conférences, INP Toulouse) – Examinateur
• Mme Patricia Taillandier (Professeur, INP Toulouse) – Co-directrice de thèse
• M. Youssef El Rayess (Maître de conférences, Université Saint-Esprit De Kaslik) – Co-directeur de thèse

Résumé :

La vinification est l’une des technologies les plus anciennes au monde. L’industrie du vin génère chaque année des tonnes de sous-produits tels que les eaux usées, les rafles, les lies, le marc. Les déchets agro-industriels ont un impact économique et environnemental important. Le concept de valorisation devient de plus en plus populaire ces dernières années. Grâce à leurs propriétés physico-chimiques, les déchets vitivinicoles sont transformés en une variété de produits tels que le compost, les additifs alimentaires, les compléments fertilisants et les aliments pour animaux.

Le Kombucha est une boisson traditionnelle généralement préparée par la fermentation de thé sucré par le SCOBY (Symbiotic Consortium of Bacteria and Yeasts). La consommation de Kombucha a été liée à des bienfaits pour la santé grâce à la présence de composés phénoliques et d’acides organiques. L’objectif de ce projet de recherche est de produire une boisson fonctionnelle par fermentation du marc de raisin avec le consortium microbien du Kombucha, afin de valoriser l’un des sous-produits de l’industrie vitivinicole. L’effet de différents paramètres de fermentation et de procédés sur les caractéristiques du Kombucha de marc de raisin a été évalué. La cinétique de fermentation, la composition chimique, les activités biologiques (in-vitro), les propriétés organoleptiques et la durée de conservation du produit développé ont été étudiés. De plus, une étude de marché a été menée pour évaluer l’intérêt du consommateur à essayer une nouvelle boisson.

Mots-clés : Kombucha ; sous-produits du vin ; marc de raisin ; fermentation ; SCOBY ; valorisation.

Assises de la recherche en ingénierie 4-8 juillet, à l’université Toulouse Jean Jaurès :

Le programme des plénières et des ateliers est en ligne ; inscription obligatoire (gratuite, déjeuner inclus) : http://asri2022-toulouse.fr/fr/le-programme/les-ateliers.html

Le programme alternera des plénières le matin et des ateliers l’après midi, dont plusieurs seront animés par des membres du LGC.

VENEZ ! vous serez agréablement étonné par le panel des conférences, la qualité des orateurs et la variété des sujets et leur pertinence pour l’ingénierie de demain.

Inscription gratuite mais obligatoire, et incluant le déjeuner pour garantir la logistique sur le lieu d’accueil de l’UT2J. participants escomptés : 300 personnes.

Résumé

Les « Assises de la Recherche en Ingénierie : Sciences en conscience, enjeux écologiques et de société »  ont pour objectif de confronter les acteurs de la recherche en  ingénierie aux enjeux de la transition énergétique, des changements globaux et leurs impacts sur les sociétés. Tenir des Assises de la Recherche en Ingénierie à Toulouse vient de la nécessité de réinterroger nos disciplines et nos activités au regard du contexte des changements globaux, des enjeux écologiques associés et de leurs répercussions sur les sociétés. Quel doit être à l’avenir le rôle de la Recherche et des Sciences de l’Ingénierie ? Comment repenser les relations avec la formation aussi bien que les missions des métiers d’ingénieur et de chercheurs/chercheuses? Quelles technologies développer en prenant en compte l’exigence de décarbonation, la finitude des ressources, la durabilité des productions, les besoins sociaux et les aspirations sociétales ? Comment mieux faire dialoguer les recherches en ingénierie avec les sciences humaines et sociales?

17th European Symposium on Comminution & Classification (ESCC 2022)
27-29 June, 2022 – Toulouse, France

ESCC 2022 is on behalf of the Working Party « Comminution & Classification  » of the European Federation of Chemical Engineering (EFCE).

All abstracts are to be submitted online via the conference website: https://escc2022.sciencesconf.org/ before 15th January 2022.

La soutenance de thèse se déroulera le lundi 13 Juin à 14h dans l’amphi 100 de l’ENSIACET.

« Aluminium en milieu marin : de la biocorrosion à l’autobioprotection »

Le jury sera composé de :

• Philippe REFAIT(Université de La Rochelle, LaSIE), Rapporteur
• M. François-Xavier PERRIN(Université de Toulon, MAPIEM), Rapporteur
• Mme Karine GROENEN SERRANO (Université Toulouse III – Paul Sabatier, LGC), Examinatrice
• M. Benoit FORI (MECAPROTEC Toulouse), Examinateur
• Mme Régine BASSEGUY (INP Toulouse, LGC), Directrice de thèse
• Mme Marie-Line DELIA (INP Toulouse, LGC), Co-directrice de thèse

Résumé :

Les alliages d’aluminium sont couramment utilisés dans le secteur de l’industrie pour leurs nombreux atouts, notamment en termes de légèreté, conductivité thermique et électrique, ainsi que pour leur bonne résistance à la corrosion. En effet, les alliages d’aluminium se recouvrent spontanément d’une couche d’oxyde passif ayant une fonction protectrice. Cette protection n’est pas suffisante dans le milieu marin, environnement très agressif par sa forte concentration en chlorure déstabilisant la couche d’oxyde passif et par la quantité de microorganismes présents. Ces derniers sont capables de catalyser les réactions de corrosion, phénomène désigné par le terme de MIC pour Microbiologically Influenced Corrosion. Actuellement, les méthodes de protection utilisées par l’industrie ne sont pas satisfaisantes d’un point de vue économique et environnemental. La recherche de nouvelles solutions est donc essentielle.

L’objectif de ce travail est d’évaluer l’intérêt d’une protection de l’alliage d’aluminium 5083 qui résulterait des modifications de surface induites par des microorganismes issus de sédiments de marais salants. En effet, si de nombreux microorganismes sont responsables de MIC, certains sont connus pour inhiber la corrosion, via des phénomènes comme la biominéralisation.

Les modifications de surface, obtenues par immersion de plaques d’alliage d’aluminium dans un milieu, eau de mer et sédiments de marais salants, ont été suivies par voie électrochimique (potentiel libre, courant de corrosion, impédance, sensibilité à la piqûre). Des observations au microscope électronique à balayage ont été effectuées en coupe et en surface, après immersion.

Pendant l’immersion, une couche à double structure se forme à la surface des plaques, protégeant celle-ci de la corrosion ultérieure. Ces résultats, couplés avec les analyses du biofilm formé sur la plaque, ont donné des clés de compréhension des mécanismes mis en œuvre.

Abstract :

Aluminium alloys are widely used by various industries for their numerous advantages, especially in regard to lightness, thermal and electrical conductivity, along with their good resistance to corrosion. Indeed, aluminium alloys naturally develop a passive oxide layer that protects them from corrosion. In marine environment, this protection is not effective because of the high concentration of chloride, which destabilizes the passive oxide layer and the high number of micro-organisms present. These microorganisms are responsible for catalyzing corrosion reactions, a phenomenon known as MIC (Microbiologically Influenced Corrosion). Currently, the protection methods used by the industry are not satisfying from an economic and ecological point of view and the search for new solutions is crucial.

The objective of this research work is to assess the interest of a protection of the 5083 aluminium alloy as a result of surface modifications developed by microorganisms from salt marsh sediments. Indeed, while many microorganisms are responsible for MIC, others are known to inhibit corrosion, via phenomena such as biomineralization.

Surface modifications were obtained by immersing the aluminium alloy plates in a medium of seawater and salt marsh sediments, monitored electrochemically (corrosion potential, corrosion current, impedance, pitting sensitivity). Scanning electron microscope observations were performed on the cross-section and surface, after immersion..

During the immersion, a double-structure layer was formed on the surface of the plates, protecting it from further corrosion. These results, paired with the analysis of the biofilm developed on the plate, gave the keys to understand the mechanisms at work.

As you may know, the 32nd European Symposium on Computer-Aided Process  Engineering (ESCAPE-32) will take place in Toulouse, France from Sunday, June 12th to Wednesday, June 15th, 2022.

This Symposium is an opportunity to present your work to the research and scientific community, in one of these topics:
Modelling and Simulation
Product/ Process Synthesis and  Design
Large Scale Design and Planning /Scheduling
On Line Model Based Applications and Control
Concepts, Methods and Tools
Digitalization and Artificial Intelligence
CAPE Applications Addressing Societal Challenges
Education in CAPE and Knowledge Transfer

To submit, please use the template downloadable on ESCAPE-32 website.
Submissions are open until 1st september 2021.
Do not hesitate to submit your abstract!

Soutenance de thèse aura lieu le lundi 23 mai à 10h à la salle des thèses de l’ENSIACET.

La thèse s’intitule : « Pyrolyse et vapogazéification des CSR en lit fluidisé entre 700 et 850°C : production d’un gaz de synthèse riche en hydrogène« 

Lien zoom pour la soutenance :

https://zoom.us/j/94245833949?pwd=dlJqS3FBeHRlQTRicUNRTFJ6RFQ2Zz09

ID de réunion : 942 4583 3949
Code secret : r7DmuK

Le jury sera composé de :

Mme Claire COURSON, Université de Strasbourg,  Rapporteure
M. Yann ROGAUME, Université de Lorraine, Rapporteur
M. Khashayar SALEH, Université Technologique de Compiègne, Examinateur
Mme Catherine AZZARO-PANTEL, Laboratoire de Génie Chimique, Examinatrice
M. Xavier LEFEBVRE, INSA Toulouse, Examinateur
M. Mehrdji HEMATI, Laboratoire de Génie Chimique, Directeur de thèse
M. Maxime Hervy, ENGIE Lab CRIGEN, Invité
M. Yilmaz Kara, ENGIE Lab CRIGEN, Invité

Résumé de la thèse :

Les procédés de gazéification sont essentiellement développés pour la conversion thermochimique de la biomasse lignocellulosique. Le bois, bien que reconnu comme renouvelable, est une ressource fortement soumise aux compétitions d’usage. Ainsi, les tensions qui apparaissent sur le marché du bois incitent les acteurs de la filière à diversifier très largement leurs approvisionnements vers des ressources plus atypiques telles que les résidus ligneux de tous genres, ou des déchets avec peu ou pas de débouché les CSR (Combustibles Solides de Récupération).

Cette étude est divisée en trois grands volets. Une étude paramétrique portant sur la pyrolyse et la vapogazéification des résidus solides dans un pilote de pyrogazéification en lit fluidisé entre 700 et 850°C. Les intrants utilisés sont le bois de pin, deux lots de CSR issus du tri des ordures ménagères et un lot de CSR issu de bois B. Cette étude a
permis de mettre en évidence l’effet des conditions opératoires (température, rapport massique H2O/intrant) ainsi que de la nature de l’intrant sur la composition et le rendement du syngas issu de l’étape de pyrolyse d’une part et de la vapogazéification d’autre part.

Le deuxième volet consiste en une étude cinétique consacrée à l’effet de la température et de la nature de l’atmosphère gazeuse du réacteur (inerte, réductrice et oxydante) sur les interactions chimiques entre un goudron modèle (toluène) et les particules d’olivine calcinée dans un mini-réacteur à lit fluidisé. Les résultats ont montré que ces interactions en modifiant les spéciations des oxydes de fer présents dans l’olivine ont des effets significatifs sur l’activation catalytique de l’olivine. Par ailleurs, les informations tirées de cette étude ont permis de mieux comprendre et analyser l’évolution des propriétés du syngas issu de la pyrogazéification en régime transitoire.

Enfin, une étude théorique de la modélisation et de la simulation du réacteur de gazéification en lit fluidisé intégrant les réactions de pyrolyse, de vapogazéification du char, de Water-Gas Shift et de reformage des goudrons. La confrontation entre les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux ont permis de mieux comprendre l’effet des paramètres opératoires sur l’avancement de différentes réactions.

Abstract :

Steam-gasification processes were essentially developed for the thermochemical conversion of woody biomass. Even though wood is acknowledged as renewable feedstock, its many uses generate tensions on the woody biomass market, which prompted the actors of the sector to diversify their feedstock by making use of woody waste or waste with little to no valorization opportunities such as Refuse-Derived Fuels (RDF).

Three main parts constitute this work: first, we carried out a parametric study on the pyrolysis and steam-gasification of solid fuels in a pilot-scale fluidized-bed reactor between 700 at 850°C. The fuels used were pine wood, two RDFs originating from household waste and one RDF originating from furniture wood. This study revealed the influence of operating conditions (temperature, steam-to-fuel mass ratio) as well as fuel nature on syngas yield and composition during pyrolysis and steam-gasification.

The second part consists in a kinetic study on the effect of temperature and gaseous atmosphere (inert, reducing and oxidizing) on the interactions between a model tar (toluene) and calcined olivine in a small-scale fluidized bed reactor. Experimental results showed that these interactions alter iron oxides speciation which greatly affects the olivine’s catalytic activity. This study allowed for a better understanding of the behavior of the pilot-scale reactor in transient state.

Finally, we developed a gasification reactor model including pyrolysis, steam-gasification, tar cracking and Water-Gas Shift reactions. Confronting this model with our experimental results provided greater information on the influence of operating parameters on the conversion of the various reactions.

Bonne journée,

Thomas Esteves

Thèse intitulée Modèle mécanistique complet d’un bioréacteur à membranes immergées de très grande taille

Abstract :

Membrane bioreactors (MBRs) are successfully being adopted in super-large-scale (>100,000 m³.d^-1) applications due to several advantages, mainly superior and consistent effluent quality. Moreover, the significant reduction in the membrane and operating costs has contributed to its wider acceptance. Despite their considerable evolution in the recent past and large-scale applications in municipal wastewater treatment, fouling and the cost associated with its mitigation are still hot topics and need the attention of researchers and academia to optimize and reduce the expense of MBR in the range of the conventional activated sludge process (CASP). Mathematical modeling is a great tool to explore the model-based optimization of operating costs associated with fouling mitigation strategies. For this, a comprehensive and integrated process model is required to be adapted, calibrated, and validated at a super-large-scale facility.

