Dissertations / Theses on the topic 'Agroressources'

L'analyse des constituants des coques de tournesol a permis de degager deux fractions majoritaires susceptibles de contribuer a sa valorisation: les hemicelluloses (20% par rapport a la matiere seche) et les lignocelluloses (70% par rapport a la matiere seche). Les hemicelluloses sont du type 4-0-methylglucuronoxylane. La frequence de substitution en acide uronique varie de 3 a 9 d-xylopyranoses par acide, selon une distribution reguliere majoritaire. Ces hemicelluloses presentent des proprietes specifiques: resistance a l'hydrolyse acide, resistance a l'hydrolyse enzymatique, comportement fongistatique et en rheologie, un comportement plastique et thixotrope. L'etude des conditions d'extraction basique permet d'atteindre un rendement en hemicelluloses de 17-18% par rapport a la matiere seche initiale dans des conditions operatoires douces et simples de mise en uvre. Le residu lignocellulosique recupere apres extraction des hemicelluloses est incorpore comme granulat dans les materiaux du type beton leger, presentant de bonnes proprietes d'isolation thermique

L'etude des principaux constituants des sous-produits de conserverie de mais doux permet de definir un schema de valorisation sequencee qui en fait une matiere premiere pour la chimie fine. L'extraction des glucides libres (glucose, fructose, saccharose) est menee dans un milieu aqueux chaud et conduit a un sirop de sucres apres separation des polyglucanes et des proteines. L'etude de l'influence des principaux facteurs a permis le transfert a plus grande echelle de cette operation. La delipidation de la rafle est ensuite obtenue, conduisant a une huile dont les caracteristiques sont etudiees, et un residu facilement stockable. L'hydrolyse dans des conditions douces des hemicelluloses des matieres residuelles conduit a un sirop de xylose de haute purete. Les rendements de cette operation sont optimises grace a la realisation d'un plan d'experiences factoriel. Les residus obtenus en fin de traitement sont de nature essentiellement cellulosique et peuvent etre valorises dans le domaine des materiaux composites. L'ensemble de ces operations constitue un exemple typique de la strategie de raffinage des agroressources

Un bilan bibliographique des procedes organosolves de fabrication de pate a papier est realise. L'extrait issu de la premiere etape du procede organocell md, par traitement de norway spruce (picea abies) avec le melange eau-methanol a temperature elevee (190c) est analyse. Les differentes analyses montrent que l'extrait sec est constitue essentiellement d'hemicelluloses de type galactoglucomannane (0,5 - 1-3) associees a des lignines de type guaicyl. Un procede de separation par precipitation selective a ph controle est mis au point. Il met en uvre des resines echangeuses d'ions acide fort et faiblement basique. Les rendements, en lignine et en hemicelluloses precipitees sont respectivement de 20 et 28% par rapport a la matiere seche initiale. L'oxydation par l'ozone de la lignine conduit a de bons rendements en vanilline, acide vanillique et acetovanillone (respectivement 1,6; 1,2 et 1% par rapport a la matiere seche). L'etude de la toxicite des hemicelluloses chez la souris a mis en evidence une dose lethale a 50% tres elevee (14 grammes par kilogramme). L'analyse de la symptomatologie de l'intoxication et des examens anatomopathologiques des principaux organes confirment l'absence de toxicite aigue, ce qui permet d'envisager l'application des hemicelluloses dans le domaine medical et pharmaceutique, notamment pour le controle du taux de cholesterol sanguin

L'electrophorese capillaire (e. C. ) est une technique analytique repondant aux exigences en matiere d'analyses en milieu aqueux. C'est principalement en raison des possibilites analytiques prometteuses, degagees de l'etude bibliographique, que notre objectif general fut de developper l'e. C. Dans le domaine des industries agroalimentaires et des agroressources, elargissant de ce fait les horizons de cette technique. Ainsi les potentialites de l'e. C. Ont ete etudiees pour la separation de differentes molecules biologiques comme par exemple pour la recherche d'acides organiques et d'ions inorganiques dans le vin, le lait ou les melasses de betteraves, pour la recherche de sucres dans les hydrolysats de vegetaux ou encore pour la separation d'acides phenoliques dans des extraits alcooliques de feuilles d'artichauts et dans les tanins de bois de chene. Notre etude s'est ensuite polarisee sur une famille de composes rencontres dans presque tout le regne vegetal: les flavonoides, le modele biologique retenu etant le miel. L'objectif specifique fut alors de determiner une methodologie complementaire et alternative basee sur la technique d'e. C. , permettant d'analyser les flavonoides du miel et devenant ainsi un nouvel outil pour la reconnaissance botanique et geographique des miels

Ce travail de thèse étudie, d'une part, l'impact des champs électriques pulsés (CEP) sur la structure cellulaire et, d'autre part, l'extraction de jus et de composés intracellulaires à partir de végétaux par pressage combiné avec les CEP. Le pressage est réalisé aussi bien à l'échelle laboratoire qu’à l'échelle pilote. L'étude, la mise au point et la validation technique de la méthode innovante de traitement par CEP sont abordées pour intensifier l'extraction de jus et améliorer la qualité de l'extrait. Les synergies entre traitement par CEP, mode de pressage, rendement en jus et caractéristiques de l'extrait sont principalement étudiées. L'étude de l'impact des CEP (0,1-8 kV/cm) sur la structure cellulaire est menée expérimentalement sur plusieurs fruits et légumes (pommes, raisins, carottes, betteraves, pommes de terre…). Les essais sont appliqués sur des produits entiers et sur des produits fragmentés (rondelles ou cossettes). L'optimisation des paramètres de traitement électrique est réalisée par la mesure du degré d'endommagement des membranes cellulaires. Trois méthodes ont permis d'évaluer cette dénaturation cellulaire : la conductimétrie, la texturomètrie et la sonométrie. L'étude des propriétés filtrantes et texturales des tissus cellulaires (betteraves, pommes de terre et raisins) est effectuée à l'aide d'un texturomètre équipé d'un dispositif spécial de compression, et permettant le traitement électrique in situ. L'analyse a porté sur l'étude de la déformation, de la perméabilité et de la fragilisation des tissus dénaturés. Nous avons donc déterminé les pressions de fracture et le coefficient de consolidation. Cette étude a montré que la déformation du tissu est d'autant plus importante que le degré de dénaturation cellulaire est élevé. D'autre part, pour les baies de raisin, le pressage par palier de pression (montée progressive de la pression) est meilleur en terme de déformation de la structure cellulaire et par conséquent d'extraction de jus. L'extraction de jus et de composés intracellulaires par pressage est réalisée à l'échelle laboratoire sur des presses discontinues sur 40 à 1400 g de matière fraîche. Cette étude a mis en évidence les incidences qualitatives et quantitatives du couplage CEP-pressage. Les essais à l'échelle pilote en continu (presse à bandes ou à vis) jusqu’à 360 kg/h de produit ont permis de confirmer les observations réalisées à l'échelle laboratoire : le gain obtenu varie entre 4 et 54% selon les produits testés. La caractérisation physico-chimique des jus extraits montre une intensification par les CEP de l'extraction de molécules d’intérêt (caroténoïdes pour les carottes et polyphénols pour les raisins et les pommes). Une baisse de la turbidité et une augmentation de la pureté des jus de betterave à sucre sont obtenues par la mise en oeuvre de particules de grandes tailles prétraitées par CEP
This research project presents, first, the impact of pulsed electric fields (PEF) on cell structure and, secondly, the extraction of juice and intracellular compounds from biomaterials by pressing combined with PEF. The pressing is performed both at the laboratory and pilot scales. The analysis, development and technical validation of the innovative PEF technology are discussed for the extraction of juice and the quality improvement of the extract. Relations between PEF treatment, pressing methods, juice yield and extract characteristics are studied. The effect of PEF treatment (0. 1-8 kV/cm) on cell structure is studied for various fruits and vegetables (apples, grapes, carrots, beets, potatoes. . . ). Experiments are performed on whole products and fragmented products (slices). The optimization study of the electrical treatment is carried out by measuring the degree of cell membranes damage. Three methods based on conductivity, texture and acoustic measurements were used in order to estimate the degree of cell damage. Filtration and textural properties of tissues (beet, potatoes and grapes) are studied by using a texturometer equipped with a special compression system, and allowing the electrical treatment in situ. The analysis focused on the study of deformation, permeability and fragility of damaged tissue. Therefore, the fracture pressure and the coefficient of consolidation were determined. This study has shown that tissue deformation is more important when the degree of cell damage is high. On the other hand, for the grapes case, progressive pressure increase is better in terms of deformation of cell structure and thus extraction of juice. The extraction of juice and intracellular compounds by pressing is performed at the laboratory scale on batch presses with 40 to 1400 g of fresh material. This study has highlighted the qualitative and quantitative impacts of the PEF-pressing method. Experiments at the continuous pilot scale (belt press or screw press) with up to 360 kg/h of product confirmed the results observed at the laboratory scale: the juice yield increases from 4 to 54% (depending on the product) after PEF treatment. The physico-chemical analysis of extracted juice showed that PEF treatment of vegetable tissues increases extraction of valuable compounds (carotenoids from carrots and polyphenols from grapes and apples). A lower turbidity and a higher purity of sugar beet juice are obtained when PEF are applied to large size of slices