MBR involves complex interactions between biology and filtration, and its modeling is a challenge without considering these interactions. In the recent past, integrated models have been developed and applied to MBRs, mostly ranging from bench to pilot scales and rarely for full-scale facilities of capacity up to 15,000 m³.d^-1 In this work, a super-large-scale MBR plant with a design capacity of 348,000 m³.d^-1 is dynamically modeled to simulate the depollution and filtration-fouling processes.

The integrated model combines biochemical (ASM3-SMP-EPS-Bio-P, aeration, chemical precipitation), resistance in series (RIS) fouling, and energy sub-models. The comprehensive, integrated model is capable of simulating a) biological processes to describe the stoichio-kinetic activity of the biomass for carbon oxidation and nutrient removal (i.e., Nitrogen and Phosphorus) coupled with EPS-SMP production and degradation processes; b) the role of biological process aeration in carbon oxidation and nitrification under the influence of MLSS; c) the numerical balance of the volumes of the influent, effluent, sludge and all internal and external recirculation; d) coagulant addition inducing chemically enhanced phosphorus removal (CEPR) in addition to enhanced biological phosphorus removal (EBPR); e) fouling dynamics associated with synchronized filtration-relaxation, intermittent air-scouring and backwashing under the influence of transmembrane pressure (TMP), temperature, MLSS, and bound EPSs concentration, and f) specific energy consumption. The model was calibrated using one-week data collected during the first experimental campaign and was then validated against 92 days of data from the plant with and without the addition of FeCl₃.

The calibrated integrated model provided an acceptable correspondence for pollutants (COD, NO_x, NH₄, PO₄^3-, MLSS, EPSs, and SMPs) removal and prediction of the TMP, a direct indicator for fouling development. The model successfully produced acceptable datasets not available from routine measurements, e.g., the evolution of the biomass and transformation of the pollutants in each of the reactors in series. Moreover, the model can provide detailed insights into reversible and irreversible fouling dynamics under the synchronized influence of multiple fouling abatement controls, including filtration -relaxation, intermittent air-scouring, and backwashing.

In order to be used for the development of model-based controls and intelligent decision-making tools to optimize the functioning of the full-scale MBRs, particularly the air-scouring and activation and de-activation of the chemical washes to save energy and chemicals, this model would have to be validated in fouling conditions. Since it was not possible to test the limits of the model, the sensitivity analysis approach was investigated.

RÉSUMÉ

Les bioréacteurs à membrane (BaM) sont utilisés dans des applications de traitement des eaux usées à très grande échelle avec succès (>100 000 m³.d^-1) en raison de plusieurs avantages, principalement une qualité d’effluent supérieure et constante. De plus, la baisse importante des couts des membranes et d’exploitation a contribué à cette acceptation plus large, même sur ce marché sensible economiquement. Malgré leur évolution considérable dans un passé récent et les applications à grande échelle dans le traitement des eaux usées municipales, le colmatage des membranes et le coût associé à sa limitation sont encore des sujets d’actualité et nécessitent des travaux pour faire baisser les dépenses du BaM vers des valeurs comparables à celles du processus classique de traitement des boues activées (BAC). La modélisation mathématique est un excellent outil pour l’optimisation, fondée sur des modèles, des coûts d’exploitation associés aux stratégies de limitation du colmatage, en particulier l’aération de la membrane, qui est le principal facteur contribuant aux coûts énergétiques des BaM. Jusqu’ici le travail nécessaire d’adaptation calibration et validation d’un modèle intégré n’avait pas encore été mené sur une installation à très grande échelle.

Le BaM met en jeu des interactions complexes entre la biologie, la filtration et le colmatage, et sa modélisation est une tâche difficile en tenant compte de ces interactions. Dans le passé récent, des modèles intégrés ont été élaborés et appliqués aux BaM, principalement à l’échelle pilote, et rarement pour les installations à grande échelle de capacités allant jusqu’à 15 000 m³.d^-1, et aucune étude de modélisation n’a été réalisée pour des installations à très grande échelle à ce jour. Dans ce travail, une usine concue sur la base d’un BaM à très grande échelle avec une capacité de traitement de 348000 m³.d^-1 est modélisée dynamiquement pour simuler les processus de dépollution et de colmatage de la membrane. Le modèle intégré combinait la biochimie (ASM3-SMP-EPS-Bio-P, aération et précipitation chimique), la résistance au colmatage en série (RIS) et les sous-modèles énergétiques. Le modèle intégré complet est capable de simuler a) les processus biologique décrivant l’activité stoechico-cinétique de la biomasse pour l’oxydation du carbone et l’élimination des éléments nutritifs (c.-à-d. l’azote et le phosphore) couplés aux processus de production et de dégradation des exo-polymères libres et liées; b) le rôle de l’aération pour le processus biologique dans l’oxydation et la nitrification du carbone sous l’influence des matières en suspension; c) le bilan matière sur les volumes des affluents, des effluents, des purges et de toute recirculation interne et externe; d) l’ajout de coagulant pour l’ élimination chimique améliorée du phosphore en plus d’une élimination biologique ; e) la dynamique de colmatage associée à la filtration-relaxation synchronisée, à l’air intermittent et au retro-lavage, sous l’influence de la pression transmembranaire (TMP), de la température, des MLSS et de la concentration en exopolymères liés, et f) de la consommation d’énergie spécifique en kWh.m^-3 ou kWh.Kg^-1, ainsi que de sa répartition entre usages. Le modèle a été étalonné à l’aide de données recueillies au cours d’une semaine de la première campagne expérimentale. Il a ensuite été validé par des données issues de 92 jours de fonctionnement avec et sans ajout de FeCl₃. De plus, une analyse de sensibilité a été utilisée pour déterminer les paramètres influents afin de faciliter l’étalonnage des sous-modèles et de démontrer la robustesse du modèle.

Le modèle intégré calibré a fourni une concordance acceptable pour l’élimination des polluants (DCO, NO_x, NH₄, PO₄^3-, MLSS, SPE et PGS), ainsi que la prédiction de la pression transmembranaire qui est un indicateur direct du développement du colmatge. Le modèle a aussi permis de compléter les jeux de données lorsque qu’elles étaient non-disponibles à partir de relevés de routine. p.ex. évolution de la biomasse et transformation des polluants dans chacun des réacteurs en série. De plus, le modèle est en mesure de fournir des renseignements détaillés sur la dynamique des colmatage réversible et irréversible, en tenant compte des différents moyens mis en oeuvre pour les limiter. Le modèle peut être utilisé pour le développement d’opérations de contrôles commandes et outils d’aide à la décision afin d’optimiser le fonctionnement des BaM à grande échelle, en particulier la gestion de l’aération grosses bulles pour la limitation du colmatage ou la gestion des lavages chimiques dans un objectif d’optimiser l’énergie et des produits chimiques.Ce modèle devait être validé dans des conditions d’encrassement. Celles-ci étant relativement faibles, une approche par analyse de sensibilité a été menée, qui a permis de pointer les paramètres majeurs et de donner les limites de la robustesse du modèle. Elle a permis de conclure à l’utilité du modèle dans les objectifs fixés de son utilisation.

Composition du Jury

Directeur(s) de Thèse:

Claire ALBASI, Directeur de Recherche, CNRS INPT LGC-Toulouse,

Marion ALLIET, Maîtresse de Conférences, CNRS, INPT LGC-Toulouse

Rapporteurs:

Peter VANROLLEGHEM, Professeur, Université Laval, Quebec -Canada

Giorgio MANNINA, Professeur, Université de Palermo, Italie

Autre membres du jury:

Sam AZIMI, Directeur adjoint, Innovation SIAAP, Paris-France

Erkan ŞAHİNKAYA, Professeur, Istanbul Medeniyet University, Turkey

Invité.

Mathieu SPÉRANDIO, Professeur, LSBP-INSA Toulouse-France

Cette année encore, les candidats à la finale de l’académie de Toulouse du concours MT180 auront 180 secondes pour présenter sur scène leur sujet de recherche. Trois minutes et une diapo pour vulgariser leurs thèses au grand public. Rendez-vous le vendredi 25 mars 2022.

Parmi les 18 finalistes, Guillaume Hopsport, doctorant au LGC, vulgarisera son travail de recherche « Conception, élaboration et optimisation d’un réacteur photoélectrochimique pour la valorisation d’effluents contenant de l’urée en hydrogène. »

Découvrez tous les finalistes ici : http://univ-toulouse.fr/mt180

La billetterie est ouverte : https://widget.weezevent.com/ticket/E820891/?code=2541&locale=fr-FR&width_auto=1&color_primary=00AEEF
Soyez prêts, les places partent vite !

Thèse intitulée : « Conception et planification de la chaîne d’approvisionnement de la biomasse en biocarburant (bioéthanol et biodiesel) en Éthiopie grâce à un modèle d’optimisation stratégique et tactique intégré sous les dimensions économiques et environnementales »

Elle se tiendra le mardi 15 Mars 2022, à 14h, à salle des théses de l’ENSIACET.

Pour ceux qui ne peuvent malheureusement pas être présents, je vous invite à y assister par visioconférence via le lien zoom suivant : https://inp-toulouse-fr.zoom.us/j/99049619650?pwd=K093N0w4Y1dnZkdaNnVPZ3c3c3Jadz09

ID de réunion : 990 4961 9650

Code secret : 002643

Le jury sera composé de :

• Mauricio Camargo, Université de Lorraine, Rapporteur
• Mme. Rallou Thomopoulos, INRAE – IATE, Rapportrice
• Mme. Nathalie Bostel, Université de Nantes, Examinatrice
• Stéphane Negny, Université de Toulouse, Examinateur
• M. Ludovic Montastruc, Université de Toulouse, Directeur de thèse
• Abubeker Yimam, Addis Ababa University,Co-directeur de thèse

Thèse intitulée « Développement d’inhibiteurs du Quorum Sensing pour le contrôle de la formation de biofilms complexes »

Elle aura lieu le vendredi 11 mars à 10h00 dans la salle du conseil de la Faculté de Pharmacie.

Participer à la réunion Zoom
https://univ-tlse3-fr.zoom.us/j/93164472704?pwd=UVU0aTZQRGo1VyttR1ZhQ3IvcmtuQT09

ID de réunion : 931 6447 2704
Code secret : 811813

Membres du jury:

Mme Anne Doléans-Jordheim, (CIRI – Université Lyon 1 – Claude Bernard), Rapporteure
M. Romain Briandet, (INRAE, AgroParisTech), Rapporteur
M. Raphaël Lami, (LBBM, Sorbonne Université), Rapporteur
M. Jean-Luc Stigliani, (LCC, Université Toulouse III – Paul Sabatier), Examinateur
Mme Christiane Forestier, (Laboratoire de Bactériologie Virologie, Université Clermont Auvergne), Examinatrice
Mme Carine Masquefa, (IBMM, <Université de Montpellier), Examinatrice
Mme Fatima El Garah, (LGC, Université Toulouse III – Paul Sabatier),  Co-Directrice de thèse
Mme Christine Roques , (LGC, Université Toulouse III – Paul Sabatier), Directrice de thèse

Résumé de la thèse:

Les biofilms bactériens représentent aujourd’hui une menace majeure pour la santé publique mondiale. En effet, ces assemblages de cellules bactériennes, organisés et structurés, sont responsables de très nombreuses infections opportunistes essentiellement chroniques. Ainsi, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus et Burkholderia cepacia sont trois espèces bactériennes isolées des poumons de patients atteints de mucoviscidose (MCV) capables de déployer un véritable arsenal de facteurs de virulence, en passant de la phase colonisation avec formation de biofilm à l’infection. En particulier, P. aeruginosa, une bactérie du groupe ESKAPE, a récemment été reclassé par l’Organisation Mondiale de la Santé, dans la liste des pathogènes critiques, pour lesquels de nouvelles solutions thérapeutiques sont nécessaires. Parmi ces nouvelles approches, l’inhibition de la formation du biofilm apparait prometteuse, en permettant notamment de conserver les cellules bactériennes dans un état planctonique, plus facilement éliminable par le système immunitaire ou par un traitement antibiotique. Dans ce contexte, le premier objectif de ce projet est d’identifier de nouvelles molécules capables d’inhiber le système de communication par Quorum Sensing de P. aeruginosa, basé sur la PQS (Pseudomonas Quinolone Signal). Parallèlement, et au regard de l’implication de biofilms multi-espèces dans les infections pulmonaires de patients atteints de MCV, notre deuxième objectif est d’évaluer l’impact de ces inhibiteurs sur la structuration globale d’un biofilm issu de consortia incluant P. aeruginosa.  Dans un premier temps, une bibliothèque de composés, analogues structurels à la PQS, a été soumise à un screening virtuel par modélisation moléculaire, afin de prédire l’affinité de ces composés pour la protéine cible PqsR. Trois séries de composés ont été synthétisées : les chromones (série 1), chromones inverses (série 2) et les flavonoïdes (série 3) et ont été soumises à ce screening in silico. En parallèle, leur activité anti-biofilm a été évaluée in vitro. Les composés les plus actifs ont été sélectionnés en vue d’une évaluation sur biofilms multi-espèces. La deuxième partie du projet a ainsi porté sur la mise au point et la validation d’un modèle de biofilm multi-espèces, composé de trois espèces P. aeruginosa, S. aureus et B. cepacia. Le choix s’est porté sur des conditions de culture proches de celles décrites in vivo, notamment dans un milieu minimum. D’autre part, un intérêt particulier a été porté à l’étude de l’effet de la concentration en NaCl, puisque, in vivo, celle-ci augmente avec l’épaississement du mucus. Le suivi des populations adhérées a été réalisé par numération des UFC et par qPCR, associé à des observations en microscopie confocale. Un des résultats majeurs obtenu concerne l’effet positif d’une concentration élevée en NaCl sur la capacité de S. aureus à coexister au sein de biofilms structurés avec P. aeruginosa, malgré un antagonisme démontré dans la littérature et confirmé ici. Un effet bénéfique de NaCl a été également observé vis-à-vis des biofilms à P. aeruginosa. Au final, l’augmentation de la concentration de NaCl dans le microenvironnement des espèces bactériennes étudiées (S. aureus, P. aeruginosa et B. cepacia) permettrait d’expliquer les coinfections pulmonaires par P. aeruginosa et S. aureus, et secondairement par B. cepacia. Le modèle multi-espèce ainsi développé servira pour l’évaluation des analogues de PQS , sélectionnés pour leur capacité à inhiber la formation de biofilms mono-espèces à P. aeruginosa. Ils seront utilisés seuls ou associés à d’autres inhibiteurs précédemment synthétisés, afin de démontrer leur potentiel intérêt thérapeutique.

La soutenance de thèse aura lieu le mercredi 9 mars à 09h à l’amphi 100 de l’Ensiacet.

 » Application of a non-equilibrium thermodynamics framework derived from nature-inspired themes for modelling and design of processes”

Le jury sera composé de :
M. Marc-Olivier COPPENS, UCL, Rapporteur
M. Kirill GLAVATSKIY, The University of Sidney, Rapporteur
M. Christophe GOUPIL, Université Paris-Diderot, Examinateur
M. Patrice BACCHIN, Université Paul Sabatier, Examinateur
M. David ROUZINEAU, INP, Invité

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Résumé de la thèse en français :

La Génie Chimique est un sujet riche et passionnant. Que ce soit pour nos vêtements ou nos repas, presque tout autour de nous passe par les mains de l’industrie chimique. Au cours des années, cette discipline a contribué à des découvertes capitales, comme le développement de médicaments, le dessalement de l’eau par osmose inverse, l’invention des colonnes de distillation réactive… Néanmoins, beaucoup de procédés d’usage étudiés en Génie Chimique peuvent être améliorés. En effet, ces procédés utilisent souvent l’hypothèse d’équilibre thermodynamique, et sont loin d’être efficaces. Mêmes les procédés intensifiés, qui font appel au couplage de phénomènes, n’exploitent pas complètement les synergies hors-équilibre en phase de conception ou de contrôle.

Une façon de surmonter ces limitations est de développer des procédés innovants et efficaces en s’inspirant de la nature. Pour cela, il est indispensable de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux derrière les procédés biomimétiques. Par conséquent, le présent travail étudie comment la thermodynamique hors-équilibre peut aider à combler ce manque de connaissance. Trois des concepts clés dans la littérature pour impulser la conception de procédés inspirés de la nature étant liés à trois notions importantes de la thermodynamique hors-équilibre, l’usage d’une telle approche semble donc justifiée. Une analogie est faite entre les réseaux de transport hiérarchique, le contrebalancement des forces, l’auto-organisation dynamique et l’équipartition de la production d’entropie + Loi Constructale, le couplage thermodynamique, les structures de dissipation.

Ces notions de thermodynamique hors-équilibre ont motivé trois différents projets de recherche. Le premier porte sur l’évaluation d’un distributeur de liquide pour une colonne à distiller. Cet interne de colonne consiste en un plateau avec des orifices, et des structures filaires sortant de ces orifices comme les branches d’un arbre. Le liquide s’écoule sur la surface de ces fils, se divisant en plusieurs ruisselets avant de tomber sur le garnissage au-dessous. Le choix d’un tel dessin peut être partiellement justifié par la Loi Constructale, qui encourage l’utilisation de structures en arbre pour distribuer un flux d’un point vers une surface. Des calculs théoriques prévoient que cette nouvelle technologie peut empêcher la mauvaise répartition du liquide dans les colonnes. En plus, des expériences ont montré que cet interne réduit de 40% la hauteur équivalente à un plateau théorique pour un garnissage conçu récemment.

Cette thèse examine aussi deux phénomène interfaciaux liés aux couplages thermodynamiques : la diffusioosmose et la diffusiophorèse. Ces deux phénomènes sont étudiés via simulation numérique. D’abord, nous essayons de reproduire le comportement d’une membrane à partir de la diffusioosmose afin de déterminer l’impact de trois paramètres sur l’état d’équilibre d’advection-osmose : la différence de concentration de colloïde, les interactions surface-colloïde, et les interactions colloïde-colloïde. Le phénomène de diffusiophorèse est étudié, lui, à l’aide de deux modèles transitoires et un modèle en régime permanent dans la limite de diffusivité infinie. Cette étude s’intéresse à l’impact du gradient de concentration de soluté, de la diffusivité et des interactions interface-soluté sur la vitesse de diffusiophorèse.

Enfin, le dernier projet de recherche conduit au cours de cette thèse met à l’épreuve la validité du principe de Ziegler de Maximisation de la Production d’Entropie, qui est défini comme une généralisation des relations de réciprocité d’Onsager aux systèmes éloignés de l’équilibre. Cette thématique est aussi liée aux couplages thermodynamiques dans la mesure où le principe de Maximisation de la Production d’Entropie se prête à l’explicitation de lois phénoménologiques dans le cas particulier des phénomènes couplés. Cependant, une révision minutieuse de la démonstration du principe proposée par Ziegler montre que celle-ci est erronée. De plus, un contre-exemple simple impliquant deux réactions chimiques éloignées de leur état d’équilibre permet de montrer que le principe lui-même est faux.

Abstract in english :

Chemical Engineering is a vast and passionate subject. From the clothes we wear to the foods we eat, almost everything surrounding us has passed by the hands of the chemical industry. This discipline has experienced numerous breakthroughs, like advanced pharmaceuticals, water desalination via reverse osmosis, and reactive distillation columns, to name a few. However, many of the typical processes studied by Chemical Engineering have room for improvement. Indeed, these processes are often based on equilibrium hypothesis, far from being efficient. Even intensified processes, which are based on coupled phenomena, do not fully explore non-equilibrium synergies in design/control stages.

One solution to overcome these limitations lies in developing innovative and more efficient processes with nature-inspired ideas. This can only be achieved through a better understanding of underlying fundamental mechanisms and dynamics of the biomimetic processes. Hence, the present work explores how non-equilibrium thermodynamic concepts can help fill in this gap of knowledge. Using non-equilibrium thermodynamics is legitimated by the fact that the three key concepts used in the literature to drive the design of nature-inspired processes are linked to some extent to three important concepts of non-equilibrium thermodynamics. Hierarchical transport networks, force balancing and dynamic self-organization are the concepts mentioned from literature, and equipartition of entropy production + Constructal Law, thermodynamic coupling and dissipative structures are their thermodynamic counterparts.

These non-equilibrium thermodynamics notions prompted three different research projects. The first one is about the assessment of a tree-like liquid distributor for distillation columns. This internal consists of a regular orifice-pan distributor coupled with a wire structure that resembles the branches of a tree. The liquid flows on the outer surface of these wires, splitting into several streamlets before dripping on the packed bed below. Such a design can be partially justified by the Constructal Law, which promotes the use of tree structures to realize point-to-area flow. Theoretical calculations predict that this new technology can help prevent maldistribution in column operations. Further, experiments show that the internal reduces the height equivalent to a theoretical plate of a recently disclosed packing by 40%.

This work also investigates two interface-driven phenomena related to thermodynamic coupling: diffusioosmosis and diffusiophoresis. Both are linked to thermodynamic coupling since they correspond to fluid or particle flow generated by a secondary thermodynamic force (solute concentration gradient). These phenomena are studied here via numerical simulations. First, an attempt is made to replicate membrane behaviour from diffusioosmosis alone. The simulations explored the impact of three parameters on advection-osmosis equilibrium: colloid concentration difference, colloid-interface interactions, and colloid-colloid interactions. Afterwards, diffusiophoresis is investigated using two transient models and one steady-state model, the latter in the limit of infinite diffusivity. This study focuses on the effect of solute concentration, diffusivity, concentration gradient, and solute-interface interactions on the diffusiophoretic velocity.

Finally, the last research project conducted for this thesis checks the validity of Ziegler’s Maximum Entropy Production principle, which attempts to generalize Onsager’s reciprocal relations to far-from-equilibrium systems. This topic is also connected to thermodynamic coupling since the Maximum Entropy Production principle attempts to derive the phenomenological relations for coupled phenomena. A careful review of Ziegler’s attempt to prove this principle shows that his demonstration is flawed. Further, a simple counterexample using far-from-equilibrium chemical reactions reveals that the principle itself is incorrect.

Le 14^ème congrès international du Groupement de Recherche Universitaire sur les Techniques de Traitement et d’Epuration des Eaux (GRUTTEE) aura lieu du 2 au 4 mars 2022 sur le campus de l’Université Paul Sabatier Toulouse III.

https://gruttee2022.sciencesconf.org/ 

Ce congrès interdisciplinaire réunit des chercheurs et des industriels spécialistes de l’eau, des sciences chimiques et naturelles, des procédés et sciences humaines et sociales. C’est un lieu d’échange sur les problématiques et les avancées dans le domaine de l’eau. Il est aussi l’occasion d’initier des collaborations nationales et internationales ou de consolider celles déjà existantes.

Des doctorants et jeunes chercheurs issus de toutes les disciplines (chimie, biologie, génie des procédés, santé publique, sociologie…) sont particulièrement attendus à ce congrès. Ils auront l’opportunité de présenter leurs travaux.

Le GRUTTEE est une association qui regroupe des universitaires français exerçant leurs activités en traitement des eaux ou sur des thèmes connexes : assainissement, potabilisation, traitement d’effluents industriels, protection des ressources. Ce réseau regroupe des compétences en recherche dans des disciplines diverses : chimie, microbiologie, physico-chimie, biologie, génie des procédés, santé publique, sciences humaines et sociales…

mercredi 9 février 2022 à 9h30 dans l’amphithéâtre Concorde bâtiment U4 à l’Université Paul Sabatier.

La thèse s’intitule : « Capteur électrochimique à fer pour la maîtrise de L. pneumophila : Application à l’analyse de l’eau dans les tours aéro-réfrigérantes. »

https://zoom.us/j/95143207234?pwd=TXZvYVFSUkFBYXNGOEw3SVdYKzE2dz09
ID de réunion : 951 4320 7234 – Code secret : 0w5wz8

Membres du jury :

• Jean-Marc BERJEAUD(EBI – Université de Poitiers), Rapporteur
• Christophe INNOCENT(IEM – Université de Montpellier II), Rapporteur
• Mme Christelle DESPAS (LCPME – Université de Lorraine), Examinatrice
• Mme Christel CAUSSERAND (LGC – Université Toulouse III – Paul Sabatier), Examinatrice
• Laurent BOUMATI(Resonet Services – Groupe Orizon), Invité
• Pierre GROS(LGC – Université Toulouse III – Paul Sabatier), Co-directeur de thèse
• Mme Christine ROQUES (LGC – Université Toulouse III – Paul Sabatier), Co-directrice de thèse

Résumé de la thèse :

L. pneumophila (Lp) est une bactérie pathogène opportuniste colonisant fréquemment les réseaux d’eau artificiels. Les bactéries présentes dans les microgouttelettes d’eau contaminée sont inhalées par l’être humain et, sous certaines conditions, peuvent conduire à une pneumopathie (maladie du légionnaire) létale dans 10 à 15 % des cas. Les tours aéroréfrigérantes (TAR) sont les systèmes les plus fréquemment incriminés dans la contamination en raison de conditions de croissance microbiologique favorables conduisant à la présence de Lp à des taux élevés, y compris au sein de biofilms. Si des opérations de nettoyage et de désinfection à base de biocides sont réalisées dans le cadre de l’entretien ou lors d’une contamination excessive, elles doivent être proportionnées et justifiées afin de limiter les rejets polluants dans l’environnement. Par ailleurs, il a été montré que la présence de Lp est accrue à partir de concentrations en fer de l’ordre du micromolaire dans l’eau. Si les besoins en fer de la bactérie sont reconnus, l’impact des formes Fe(II) et Fe(III) et des concentrations observées dans les eaux de TAR sur la population bactérienne reste inconnu, surtout lors de la formation du biofilm à Lp. L’objectif principal de ce travail est donc de définir la relation entre les deux formes du fer et la persistance/croissance de Lp afin de proposer le développement d’un procédé original basé sur l’électrochimie pour la maîtrise de Lp dans les TAR.

Les travaux se sont focalisés dans un premier temps sur la mise au point d’un capteur électrochimique fonctionnalisé par la résine cationique Nafion®, permettant la détermination des concentrations micromolaires du Fe(II) et Fe(III) par voltammétrie cyclique. Les performances analytiques (répétabilité, reproductibilité, sensibilité, exactitude et sélectivité) du capteur ont ensuite été évaluées dans des solutions synthétiques.

Dans un deuxième temps, l’influence du Fe(II) et Fe(III) sur la formation de biofilms mono-espèces à Lp a été étudiée en se basant sur un modèle existant. L’analyse des biofilms formés en présence de Fe(II) et/ou Fe(III) a été effectuée par numération des Unités Formant Colonie (UFC) et par quantification des Unités Génomes (UG ; qPCR). Les modifications majeures observées, notamment en termes de pertes de viabilité/cultivabilité, ont été confirmées par observation en microscopie confocale à balayage laser (MCBL). Cette étude a montré que la présence du Fe(III) avait un impact négatif sur la viabilité et la cultivabilité des bactéries adhérées contribuant à leur mort ou à leur transition vers la phase viable-non cultivable (VBNC).

Le capteur électrochimique a ensuite été testé en milieu réel en effectuant des détections dans une eau provenant d’une TAR prototype. La justesse du capteur a été démontrée lors de la détermination des concentrations en Fe(II) et Fe(III). Enfin, un premier lien a pu être établi entre la présence du fer et le statut de Lp dans les eaux de TAR.

Lundi 7 février à 14h à l’amphithéâtre 300 de l’INPT.

La thèse s’intitule :  » Continuous flow synthesis of anisotropic silver nanoparticles: A multi-step & time-resolved strategy to control reaction pathways and probe mechanisms ex situ.”
Le jury sera composé de :
Mme Mona TREGUER-DELAPIERRE, Université de Bordeaux, Rapporteure
Mme Fabienne TESTARD, CEA, Rapporteure
M. Cyrille HAMON, CNRS, Examinateur
M. Jean-Daniel MARTY, Université de Toulouse, Examinateur
M. Guillaume VIAU, INSA Toulouse, Examinateur
Mme Nathalie PINKERTON, New York University, Examinatrice
M. Kevin ROGER, CNRS, Directeur de thèse

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Résumé de la thèse en français :
Maîtriser la synthèse de nanoparticules par réduction chimique nécessite un contrôle multiéchelle des voies de formation, notamment lorsqu’on vise des structures complexes telles que les structures anisotropes. Or, les synthèses sont principalement réalisées dans des réacteurs semi-fermés. Les protocoles batch qui en résultent sont simples à mettre en œuvre mais manquent de contrôle sur les paramètres expérimentaux, ce qui compromet la reproductibilité. Par exemple, les modifications de la structure sont généralement obtenues en faisant varier la composition sur des échelles de temps supérieur à la seconde. Cependant, cela exclut tout contrôle des étapes de réaction les plus rapides. Par exemple, la nucléation implique typiquement des échelles de temps de l’ordre de la milliseconde alors que l’agrégation se déroule généralement dans la seconde. Cette thèse décrit une stratégie originale pour faire varier la composition dans des intervalles de temps inférieurs à la seconde, tout en offrant un débit élevé grâce à un flux continu à des nombres de Reynolds élevés. Cette stratégie repose sur un dispositif expérimental millifluidique constitué de mélangeurs rapides séquentiels, qui permet l’injection de réactifs dans la gamme de temps 1 ms-1s. Nous avons mis en œuvre cette stratégie sur une synthèse à deux réducteurs de nanoparticules d’argent anisotropes. Nous avons montré que la taille et la forme pouvaient être drastiquement modifiées en changeant simplement la séquence et le temps d’addition des réactifs, tout en assurant une composition constante après 1s. Nous avons également utilisé cette stratégie pour comprendre le mécanisme de formation des nanoplaquettes d’argent par une identification ex situ du rôle de chaque réactif. Nous avons notamment montré que l’anisotropie émergeait dès le début de la nucléation et n’était pas dirigée par la présence de polymère stabilisant. Nous avons plutôt mis en évidence que les impuretés dans les stabilisants commerciaux peuvent également conduire à l’anisotropie et devaient être contrôlées afin d’éviter les artefacts et les mauvaises interprétations. De plus, nous avons développé une solution de stabilisation pour empêcher la réorganisation des particules anisotropes et arrêter la réaction, ce qui offre un moyen puissant de sonder, ex situ, les chemins cinétiques

Abstract in english :
Mastering the synthesis of nanoparticles through chemical reduction requires a multi-scale control of formation pathways, notably when targeting complex structures such as anisotropic ones. Yet, syntheses are mainly performed in semi-closed reactors. The resulting batch protocols are simple to implement but drastically lack control over experimental parameters, which compromises reproducibility. For instance, structural tuning is typically achieved by varying the composition over time scales larger than the second. However, this precludes any adequate control of the fastest reaction steps. For instance, nucleation typically involves millisecond time scales while aggregation usually proceeds within a second. This thesis describes an original strategy to tune composition within time ranges as small as the millisecond, while offering a high throughput thanks to continuous flow at high Reynolds numbers. This strategy rests on a millifluidic experimental setup consisting of sequential rapid mixers, which allows reagents injection in the 1 ms-1s time range. We implemented this strategy on a two-reductant synthesis of anisotropic silver nanoparticles. We showed that both size and shape could be drastically modified by simply changing the reagent addition sequence and timing, while ensuring a constant composition after 1s. We also used this strategy to understand the formation mechanism of silver nanoplates by an ex situ identification of the role of each reagent. We notably showed that anisotropy emerged from the onset of nucleation and was not directed by the polymeric stabilizer. Rather, we highlighted that impurities in commercial stabilizers can also lead to anisotropy and needed to be controlled in order to avoid artefacts and misinterpretations. Additionally, we designed a stabilizing mixture to prevent reorganization of anisotropic particles and arrest reaction, which offers a powerful way to probe ex situ kinetic pathways.

Lundi 7 février à 10h dans l’amphi 100 de l’ENSIACET.

« Modélisation d’un réacteur de méthanisation en voie sèche et étude du traitement in-situ de l’ammoniac ».

Le jury sera composé de :

• Renaud ESCUDIÉ(INRAE Narbone,LBE), Rapporteur
• M. Eric OLMOS (Université de Lorraine, LRGP), Rapporteur
• Mme Nathalie DI MICELI RAIMONDI (Toulouse INP, LGC), Examinatrice
• M. André PAUSS (Université de Technologie de Compiègne, TIMR), Examinateur
• M. Pierre BUFFIÈRE (INSA Lyon, DEEP), Examinateur
• Mme Fanny INGLES (Arkolia Énergies), Examinatrice
• M. Michel CABASSUD (Toulouse INP, LGC), Directeur de thèse
• M. Richard GUILET (Toulouse INP, LGC), Co-directeur de thèse
• M. Stéphane HATTOU (Arkolia Énergies), Invité

Résumé :

La méthanisation, ou digestion anaérobie, est reconnue comme une voie alternative de production d’énergie renouvelable permettant à la fois de traiter des déchets organiques et de produire un vecteur énergétique, le biogaz. Cependant, malgré des objectifs ambitieux affichés par la France, le développement de la filière de méthanisation se heurte encore à un certain nombre de verrous. Parmi ces verrous, l’inhibition de l’activité de la biomasse par de fortes concentrations en ammoniac peut s’avérer très limitante lors de l’utilisation de certains substrats agricoles. Ces travaux, effectués en collaboration avec la société ARKOLIA Énergies, s’inscrivent dans le projet régional OCCIMETHA dont l’un des objectifs est de présenter des solutions industrielles à la gestion de l’ammoniac issu de la dégradation des gisements riches en azote organique présents en région Occitanie (résidus d’élevages porcin, ovin, caprin et avicole). Ces travaux se concentrent sur l’étude d’une solution de traitement in-situ de l’ammoniac qui pourrait être mise en œuvre au sein du procédé « voie épaisse » nommé ARKOMETHA® développé par ARKOLIA Énergies. Cette solution consiste en l’injection d’un courant de biogaz appauvri en ammoniac directement dans le milieu de digestion afin de désorber une fraction de l’ammoniac qu’il contient. Dans l’objectif d’évaluer la faisabilité et la viabilité de cette voie d’extraction, un modèle dynamique de réacteur est développé. Il permet de prévoir l’apparition de phénomène d’inhibition à l’ammoniac, de s’approcher d’une représentation du fonctionnement réel de l’ARKOMETHA® et de simuler le traitement in-situ de l’ammoniac. Ce modèle de réacteur intègre une version simplifiée du modèle biologique « Anaerobic digestion model number 1 » (ADM1) et assimile l’écoulement horizontal de type « piston » de la matière au sein de l’ARKOMETHA® à une succession de « n » réacteurs parfaitement agités continus (RAC). Les paramètres cinétiques de ce modèle ont été fixés dans une gamme cohérente de valeurs au regard de la littérature et une étape d’analyse de sensibilité a permis de mettre en exergue les paramètres influençant significativement les sorties du modèle. Afin deprédire l’apparition de forts effets d’inhibition à l’ammoniac, il est démontré qu’il est impératif de considérer en sus de l’inhibition à l’ammoniac libre (NH₃), largement reconnue comme la forme la plus inhibitrice de l’ammoniac, l’inhibition à l’ion ammonium (NH₄⁺). La dernière partie de ce travail est consacrée à l’étude du traitement in-situ de l’ammoniac au cours de la digestion d’un substrat agricole type de la région Occitanie dans deux configurations de RAC en série différentes : cinq RACs de volumes identiques ; quatre RACs de volumes croissants représentant une phase d’hydrolyse suivie d’une phase de méthanogenèse. Au vue du manque de données bibliographiques sur le coefficient de transfert liquide-gaz (k_La) et sur la constante d’inhibition seuil de l’ion ammonium (Ki_max,NH4+), l’influence de ces paramètres sur l’efficacité du stripping est discutée. Il apparait que ces paramètres influencent grandement l’estimation du débit de biogaz nécessaire au traitement de l’ammoniac et que de ce fait leur calibration est cruciale. Aussi, les effets des différents paramètres d’injection que sont le débit de biogaz, sa composition (CH₄, CO₂, NH₃) et les zones du méthaniseur traitées sont évalués sur les caractéristiques du milieu de digestion (alcalinité, pH) ainsi que sur l’efficacité du traitement de l’ammoniac. L’ensemble de ces études permet de montrer qu’il est possible d’empêcher l’inhibition à l’ammoniac et l’arrêt des processus de digestion par l’extraction in situ d’ammoniac. Cependant, bien que les conditions optimales du traitement de l’ammoniac dépendent des paramètres cinétiques du modèle, il apparait que cette méthode nécessite de forts débits d’injection ce qui peut remettre en question sa faisabilité industrielle.

Abstract :

Anaerobic digestion (AD) is recognised as an alternative way to treat and to recycle organic wastes while producing biogas. Despite ambitious objectives set by French governments, the development of AD in France still faces various obstacles. Among these obstacles, the inhibition of biomass activity by high ammonia concentrations can be very limiting when treating nitrogen rich organic substrates. This work, carried out in collaboration with the company ARKOLIA Énergies, is part of the regional project OCCIMETHA. One of the objectives of this project is to present industrial solutions for the management of the ammonia produced during the degradation of nitrogen rich substrates present in the Occitanie region (pig, sheep, caprine and poultry farming residues). This work focuses on the study of an in-situ ammonia treatment that could be implemented within the dry AD process developed by ARKOLIA Energies, called ARKOMETHA®. This solution consists in injecting an ammonia-depleted biogas stream directly into the digestion medium in order to desorb a fraction of the ammonia it contains. In order to evaluate the feasibility and viability of this extraction method, a dynamic reactor model was developed. It enables to predict the ammonia inhibition phenomena, to approach a representation of the real operation of the ARKOMETHA® and to simulate the in-situ treatment of ammonia. This reactor model integrates a simplified version of the « Anaerobic digestion model number 1 » (ADM1) and assimilates the horizontal plug-flow of the medium in the digester to a succession of « n » continuous stirred tank reactor (CSTR). The kinetic parameters of this model were set within a consistent range of values according to the literature and a sensitivity analysis method was used to highlight the parameters that significantly influence the model outputs. In order to be able to predict the appearance of strong ammonia inhibition effects, it is shown that it is imperative to consider, in addition to free ammonia (NH₃) inhibition, widely recognised as the most harmful form of ammonia, the ammonium ion (NH₄⁺) inhibition. The last part of this work is devoted to the study of the in-situ treatment of ammonia during the digestion of a typical agricultural substrate from the Occitanie region in two several configurations of CSTRs: five CSTRs of identical volumes; four CSTRs of increasing volumes representing a hydrolysis phase followed by a methanogenesis phase. The effects of the different injection parameters, i.e. the biogas flow rate, its composition (CH₄, CO₂, NH₃) and the zones of the anaerobic digester treated, are assessed on the characteristics of the digestion medium (alkalinity, pH) as well as on the efficiency of the ammonia treatment. Also, as literature lacks of papers about inhibition threshold concentration for ammonium (Ki_max,NH4+) and about liquid/mass transfer coefficient (k_La), a complementary work is thus performed to estimate influences of these parameters on the efficiency of stripping. It appears that these parameters greatly influence the estimation of the biogas flow rate required for the treatment of ammonia and therefore their calibration is crucial. All these studies show that it is possible to prevent ammonia inhibition and the shutdown of digestion processes by in-situ ammonia extraction. Although the optimal conditions for ammonia treatment depend on the kinetic parameters of the model, it appears that this extraction method requires high injection rates, which may call into question its industrial feasibility.

La soutenance de thèse de Marcos Oliveira Filho intitulée « Mechanisms of degradation under operating conditions of polymeric filtration membranes used in membrane bioreactor »

Aura lieu le vendredi 4 février à 15h dans l’amphi Concorde bâtiment U4 à L’Université Paul Sabatier

Pour celles et ceux qui ne peuvent pas venir sur place, il vous sera possible si vous le souhaitez d’assister en distanciel en vous connectant au lien Zoom ci-dessous :

https://univ-tlse3-fr.zoom.us/j/92422461860?pwd=NmpGNkYzcU01c0hwZWdHVFRnemF3QT09

ID de réunion : 924 2246 1860

Code secret : 473007

Membres du Jury :

• Mme Catherine FAUR, Rapporteure
• Pierre BERUBE, Rapporteur
• Christophe DAGOT, Examinateur
• Mme Murielle RABILLET-BAUDRY, Examinatrice
• Mme Christel CAUSSERAND, Directrice de thèse
• Yannick FAYOLLE, Co-directeur de thèse

Résumé :

While membrane bioreactors (MBR) have been broadly applied to wastewater treatment, membrane ageing studies focused mainly on: i) understanding the chemical action of sodium hypochlorite or ii) following ageing in drinking water facilities. Thus, a comprehensive study under full-scale MBR operating conditions is still required. The present thesis aim to: (i) understand the chemical action of sodium hypochlorite to commercial polyvinylidene fluoride (PVDF)/Polyvinylpyrrolidone (PVP) hollow fibers used in MBRs; (ii) Describe membrane ageing of these membranes in urban wastewater full-scale MBR based on characterization of harvested membranes and full-scale process indicators. For this, Zeeweed® 500D membranes were aged at bench-scale by single soaking in hypochlorite solution at similar concentration and pH of MBR cleaning protocols. In addition, membranes were sampled between 2016 and 2021 from the full-scale MBRs of Seine Morée (capacity: 50 000 m³/d) and Seine aval (capacity: 300 000 m³/d) wastewater treatment plants in northern Paris in operation since 2014 and 2017, respectively. Simultaneously, process data were collected and analyzed. Both bench-scale and full-scale aged hollow-fibers were compared by the chlorine exposure dose (C x t) and characterized using similar analytical methods. Great differences were found between ageing at bench-scale and full-scale. At bench-scale, membranes presented stable mechanical properties, intrinsic permeability increased at first as a result of hydrophilic agent degradation and small pores were formed (diameter < 20 nm), then it decreased as a result of a decrease in porosity, likely due to a restructuration of PVDF chains. At full-scale, permeability seemed to increase as a result of a more pronounced oxidation/dislodgement of PVP molecules leading to higher porosity and the appearance of bigger pores (diameter > 40 nm). These changes favored irreversible fouling in contrary to bench-scale ageing. Ageing was also described based on permeability index after each cleaning in place protocol. This is the ratio of permeate flux and transmembrane pressure when membranes are in operation at full-scale. The permeability index decreased over time and this decline rate seemed to vary according operating conditions. Due to these differences, cumulative indicators associated to the process conditions were developed to enable a more accurate monitoring of membrane ageing among MBRs. Correlations among these indicators, membrane properties and permeability index were performed. The cumulated filtered mixed liquor suspended solids (MLSS) mass was found to correlate well with most of the membrane properties and permeability index from both MBRs and should be included in membrane ageing studies. In addition, the decline in permeability index correlated well with PVP content and intrinsic permeability, thus these are key indicators for membrane ageing monitoring.

Key-words: membrane bioreactor, ultrafiltration, hollow-fiber, wastewater treatment, multi-scale, full-scale, long-term operation.

SESSION 1 – Mercredi 12 Janvier 2022 – 16h-18h

Introduction, physical processes
Session 1.1 – General introduction (Laurie Barthe, Hélène Roux-de Balmann, Ludovic Montastruc)
Session 1.2 Physical processes (Christine Frances, Laurie Barthe)

Participer à la réunion Zoom :
https://zoom.us/j/99104824621?pwd=UVRVR1BjZndUczVmMjZNU2htZWpOQT09
ID de réunion : 991 0482 4621
Code secret : m5ZktC

SESSION 2 – Jeudi 13 Janvier 2022 – 16h-18h

Fonctionnalisation : Biological, chemical and thermochemical processes
Session 2.1 Biological processes (Claire Joannis)
Session 2.2 Chemical processes (Patrick Cognet)
Session 2.3 Thermochemical processes (Mylène Marin Gallego)

Participer à la réunion Zoom
https://zoom.us/j/94208661439?pwd=ZnEvdzJLemNkdzN3TFJaTlZUQTNXdz09
ID de réunion : 942 0866 1439
Code secret : vAnkS0

SESSION 3 – Mercredi 19 Janvier 2022 – 16h-18h

Extraction, separation and purification  processes
Session 3.1 Membrane processes (Hélène Roux-de Balmann)
Session 3.2 Processes using supercritical CO2 (Séverine Camy)
Session 3.3 : reactive distillation (Michel Meyer)

Participer à la réunion Zoom
https://zoom.us/j/92542554593?pwd=b2pGZWhjMWJjL0xnUGczWk45WHA4Zz09
ID de réunion : 925 4255 4593
Code secret : Srmrm9

SESSION 4 – Jeudi 20 Janvier 2022 – 16h-18h

Systemic approach, example of lignocellulosic refinery
Session 4.1 systemic approach (Ludovic Montastruc)
Session 4.2 lignocellulose refinery (Michel Delmas)
Session 4.3 : Conclusion – round table (Ludovic Montastruc)

Participer à la réunion Zoom
https://zoom.us/j/99196469589?pwd=Vi92S0R3V0xKbmw0TjFqR041MFdoQT09
ID de réunion : 991 9646 9589
Code secret : 09Ykp1

Soutenance de thèse intitulée « blood proteins interactions with coated polymer interfaces »

aura lieu le mardi 14 Décembre à 10h à l’amphi 2 de la Maison de la recherche et de la valorisation à Paul Sabatier (75 Cr des Sciences, 31400 Toulouse).

Pour celles et ceux qui ne peuvent pas venir sur place, il vous sera possible si vous le souhaitez d’assister en distanciel en vous connectant au lien Zoom ci-dessous :

https://zoom.us/j/94793845349?pwd=V1BCTFVNQ2xwbmlIT0M3YnQ0OVExdz09
ID de réunion : 947 9384 5349
Code secret : aC9Z2D

Summary

The selective separation of blood proteins and cells is of a major importance to address some target diseases and for several medical applications such as wound healing. The challenge is to provide the most efficient and cost-effective technology that can ensure that. Among many other technologies, membranes processes have been revealed as promising techniques. However, their nonspecific interactions with proteins make them prone to biofouling, which in turn limits their application in biomedical fields. Therefore, the aim of this work is to design tailored membrane for blood proteins screening via surface modification. This latter is performed by coating onto the membrane surface some functional groups such as polystyrene-poly acrylic acid (PS-PAA) and polystyrene-poly ethylene glycol (PS-PEG) copolymers, either to promote a specific interaction with target proteins or to reduce their non-specific interaction. First, the potential interactions that could take place between PAA, PEG brushes and some abundant proteins in plasma such as human serum albumin (HSA) and ɣ-globulin (IgG) have been investigated in solution using Small Angle X-ray Scattering (SAXS) combined to chromatography. Thus, PAA has been found to form complexes with HSA in some specific physicochemical conditions of pH and ionic strength. This HSA-PAA binding has then been revealed to be reversible depending on the pH and the ionic strength of the medium and its stoichiometry was shown to be related to the PAA size. Whereas IgG did not exhibit the same behaviour as HSA towards PAA, it was found to be partially aggregated in our conditions. PEG did not display any interaction with both proteins. After that, Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) mapping showed that surface modification of the membranes by copolymers coating was successful, although the distribution of copolymer was heterogeneous over the membrane surface. The static adsorption of HSA onto membranes coated with PS-PAA was found to be also correlated to the pH and ionic strength as it was in solution, while that of IgG was not. Then, the adsorption of HSA onto a membrane coated with PS-PEG has been shown to be mitigated. Eventually, filtration experiments disclosed the same trend of HSA adsorption in dynamic mode even though the membrane permeability was reduced by the increase of the size of the copolymers brushes deposited onto the surface.
Overall, this study enabled us to understand the behaviour of some abundant blood proteins in contact of some functional groups either in solution or at the interface of a modified membrane.

Thèse intitulée: Valorisation des extraits d’algues Libanaises et évaluation de leur activité antibiofilm potentielle

La soutenance aura lieu le Mercredi 8 décembre 2021 à 14h à la Faculté des Sciences Pharmaceutiques, dans la salle du Conseil, escalier D, niveau 1, à droite.

Le jury sera composé de:

M. Sébastien VILAIN, ENSTBB Bordeaux, Rapporteur
M. Joseph SAAB, Université Saint-Esprit de Kaslik, Rapporteur
Mme Marion GIRARDOT, Université de Poitiers, Examinatrice
Mme Fatima EL GARAH, UPS Toulouse III, Co-encadrante de thèse
Mme Asma CHBANI, Université Libanaise, Directrice de thèse
Mme Christine ROQUES, UPS Toulouse III, Directrice de thèse

Résumé:

L’utilisation massive et souvent incontrôlée des antibiotiques a conduit au développement de souches bactériennes multi‐ résistantes (MDR) capables de causer des maladies infectieuses difficiles et même impossibles à traiter. Par ailleurs, l’organisation des bactéries en biofilm correspond à une résistance adaptative et est impliquée dans presque 80% des infections chroniques. Par définition, un biofilm est une agrégation de microorganismes, attachés à une surface biotique ou abiotique et enfermés dans une matrice polymérique extracellulaire (EPS). Ce mode de vie sessile assure une barrière de protection contre les agents antimicrobiens. À cet égard, une grande attention a été accordée à la recherche d’agents anti‐biofilms dont le rôle est de réguler, voire d’inhiber, la formation de biofilm sans interférer avec la croissance bactérienne. Les produits naturels représentent une source précieuse de nouvelles molécules dont des candidats médicaments avec potentiellement moins d’effets secondaires et une toxicité minimale par rapport aux antimicrobiens classiques. Les organismes marins, en particulier les macroalgues, constituent un réservoir de composés bioactifs ayant un large spectre d’activités biologiques, y compris des activités insecticide, antimicrobienne et antibiofilm, via différents mécanismes. Par exemple, la furanone halogénée isolée de l’algue rouge Delisea pulchra est la première molécule inhibitrice du système de Quorum Sensing, un système de communication intercellulaire jouant un rôle majeur dans la formation des biofilms bactériens.

Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est d’explorer le potentiel des extraits issus de trois algues libanaises : l’algue verte Ulva lactuca, l’algue brune Stypocaulon scoparium et l’algue rouge Pterocladiella capillacea, en termes d’activité antibiofilm, contre Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus, deux agents pathogènes opportunistes responsable d’infections graves, notamment chez les sujets immunodéprimés et les patients atteints de mucoviscidose. Pour ce faire, plusieurs approches complémentaires (méthode de marquage au crystal violet, méthode de dénombrement des unités-formant colonies, analyse microscopique à épifluorescence, activité synergique avec des antibiotiques conventionnels…) ont été adoptées. Les résultats ont montré que plusieurs extraits ont une activité antibiofilm intéressante contre ces deux bactéries critiques, avec des mécanismes d’action différents. Parallèlement, l’analyse de la composition chimique des extraits a été menée afin d’identifier le(s) composé(s) qui pourraient être à l’origine de leur activité démontrée.

D’autre part, afin d’évaluer la potentialité de l’algue verte Ulva lactuca à présenter une alternative aux produits phytosanitaires toxiques, son activité insecticide a été étudiée contre la mouche de fruit Drosophila melanogaster (insecte ravageur et le meilleure modèle d’étude de l’activité insecticide) par différents tests complémentaires. Les résultats ont montré que l’extrait acétonique ainsi que les pigments verts purifiés présentent la meilleure activité insecticide.

Cette étude fournit un nouvel aperçu de l’exploration des algues comme source précieuse de composés bioactifs pouvant être valorisés dans le domaine agricole ainsi que dans les secteurs industriel et pharmaceutique.

Mots clés : Macroalgues, activité antibiofilm, P. aeruginosa, S. aureus, activité insecticide.

La soutenance aura lieu le  18 Novembre à 10h à l’amphithéâtre de l’IUT Département GCGP – 137, avenue de Rangueil –31077 TOULOUSE cedex 4

La thèse est intitulée : Evaluation des potentiels industriels pour une méthode de séparation innovante high-tech.

Membres du jury:

• Mme Cécile LEMAITRE (LRGP), Rapporteure
• M. Frédéric PIGNON (LRP), Rapporteur
• Mme Gaëtane LESPES (UPPA), Examinatrice
• M. Emmanuel MIGNARD (LOF), Examinateur
• Mme Ana HIPÓLITO (Solvay), invitée
• M. Pierre AIMAR (LGC), invité
• Patrice Bacchin (LGC), directeur de thèse
• Mme Micheline Abbas (LGC), co-directrice de thèse
• Philippe Carvin (Solvay), encadrant

Abstract:

Currently, we are facing a general technological gap for the separation of mixtures containing colloidal particles (metallic nano-particles, macro-molecules, etc.). This project aims to extend the principle of Hollow Fiber Flow Field-Flow Fractionation (HF5) toward continuous size-based separation of colloidal suspensions. HF5 is an analytical technique used for particle fractionation (according to their size) in view of their characterization. The principle of particle separation is based on consec-
utive focusing of particles of different sizes on different flow streamlines with the aid of a permeate flow applied across the hollow-fiber wall and their differential elution by the main flow streamlines at the fiber outlet.

In this Ph.D., we developed an automated sequential prototype based on the HF5 principles. The accumulation and elution conditions were explored, leading to the prescription of a separation methodology, which applies for stable negatively charged Brownian particles (in order to limit particle aggregation and adsorption on the membrane). A CFD model was developed to guide the initial prototype design and the choice of the operating conditions. The numerical model was extended to include an original description of colloidal dynamics near phase transition and its impact on near-membrane particle accumulation and relaxation processes. We evidenced the existence of a permeate flow-rate (during elution) at which the Brownian diffusion prevails over the drag force, and that allows controlling particle differential elution: this
reveals to be a crucial condition for successful separation. The developed prototype allows the processing of higher sample amount than classical HF5, by using the total membrane surface during particle focusing. We performed the separation of latex polystyrene nanoparticles with a size ratio of 5, using 4.74 μg of particles per cm 2 of membrane without compromising the peak resolution (similar to AF4 configuration and superior to HF5). Moreover, the prototype allows running several consecutive separation cycles (up to five cycles were tested), without increasing membrane fouling.

Intitulé de la thèse  » L’impression 3D au service du génie des procédés : optimisation morphologique de structures complexes aux propriétés d’usages maîtrisées « 

Elle se tiendra le mardi 19 octobre 2021, à 10h, à l’Amphi 100 de l’ENSIACET.

Pour ceux qui ne peuvent malheureusement pas être présents, je vous invite à y assister par visioconférence via le lien zoom suivant : https://us02web.zoom.us/j/86169896975?pwd=d25iWXFWclBqM0dBLzZZb0F5dmJ5Zz09

ID de réunion : 861 6989 6975

Code secret : 6hMdm3

Le lien sera actif aux alentours de 9h30, merci de bien vouloir garder vos micros et vos caméras coupés.

Le jury sera composé de :

• M. Eric SCHAER, ENSIC (Rapporteur)
• M. Pascal ALIX, IFPEN (Rapporteur)
• Mme Christine FRANCES, INP Toulouse (Examinatrice)
• Mme Martine POUX, INP Toulouse (Examinatrice)
• Mme Véronique PUGNET, TOTAL (Examinatrice)
• M. David ROUZINEAU, INP Toulouse (Directeur de thèse)
• M. Michel MEYER, INP Toulouse (Codirecteur de thèse – invité)
• Mme Joelle AUBIN, INP Toulouse (invitée)

Résumé de la thèse :

Ces travaux de thèse apportent une contribution à la problématique de la conception de nouveaux objets de génie des procédés réalisés par fabrication additive. Plus particulièrement, une méthode pour la conception d’internes structurés complexes aux propriétés d’usage maîtrisées a été proposée. Des structures innovantes à géométrie complexe, ayant des propriétés géométriques et morphologiques intéressantes, pour des applications de mélange et de séparation ont été conçues, produites, caractérisées et modélisées. Ainsi, un garnissage à base de fils de section cylindrique est développé pour des applications en tant que contacteur gaz-liquide, alors qu’un ruban hélicoïdal est conçu pour des réacteurs oscillatoires continus. Dans un premier temps, différentes configurations ont été imprimées et étudiées d’un point de vue expérimental en modifiant les propriétés géométriques des structures, puis, des méthodes de caractérisation ont été appliquées sur ces internes pour mesurer leurs performances (capacité et efficacité en transfert de matière ou pourcentage du mélange). Dans un second temps, des travaux de modélisation mathématique, en se basant sur les données expérimentales et sur de l’analyse dimensionnelle, ont abouti à des corrélations adimensionnelles permettant de prédire les performances de ces internes en fonction des paramètres morphologiques. Enfin, des stratégies d’optimisation ont été mis en place sur la base de ces modèles afin d’être capable d’optimiser les paramètres géométriques en fonction des propriétés d’usage attendues.                                                                                                                      

Mots clés : structures 3D complexes, optimisation morphologique, fabrication additive, contacteur gaz-liquide, réacteur oscillatoire continu.

Michella Dawra soutiendra sa thèse sur « Valorisation des extraits de plantes médicinales endémiques au Moyen-Orient: caractérisation chimique et propriétés biologiques (inhibition d’enzymes, de cellules cancéreuses et de souches bactériennes) »

jeudi 14 Octobre 2021 à 9h, à la Faculté des sciences pharmaceutiques, salle du conseil, coque D, niveau 1. Adresse 35 chemin des Maraichers 31062 Toulouse Cedex 9 France .

Venez nombreux pour découvrir les avancées réalisées dans cette thèse en collaboration entre la France et le Liban, pour soutenir notre collègue et apprécier ce moment qui finalise trois ans de travail.

Voici le lien zoom : https://us02web.zoom.us/j/84245609634?pwd=MUtQcWVjbEZqUWd2OFdVQlY1WW8rdz09

Le vendredi 8 octobre 2021 de 11h à 16h, le CNRS vous invite à cette journée particulière consacrée à ses lauréats et lauréates des médailles CNRS Occitanie Ouest 2020 et 2021. Une occasion unique de découvrir et de discuter avec ces personnalités scientifiques remarquables. Les moments institutionnels céderont rapidement la place à des moments dédiés aux échanges entre les scientifiques et le public en ligne.

Au programme : présentation de leurs parcours et métiers, jeux et tables-rondes autour des grandes questions qui concernent la façon dont la science se fabrique aujourd’hui.

Retrouvez la vidéo ici ; https://youtu.be/dmGLCjZIQHU

Les prochaines journées scientifiques du GDR MORPHEA auront lieu les 5 et 6 Octobre 2021 à Nancy, Campus ARTEM

Le programme des journées sera construit autour de Conférences Plénières et de Communications orales. Si vous souhaitez proposer une communication orale, merci d’adresser un message à christine.frances@ensiacet.fr

L’inscription aux journées est gratuite mais obligatoire. Pour vous inscrire, veuillez renseigner la fiche en suivant le lien ici.

Soutenance en anglais de Pedro Navarrete Segado ( CIRIMAT / LGC )
Titre : Optimisation de poudres de phosphate de calcium à propriétés contrôlées pour la fabrication additive

Résumé : Calcium phosphates ceramics (stoichiometric hydroxyapatite (HA), β-TCP, substituted calcium phosphates, and biphasic compounds) are privileged biomaterials as orthopaedic implants or dental restorations in medical or aesthetics applications. In combination with additive manufacturing technologies, bioceramic parts can be designed with complex shapes with better biocompatibility and bioactivity than metals improving the osseointegration/osseoincorporation of the implant. Powder bed fusion (PBF) and VAT photopolymerization are promising additive manufacturing (AM) groups of techniques allowing the production of functional complex net-shaped or fully dense parts. However, specific tailored ceramic powders for these 3D printing techniques need to be produced. In this context, the challenge here is the evaluation of the characteristics of a suitable feedstock depending of the additive manufacturing technique. HA was chosen
as starting material for the production of scaffolds for bone tissue regeneration. In the course of tailoring the AM feedstock properties, depending on the additive manufacturing technique different processes can be necessary. In the case of the PBF techniques, the processability of the powder feedstock is better achieved when using laser-reactive and flowable dry microspheres. In this regard, this thesis deals with the tailoring of the HA particles morphology through a combination of processes such as, synthesis, wet milling, spray drying, and mixing of the powder with absorption additives. For a second AM group of technologies, like VAT photopolymerization, different characteristics are required for the material feedstock. In this case, the production of slurries composed of stable and low viscosity HA powder-filled photosensitive resins was essential. Their preparation was achieved by a milling step of the powder and a proper homogenization of the different components (photoinitiator, monomers, and diluent). Thus, as part of this PhD work the understanding of the relationships between the powder properties and the processing parameters was of special importance. For this reason, a wide variety of powder and suspension characterization methods was employed to assess the effect of the formulation and the operating parameters on the final product properties. It included the analysis of the chemical composition and structure of the compounds, as well as the physical properties of the particles dispersed in a liquid or in a dry state (morphology, flowability, stability, and rheology of suspensions). Finally, the suitability of the feedstock produced was examined through direct testing on the AM technologies and the quality of the printed parts was evaluated in terms of relative density, porosity, and mechanical properties.

Jury :
M.Eric CHAMPION, Rapporteur,
M.Khashayar SALEH, Rapporteur,
Mme Anne LERICHE, Examinatrice,
M.Liam GROVER, Examinateur,
M.Rodrigo MORENO, Examinateur,
Mme Mallorie TOURBIN, Examinatrice,
Mme Christine FRANCES, Directrice de thèse
M.David GROSSIN, Co-directeur de thèse

L’IMPACT ECONOMIQUE DE LA RESISTANCE AUX ANTIBIOTIQUES AU LIBAN

Directeurs de thèse

Mme Christine ROQUES              Mme Pascale SALAMEH                        Mr Laurent MOLINIER

Membres du Jury

Mme Catherine DUMARTIN         Mme Dolla KARAM SARKIS                Mme Laurence WATIER

Mr.   Pierre ABI HANNA                Mr.   Raphael DUVAL

RESUME

Contexte :

La pandémie des bactéries multi-résistantes aux antibiotiques (BMR) constitue une crise globale de santé publique. L’évolution et la propagation des BMR remettent en question les mesures adaptées face à ce problème. L’économie de la santé est un outil d’aide à la décision qui apporte des éléments de réponse aux objectifs de tout système de santé en termes d’efficience, d’allocation optimale des ressources, d’équité et de pérennité. Au Liban, le système de santé est mis à rude épreuve, notamment en raison de ressources de plus en plus limitées. L’objectif principal de notre recherche est d’analyser l’impact économique des infections dues à des bactéries résistantes comparativement à celles causées par des bactéries sensibles, dans le secteur hospitalier selon la perspective du payeur.

Méthodes :

Nous avons réalisé une étude de cohorte, prospective, multicentrique menée dans dix hôpitaux au Liban. L’étude a pris en compte différentes méthodes d’analyse pour ajuster les facteurs de confusion et les biais liés au temps.

Résultats :

Les résultats ont montré que les cas d’infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques comparativement à des bactéries sensibles étaient associés à un excès significatif de durée d’hospitalisation et des dépenses d’hospitalisation supplémentaires. Les coûts mesurés et la durée d’hospitalisation ont montré une variabilité en lien avec les méthodes d’analyse utilisées.

Conclusion

Notre travail de recherche a permis la réalisation de la première étude nationale analysant l’impact économique des infections causées par des bactéries résistantes aux antibiotiques au Liban. Les résultats observés peuvent servir de base à la mise en œuvre d’un plan d’action national visant à maitriser la propagation des BMR et à contrôler d’une façon efficiente les dépenses dans le secteur de la santé

Thèse intitulée : « Forces électrostatiques dans les réacteurs à lit fluidisé : analyse numérique et expérimentale ». 

La soutenance aura lieu le mardi 20 juillet à 14h en salle des thèses à l’ENSIACET.

visio-conférence via le lien zoom suivant :

https://zoom.us/j/92782612408?pwd=Y0hQa3N4THpJam5pUGIzOXdlNFR4Zz09
ID de réunion : 927 8261 2408
Code secret : 5cP5S8

Le lien sera actif aux alentours de 13h45, merci de bien vouloir garder vos micros et caméras coupés.

Le jury sera composé de:

• Mme. Christine HRENYA, Colorado Boulder University, USA  (Rapporteure).
• M. Ali OZEL, Heriot-Watt University, UK (Rapporteur).
• M. Farzam FOTOVAT, Sharif University of Technology, Iran (Examinateur).
• M. Rodney FOX, Iowa State University, USA (Examinateur).
• M. Renaud ANSART, Toulouse INP – ENSIACET, France (Directeur de thèse).
• M. Olivier SIMONIN, Toulouse INP – ENSEEIHT, France (Codirecteur de thèse).

Résumé :

Les lits fluidisés représentent l’une des opérations unitaires les plus utilisées dans la génie des procèdes. Néanmoins, et malgré leur importance, certains aspects des lits fluidisés restent très mal compris. Parmi les défis qui restent à relever, nous trouvons les effets des forces électrostatiques dans la dynamique du réacteur. Malgré les nombreuses études consacrées à ce sujet, plusieurs questions restent toujours ouvertes. Parmi elles, nous trouvons l’utilisation des techniques des mesures non-intrusives pour caractériser le comportement du lit sous l’influence des forces électrostatiques; et la modélisation mathématique de la dynamique dans le réacteur d’un point de vue macroscopique. C’est dans cette perspective que ces travaux de recherches s’inscrivent. Dans le cadre du projet ANR-IPAF, cette thèse vise à améliorer la compréhension des effets électrostatiques dans la dynamique des lits fluidisés avec une approche numérique et expérimentale. Du point de vue de la modélisation, nous utilisons la théorie cinétique des milieux granulaires pour obtenir les équations gouvernant la dynamique de la charge des particules. Dans cette étude, nous modélisons non seulement l’équation de la charge moyenne des particules, mais aussi l’équation de la corrélation charge-vitesse et l’équation de la variance de la charge des particules. Nous proposons également deux modèles de fermeture algébriques pour les moments statistiques d’ordre trois. Cette modélisation représente, jusqu’à présent, la description Eulerienne la plus complète d’un écoulement gaz-particules monodisperse. Du côté expérimental, nous étudions un nouveau système de mesure non intrusive: l’ECVT. Nous nous focalisons sur l’un des points clé: l’algorithme de reconstruction d’image. Nous nous intéressons à une nouvelle approche de reconstruction basée sur les techniques de l’intelligence artificielle. Nous proposons deux différentes solutions pour entraîner un réseau de neurones artificiels. La première approche s’appuie sur un apprentissage de type supervisée avec des données générées à partir des simulations numériques CFD. Tandis que la deuxième approche utilise une méthode d’apprentissage par renforcement en se servant uniquement des données expérimentales.

Abstract:

Fluidized bed reactors are one of the unit processes most commonly used in the industry. Although important advances have been made towards the understanding and prediction of the dynamics of fluidized beds, many important questions remain unanswered. One of the most important open challenges is the study of the effects of electrostatic forces inside the reactor. Despite the important research efforts in the last few decades, many problems are still unsolved. Amongst these, we find the use of non-invasive measurements techniques to characterize the hydrodynamics effects of electrostatic forces inside the reactor; and the macroscopic mathematical modeling of the charging dynamics in the bed. These are the issues that this research program tries to address. As part of the project ANR-IPAF, this Ph.D. thesis aims at improving the understanding of the effects of electrostatic forces in a fluidized bed reactor. On the modeling front, we use the kinetic theory of rapid granular flow to derive the most complete Eulerian model of the particle electric charge dynamics in monodispersed gas-solid flow systems. In this work, we show how to lift some of the most restrictive hypotheses of previous models. We show that the transport equation for the mean particle electric charge can be obtained without assuming the shape of the particle electric charge probability density function. In addition to this, we also derive and close the transport equation for the second order terms: the particle charge-velocity covariance and the particle charge variance. On the experimental front, we study the use of an ECVT system to characterize the dynamics inside the bed. We focus our attention to the image reconstruction algorithm. We explore the use of a novel image reconstruction technique using machine learning algorithms. In this thesis, we propose two different strategies to train a feed forward artificial neural network to handle the image reconstruction step in a ECVT device. The first strategy is based on CFD-generated data which is coupled with the sensitivity matrix model to deduce the capacitance measurements. The second approach relies exclusively on real experimental data and it seeks to reconstruct an image that could explain the capacitance measurements.

Thèse intitulée : Metaheuristic and matheuristic approaches for multi-objective optimization problems in process engineering: application to the hydrogen supply chain design

Vendredi 2 juillet à 14h00 dans la Amphi 100 de l’ENSIACET

Lien Zoom :
https://univ-tlse3-fr.zoom.us/j/81602765826?pwd=dEdOdGQrdklkTGV3V3dxTEZITDRjdz09
ID de réunion : 816 0276 5826
Code secret : 491889

Le lien sera actif aux alentours de 13h30, merci de bien vouloir garder micros et caméras coupés

Composition du jury :

• M Antonio ESPUÑA, Professeur, Universitat Politècnica de Catalunya (rapporteur)
• M Jean-Baptiste CAILLAU, Professeur, Université Côte d’Azur (rapporteur)
• M Bruno SARENI, Professeur, INP-ENSEEIHT LAPLACE (examinateur)
• M José María PONCE ORTEGA, Professeur, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (examinateur)
• Mme Annabelle BRISSE, Docteure, European Institute for Energy Research (examinatrice)
• Mme Catherine AZZARO-PANTEL, Professseure, INP-ENSIACET-LGC (directrice de thèse)
• M Antonin PONSICH, Professeur associé,   Universidad Autónoma Metropolitana,  Azcapotzalco, México (directeur de thèse)

Du fait du contexte sanitaire, le traditionnel pot de thèse ne pourra malheureusement pas avoir lieu.

Résumé de la thèse :
Complex optimization problems are ubiquitous in process systems engineering (PSE). Multiobjective evolutionary algorithms (MOEAs) constitute potential alternatives to classical optimization methods. Nevertheless, their performance strongly depends on the technique employed for handling constraints. The objective of this work is to explore the applicability of recent advances in Evolutionary Computation to complex optimization problems, to present alternative solution methods to the PSE community.
A first part of the research was devoted to the study of constraint-handling techniques within metaheuristics. The obtained results obtained on test functions indicated the superiority of the technique using the constraint gradient to repair infeasible solutions.
The second part of the thesis is devoted to the optimal design of sustainable hydrogen supply chains (HSCs), considering both economic and environmental criteria. This complex problem present features that entail difficulties to both classical and metaheuristic techniques.
A hybrid technique (matheuristic) developed in this purpose demonstrated its efficacy for generating an approximation of the Pareto front. Besides, this approach allowed considering a more realistic representation of the HSC, accounting for technological, spatial and temporal aspects of its design.

Mots clés : Multiobjective evolutionary algorithms, constraint-handling techniques, hydrogen supply chains, bilevel optimization, matheuristic.

La SFGP, ANCRE et le pôle de compétitivité Chimie-Environnement AXELERA organisent le jeudi 17 juin un workshop autour l’extraction Liquide/Liquide pour échanger sur le développement de cette opération unitaire.

Néanmoins, dans un contexte de réduction des émissions de gaz à effet de serre, les nouveaux domaines industriels tels que le recyclage des métaux et plastiques ou la chimie biosourcée sollicitent le développement de procédés d’extraction toujours plus performants, economiques et mettant en œuvre des solvants respectueux de l’environnement et de la santé publique (Réglementation REACH). Ces besoins croissants coïncident avec l’émergence de nouvelles approches scientifiques telles que la modélisation multi-échelle ou le Big Data, ainsi que le développement de métrologies toujours plus performantes.

En reliant les challenges industriels aux méthodes scientifiques les plus récentes, l’objectif de ce worskhop est de réfléchir et d’échanger autour du développement de procédés d’extraction liquide-liquide innovants. Quels gains et avec quels outils ? En fonction des discussions et des échanges, Une Feuille de Route sera élaborée pour guider les futurs projets et développements du domaine.

> Téléchargez le flyer

le lundi 31 mai 2021 à 9h00 depuis Alger en ALGERIE

La soutenance sera confidentielle :

– l’accès à la salle sera possible après signature de l’accord de confidentialité

Titre de la thèse: Exploration des transferts d’électrons entre cellules animales et électrodes

Composition du jury :

• Mme Anne DEVIN, Rapporteure
• Mme Elisabeth LOJOU, Rapporteure
• Mme Anne BOULOUMIE, Examinatrice
• Mme Karine SERVAT, Examinatrice
• M. Alain BERGEL, Directeur de thèse
• Mme Christine ROQUES, Co-directrice de thèse
• M. Pierre MONSAN, invité

Résumé :

De très nombreuses bactéries sont capables de connecter leur métabolisme avec une électrode qu’elles utilisent comme accepteur ou donneur d’électrons.

Quelques études ont mis en lumière des processus similaires avec des levures.

Pour l’heure, de tels transferts d’électrons extracellulaires n’ont pas été décrits avec les cellules animales, bien que de multiples résultats expérimentaux laissent penser qu’ils pourraient exister.

Ces travaux de thèse ont eu pour objectif d’explorer la capacité de cellules animales à échanger des électrons avec des électrodes.

L’étude par voltammétrie cyclique de cellules MRC-5 et Vero adhérées à la surface d’électrodes en carbone a mis en évidence leurs effets catalytiques différents sur la réduction électrochimique du dioxygène.

La culture de cellules Vero sur des électrodes de carbone polarisées a démontré que les potentiels entre -0,15 et 0,25 V/ECS ne permettent pas l’adhésion des cellules, bien qu’ils ne semblent engendrer aucune réaction résiduelle significative au niveau des électrodes.

Au potentiel appliqué de 0,45 V/ECS, un courant d’oxydation a été enregistré pendant plusieurs jours en présence de cellules Vero adhérées à la surface de l’électrode.

La génération de courant d’oxydation est strictement conditionnée par la présence de dioxygène, suggérant une origine mitochondriale des électrons.

La forte diminution du courant en l’absence de glutamine conduit à certaines hypothèses sur les voies métaboliques impliquées dans le transfert d’électrons extracellulaire.

Dans le traitement biologique des eaux usées, les bactéries oxydent la matière organique en transférant les électrons à l’oxygène. Le procédé exige une aération intensive coûteuse. La technologie biotuba diminue le coût d’aération en offrant aux bactéries une électrode qui joue le rôle d’accepteur d’électrons et les évacue vers les zones aérobies où l’oxygène est réduit. L’objectif de la thèse est d’optimiser un biotuba pour le traitement des eaux usées avec une aération minimale, séquentielle notamment.

Hiba Kawtharani soutiendra ses travaux de thèse,  en vue de l’obtention du diplôme Doctorat Génie des Procédés et de l’Environnement

Le titre des travaux est : Elucidation of the interaction mechanisms between Geotrichum candidum and Fusarium spp for a biocontrol optimization to reduce T-2 toxin contamination in the brewing process

Les travaux sont dirigés par : MATHIEU FLORENCE et BEAUFORT SANDRA – département BioSyM

La soutenance aura lieu le 27/04/2021 à 14: 00 à l’adresse suivante :

Sujet : Soutenance de Thèse Hiba Kawtharani
Heure : 27 avr. 2021  PM Paris

Participer à la réunion Zoom
https://inp-toulouse-fr.zoom.us/j/92551401744?pwd=TTNnNEFzODRqaHRDR1BMTWVXTG1Mdz09

ID de réunion : 925 5140 1744
Code secret : 551223

Thèse intitulée « Hydrodynamique et transfert de matière gaz-liquide autour des bulles de Taylor: études locales utilisant une technique colorimétrique pendant la phase d’écoulement dans un milli-réacteur plan en forme de spirale et pendant le processus de formation de bulles dans une géométrie en croix« 

Elle se tiendra le 14 Avril à 09h30,  en visioconférence.

Vous pourrez y assister en utilisant ce lien: https://zoom.us/j/99414057783

Composition du jury

Résumé:

Les nouvelles technologies continues, en particulier les réacteurs microstructurés, sont désormais reconnues comme des alternatives pertinentes aux procédés batch dans une démarche d’intensification des procédés. La compréhension du transfert de matière gaz-liquide dans ces microréacteurs reste une thématique de recherche active car de nombreuses questions scientifiques demeurent, concernant notamment le fort couplage entre l’hydrodynamique, le transfert de matière et la cinétique des réactions chimiques.

Cette thèse vise à étudier l’hydrodynamique et le transfert de matière gaz-liquide autour de bulles de Taylor spécifiquement dans deux géométries : (1) un milli-réacteur plan en forme de spirale, initialement conçu pour des applications en photochimie organique, and (2) une géométrie en croix. La technique colorimétrique utilisant la résazurine a été mise en œuvre et améliorée pour pouvoir quantifier précisément le transfert de matière en dioxygène intervenant entre la bulle d’air et la phase aqueuse. Il a été ainsi possible d’accéder, avec une bonne résolution spatiale et temporelle, aux champs de concentration en oxygène dissous.

Des mesures dans le milli-réacteur plan en forme de spirale (~ 3 m de longueur) ont d’abord été effectuées. Deux configurations, caractérisées par diverses plages de rapport de courbure des tubes, ont été comparées. Une augmentation linéaire de la longueur et de la vitesse des bulles avec la position axiale a été observée et des bulles de Taylor et des bouchons liquides très longs ont pu être générés. A même nombre de Reynolds, des forces centrifuges plus élevées induisent des longueurs de bulles de Taylor plus courtes et n’affectent que légèrement les longueurs des bouchons liquides. Les coefficients volumétriques de transfert de masse ont été quantifiés à partir de la connaissance des positions pour lesquelles une coloration maximale est atteinte. Ces coefficients ont été corrélés linéairement aux fréquences de recirculation dans les bouchons liquide et le facteur d’intensification entre les deux configurations géométriques s’est avéré proportionnel à l’augmentation du nombre de Dean moyen. La variation axiale du flux massique cumulé d’oxygène transféré a été mesurée et une loi d’échelle pour le nombre de Sherwood établie, prenant notamment en compte les effets d’entrée et de courbure.

Ensuite, un accent particulier a été porté sur des bulles de Taylor générées à partir d’une géométrie en croix, afin de mieux comprendre le mécanisme de transfert de matière pendant le processus de formation des bulles et juste après leur détachement. Des images de grande qualité ont été obtenues grâce à un dispositif d’imagerie optique amélioré. Pour un faible nombre de Reynolds, l’existence d’un ‘pont’ de forte concentration en oxygène a été mis en évidence entre la bulle nouvellement formée et le film de gaz au niveau du point du pincement de la bulle. Il a également été observé comment l’oxygène dissous est transporté d’abord par le liquide entrant dans la géométrie en croix, et ensuite par les boucles de recirculation en cours de formation à l’intérieur du bouchon de liquide. Pour des nombres de Reynolds supérieurs, un mécanisme différent a été mis en évidence: d’une part deux zones hautement concentrées en oxygène ont été visualisées près de l’arrière de la bulle juste formée et en proche paroi du canal, et d’autre part une structure d’écoulement beaucoup plus complexe dans le bouchon liquide est générée. A partir de la variation axiale de la concentration moyenne d’oxygène, les coefficients volumétriques de transfert de masse ont été mesurés et comparés à ceux obtenus dans le milli-réacteur en forme de spirale. Une corrélation reliant ces coefficients aux fréquences de recirculation a été proposée, prenant en compte l’effet du rapport de courbure.

Au final, ces travaux ont permis d’acquérir des connaissances sur l’hydrodynamique et le transfert de matière gaz-liquide autour de bulles de Taylor, et notamment sur l’effet de la force centrifuge et durant et après l’étape de formation de bulles. Ces résultats pourront servir pour établir des lois d’échelle en vue de la mise en œuvre de réactions polyphasiques dans des réacteurs microstructurés continus.

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Ph.D. defense titled “Gas-liquid hydrodynamics and mass transfer around Taylor bubbles: local investigations using a colorimetric method during the flowing stage in an in-plane spiral-shaped milli-reactor and during the bubble formation process at a cross-junction geometry” on April 14th at 9:30 a.m. You can join us at the following link:

https://zoom.us/j/99414057783

Thanks in advance for checking that your microphone and camera are off when connecting.

Abstract:

Continuous flow microstructured reactors are relevant alternatives for batch processing, especially for multiphase reactions. This work aims at studying gas-liquid hydrodynamics and mass transfer around Taylor bubbles in two configurations: bubbles flowing in an in-plane spiral-shaped milli-reactor designed for photochemistry applications, and bubbles generated at a cross-junction in a milli-channel. By improving the resazurin-based colorimetric technique and developing specific image acquisition and processing, the time- and spatial-resolved dissolved oxygen concentration fields were measured in the liquid phase.

In the in-plane spiral-shaped milli-reactor (~3m tubing length), the effects of pressure drop and centrifugal force were investigated first on the axial variations of bubble lengths, liquid slug lengths and bubble velocities, and then on the equivalent oxygen concentration fields. This enabled a scaling law for Sherwood number to be established by introducing a normalized time and other dimensionless numbers.

In the second configuration, the different bubble pinch-off patterns were first identified. From the equivalent oxygen concentration fields, the mechanisms of mass transfer during and just after bubble formation were visualized and discussed depending on the operating conditions. Either an equivalent oxygen concentration ‘bridge’ formed at the pinch-off point or two high equivalent oxygen concentration fields near the formed bubble rear and channel wall region formed with recirculation loop were observed. For both configurations, the overall volumetric mass transfer coefficients, deduced from these fields, were found to linearly vary with the recirculation frequencies in the liquid slugs, and to be enhanced by centrifugal forces. Finally, a scaling law based on recirculation frequency and curvature ratio was proposed.

Thèse intitulée : « Experimental study and kinetic modelling of chemical vapor deposition process of silicon oxide and oxynitride thin films for aqueous corrosion barriers ».

À cause de la situation sanitaire actuelle, je vous invite à y assister en visioconférence via le lien zoom suivant :

Lien Zoom : https://inp-toulouse-fr.zoom.us/j/97796082257?pwd=TG53ejNxaXc0Z0pUY1BZUGhuZHdYUT09

ID de réunion : 977 9608 2257
Code secret : 147477

Le lien sera actif aux alentours de 13h30, merci de bien vouloir garder micros et caméras coupés

Composition du jury :

• Mme Anjana DEVI, Professeure, Ruhr University Bochum (rapporteur)
• Mr Khaled HASSOUNI, Professeur des universités, LSPM-Université Paris 13 (rapporteur)
• Mme Nathanaelle SCHNEIDER, Chargée de Recherche CNRS, IPVF (examinatrice)
• Mr Sotiris PRATSINIS, Professeur, ETH Zürich (examinateur)
• Mme Brigitte CAUSSAT, Professeure, LGC-ENSIACET (directrice de thèse)
• Mr Constantin VAHLAS, Directeur de Recherche CNRS, CIRIMAT-ENSIACET (co-directeur de thèse)
• Mr Hugues VERGNES, Maitre de conférences, LGC-ENSIACET (co-encadrant de thèse, invité)
• Mr Pierre-Luc ETCHEPARE, Responsable R&D, SGD Pharma (invité)

Résumé de la thèse :

The deposition of silica-based thin films is widely used in industrial sectors like microelectronics, food packaging and pharmaceutics. Oftentimes, effective barrier properties and corrosion resistance are required, two characteristics directly linked to the densification of the coating network. For SiO₂ films, increased densification can be induced through the partial replacement of O anions by N or C ones, resulting in the production of silicon oxynitride (SiO_xN_y) or oxycarbide (SiO_xC_y). The present work concerns the SiO_xN_y production by thermal CVD using novel chemistries, attempting deposition at low temperatures compatible with heat sensitive and complex 3D substrates. A multidisciplinary approach combining materials science, analytical chemistry and process engineering coupled with computational calculations is used to establish correlations between process conditions, composition and performance, leading to durable silica-based materials for utilization in diverse application domains.

Mots clés : CVD, liquid corrosion resistance, thin films, SiO_xN_y, kinetic process modelling

thèse : « Impact des interactions microorganismes matrice cimentaire sur la détérioration des bétons dans la filière de méthanisation ».

Soutenance aura lieu le mardi 23 mars à 13h30 à l’Amphi 100 de l’ENSIACET.

Avec la situation sanitaire actuelle, la salle n’a qu’une capacité de 30 personnes, pour ceux qui le peuvent n’hésitez pas à venir. Pour ceux qui ne peuvent malheureusement pas être présents,je vous invite à y assister en visioconférence via le lien zoom suivant :

Lien Zoom :  https://inp-toulouse-fr.zoom.us/j/98569207896?pwd=SW01MWtwWlc1NGhNdkJPUExaMmZQdz09
Identifiant de la réunion : 985 6920 7896
Code d’accès :  861385

Le lien sera actif aux alentours de 13h15 merci de bien vouloir garder micros et caméras coupés

• Mme Sophie Sablé, Maitre de conférence, université de La Rochelle (rapportrice).
• Mr Philippe Grosseau, Directeur de recherche, École des Mines Saint Etienne (rapporteur).
• Mr Eric D Van Hullebush, Professeur, Université de Paris-Est (examinateur)
• Mme Alexandra Betron, Professeure, INSA-Toulouse (examinatrice)
• Mme Christine Lors, Professeure, IMT Lille-Douai (co-directrice de thèse)
• Mr Benjamin Erable, Chargé de recherche, LGC (directeur de thèse)

Du fait du contexte sanitaire, le traditionnel pot de thèse ne pourra malheureusement pas avoir lieu.

Résumé de la thèse :
La méthanisation est un procédé permettant la transformation, par des microorganismes, de la matière organique fermentescible en deux produits d’intérêt, le biogaz et le digestat. Le biogaz est majoritairement constitué de CH4 et de CO2 et est valorisé pour produire de l’énergie. Le digestat peut être utilisé en tant que fertilisant à des fins agronomiques. La méthanisation, en utilisant des déchets comme substrats, pour produire de l’énergie renouvelable, s’inscrit dans des dynamiques d’économie circulaire et de transition énergétique. Il s’agit par conséquent d’un secteur en pleine croissance. La plupart des digesteurs dans lesquels ce procédé est réalisé sont construits, à l’échelle industrielle, en béton. Les produits du métabolisme des microorganismes impliqués dans le procédé de méthanisation, particulièrement le CO2, les acides gras volatils et les ions NH4+, induisent un phénomène de biodétérioration des matériaux cimentaires. Plus précisément, la formation d’un biofilm microbien sur la surface du béton est susceptible d’amplifier ce phénomène sans pour autant connaître les mécanismes impliqués. Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet ANR BIBENDoM. Elle a pour objectifs : (i) d’apporter une meilleure compréhension du rôle aggravant du biofilm dans le phénomène de biodétérioration des matrices cimentaires, (ii) d’évaluer l’effet individuel de biofilms mono-espèces produisant un seul type de métabolites agressifs et (iii) de proposer des solutions techniques pour limiter l’action dégradante du biofilm sur les matériaux cimentaires, en exploitant les connaissances nouvelles. Une méthode de décrochage permettant d’échantillonner séquentiellement deux couches distinctes du biofilm a été mise au point. De même, une technique permettant de mesurer le pH au sein du biofilm par fluorescence en microscopie confocale a aussi été développée. Les essais expérimentaux ont été divisés en deux axes de recherche. Un premier axe où des biofilms formés sur des pâtes cimentaires (CEM I, CEM III, CAC et métakaolin alcali-activé) ont été étudiés dans des cultures reproduisant en laboratoire un environnement de méthanisation. Pour ces essais, les métabolites agressifs et les populations microbiennes, dans le biofilm et le milieu réactionnel, ainsi que la biodétérioration des pâtes cimentaires ont été suivis. Le deuxième axe s’est porté sur l’étude de deux biofilms mono-espèces modèles. Propionibacterium acidipropionici, produisant de l’acide propionique, a été cultivée dans un bioréacteur permettant de séparer l’effet dégradant des métabolites agressifs produits par les microorganismes de celui attribuable à la formation et à l’activité d’un biofilm sur le matériau cimentaire. Les analyses de biodiversité bactérienne ont mis en évidence une présence accrue de bactéries acidogènes, plus particulièrement du genre Clostridium, dans le biofilm pour la totalité des essais réalisés ainsi qu’une prédominance de bactéries acétogènes et méthanogènes dans le milieu réactionnel pour la majorité des essais réalisés. La présence de métakaolin alcali-activéa eu un effet significatif sur les populations microbiennes en favorisant le développement du genre Clostridium impliqué dans l’hydrolyse et l’acidogénèse. Le mécanisme de biodétérioration des pâtes cimentaires CEM I identifié a été une lixiviation du calcium de la pâte cimentaire pour les essais en milieu de méthanisation comme pour ceux avec un biofilm de P.acidipropionici. Un effet dégradant spécifique lié à la présence de ce biofilm a été observé et a été attribué à une concentration plus importante en acides dans le biofilm et donc au contact du matériau cimentaire.

En raison de la situation qui perdure, toute l’équipe du GDR Thermobio a le plaisir de vous inviter à un séminaire en-ligne le 18 Mars 2021 via un lien Webex qui vous sera communiqué ultérieurement.

Nous avons la chance de compter Tony Bridgwater (Aston University, UK), Capucine Dupont (IHE, Delft, Netherlands) et Paola Maradei-Gauthier (Industrial University of Santander, Colombie) parmi nos conférenciers invités alors notez dès à présent la date dans vos agendas!

Jeudi 11 mars à 10h en Salle des thèses de l’ENSIACET et en visioconférence.

C-dessous le lien zoom :

• Mauricio Camargo, Professeur des Universités, Université de Lorraine, (Rapporteur)
• Sylvain Serra, Maitre de Conférences, Université de Pau et des Pays de l’Adour (Rapporteur)
• Serge Domenech, Professeur Emérite, LGC, Toulouse (Examinateur)
• Nicolas Mat, Docteur, Chef de projets chez PIICTO (Examinateur)
• Marianne Boix, Maitre de Conférences, LGC Toulouse (Directrice de thèse)
• Stéphane Négny, Professeur des Universités, LGC Toulouse (Directeur de thèse)
• Ludovic Montastruc, Professeur des Universités, LGC Toulouse (Membre invité)

Résumé :

Dans le contexte environnemental actuel, il devient urgent de mettre en œuvre des méthodologies de conception d’industries innovantes. L’implantation de parcs éco-industriels répond à ces enjeux puisqu’ils proposent aux industries de former un écosystème industriel avec pour objectif d’augmenter la compétitivité des industries tout en minimisant leurs impacts environnementaux. Le concept repose sur le fait de rassembler des industries sur un même site afin de créer un réseau d’échange pour mutualiser flux d’approvisionnements, gestion des déchets et partage des infrastructures. Néanmoins, ce concept popularisé dans les années 1990, peine encore à se généraliser. Dans une première partie, cette thèse identifie les freins à ce développement. Puis différentes procédures s’appuyant sur la modélisation et l’optimisation multiobjectif de parcs éco-industriels visent à lever ces freins.
Les procédures développées permettent donc de maîtriser la complexité et l’interdépendance du réseau et enfin de concevoir des réseaux flexibles, c’est-à-dire capables de faire face aux fluctuations imprévues

Titre de la thèse : Développement d’un modèle thermodynamique pour la valorisation de la chalcopyrite par voie hydrométallurgique

Vendredi 5 mars à 13h30 à assister en présentiel en amphi de la prépa ou en visio (ID de réunion : 979 7421 4680, merci par avance de veiller à bien couper votre micro et caméra)

Vous cheminerez dans l’univers de l’hydrométallurgie et plus particulièrement celui de l’extraction du cuivre par voie aqueuse. Quelques points numériques et thermodynamiques seront intelligiblement abordés (n’ayez crainte!) pour vous exposer les atouts de la modélisation et l’aide qu’elle peut apporter dans la recherche de paramètres opératoires optimaux en vue du développement et de la conception de procédés hydrométallurgiques.

Les recherches menées seront évaluées par le jury composé de :

Pour celles et ceux impatients d’en savoir plus sur le sujet, voici une mise en bouche avec un résumé des travaux réalisés :

La chalcopyrite CuFeS₂ est le minerai de cuivre le plus abondant sur Terre. Pour extraire le cuivre de ce minerai, la pyrométallurgie a été principalement privilégiée. Cependant, du fait des coûts opératoires importants et des normes environnementales de plus en plus strictes, la recherche de solutions alternatives telle que l’hydrométallurgie représente un enjeu technique et économique. En effet, lors de l’étape de lixiviation, des couches passivantes se forment à la surface des particules du minerai entrainant un blocage partiel ou total de la dissolution. Les nombreuses études expérimentales ont permis d’identifier des couches de composés de soufre ou de fer(III) sans pour autant réconcilier les divers résultats au vu des différentes conditions opératoires. Pour tenter d’identifier les conditions favorisant la mise en solution du cuivre, une approche thermodynamique axée sur la description rigoureuse des équilibres solide-liquide est développée.
Au vu du nombre de composés solides et aqueux définis pour le système CuFeS₂-H₂SO₄-H₂O, les constantes d’équilibre spécifiées dans la base de données « Thermoddem » sont exploitées. Pour représenter le comportement des solutions électrolytiques, trois modèles thermodynamiques de coefficients d’activités ont été sélectionnés, dont le modèle SIT (Specific ion Interaction Theory) qui représente un bon compromis en force ionique et en nombre de paramètres pour le système à modéliser. Étant donné qu’aucun paramètre d’interactions ε(i ; k) du modèle SIT lié au système d’étude n’est renseigné dans la littérature, une méthodologie d’estimation de ces paramètres est mise en place. Elle consiste à décomposer le système complet CuFeS₂-H₂SO₄-H₂O en quatre sous-systèmes élémentaires : H₂SO₄-H₂O, Cu(II)-H₂SO₄-H₂O, Fe(II)-H₂SO₄-H₂O et Fe(III)-H₂SO₄-H₂O. Pour chaque sous-système, des paramètres d’interactions binaires du modèle SIT sont déterminés grâce à un outil d’estimation élaboré au cours de ces travaux. Ces paramètres ε(i ; k) sont ajustés sur des valeurs de références calculées par un modèle de Pitzer déjà existant ou directement issues de mesures expérimentales lorsque le modèle de Pitzer ne peut pas couvrir une plage d’acidité de [0-1 M] et une plage de température de [25-90 °C]. En effet, par manque de données expérimentales dans la littérature pour le sous-système Fe(III)-H₂SO₄-H₂O, des mesures de solubilité de deux phases solides contenant du Fe(III), la goethite FeOOH et l’hydronium jarosite (H₃O)Fe₃(SO₄)₂(OH)₆, ont été mises en œuvre. Ces deux phases ont été sélectionnées puisqu’elles ont été caractérisées à la surface de grains de chalcopyrite lors de sa lixiviation dans l’acide sulfurique. Durant ces expériences, la concentration en fer dans la solution est mesurée par spectrométrie d’émission atomique (ICP-OES) et le solide est caractérisé avant et après dissolution par diffraction des rayons X (DRX).
Pour finir, les différents paramètres d’interactions de paires ε(i ; k) estimés dans ces travaux sont couplés. Par conséquent, un modèle SIT pour le système complet CuFeS₂-H₂SO₄-H₂O est établi. Il est utilisé pour générer des diagrammes de Pourbaix qui devraient aider à trouver de nouvelles voies et conditions d’exploitation pour le traitement de la chalcopyrite par voie hydrométallurgique.