L'acide furane dicarboxylique (fda) presente de nombreuses applications dans differents domaines: medical, pharmaceutique et dans l'industrie des polymeres. Il ne fait pas l'objet de production industrielle en raison des couts eleves des voies de transformations classiques. L'acide mucique obtenu par oxydation de l'acide galacturonique extrait des pentines, est transforme en fda en milieu acide par cyclodeshydratation. L'optimisation des conditions operatoires permet d'obtenir des rendements et des selectivites eleves dans les acides mineraux: hbr, h3po4, h2so4, hc1. Un taux de 5 a 6 moles d'eau par mole d'acide mineral, favorise la reaction pour une concentration en acide mucique proche de son seuil de solubilite dans l'acide mineral a ebullition. La mise en uvre des micro-ondes permet d'obtenir des resultats interessants en des temps de reaction courts. Les diesters d'acide mucique sont tres reactifs et les rendements en fda sont plus consequents. Ces voies de syntheses presentent l'avantage de permettre le recyclage dans un systeme continu ou discontinu, des reactifs et des substrats avec des couts de matieres premieres peu onereux

Ce mémoire décrit des réactions pallado-catalysées de Heck déshydrogénantes d'hétéroarènes pouvant être dérivés de la biomasse avec des alcènes riches en électrons tels que les styrènes. Le premier chapitre, présente une méthodologie permettant le couplage croisé de Heck désydrogénant de furanes et thiophènes avec des styrènes dans des conditions douces et discute de l'influence de l'agent oxydant sur l'activité du catalyseur. Le second chapitre est consacré à l'étude mécanistique par SM-IES de réactions de Heck déshydrogénantes de furanes avec des acrylates en présence de benzoquinone comme agent oxydant et de DMSO comme solvant. La présentation d'une nouvelle méthodologie pour les réactions de Heck déshydrogénantes d'hétérocyles avec des styrènes dans des conditions aérobies et l'explication de l'effet négatif de co-oxydants métalliques représentent le dernier chapitre
This thesis describes Pd-catalyzed dehydrogenative Heck reactions of heteroarenes that could be derived from the biomass with electron-rich alkenes such as styrenes. The first chapter presents a new methodology enabling cross coupling dehydrogenative Heck Reactions of furans and thiophenes with styrenes under Mild conditions and discusses the Influence of the oxidizing agent on the reaction rate. The second chapter focuses on ESI-MS studies of the dehydrogenative Heck reactions of furans with acrylates using benzoquinone as reoxidant and DMSO as solvent. The presentation of a new methodology for aerobic dehydrogenative Heck reactions of heterocycles with styrenes and the explanation about the negative effect of metallic co-oxidants represent the third chapter

Après avoir étudié le bitume et son utilisation en technique routière, nous avons cherché à substituer les fluxants pétroliers par des composés issus des agroressources. L’ajout au bitume chaud d’une émulsion d’huile végétale stabilisée par l’oléate de sodium permet une formation de mousse de liant bitumineux. En optimisant le taux de tensioactif, le rapport eau/huile et la quantité d’eau, nous avons mis au point une formulation de l’émulsion adaptée au moussage et qui permet d’augmenter le coefficient d’expansion de la mousse de bitume. Ce liant sous forme de mousse est utilisé, à une température de 120°C, pour l’enrobage de granulats neufs ou à recycler. L’huile végétale présente dans le liant devrait permettre une régénération du bitume. Des tests effectués sur les granulats d’enrobé ont montré le potentiel de ce nouveau liant. Une étude analytique poussée du bitume par spectrométrie de masse à haute résolution a également été réalisée
Bitumen and its use in road engineering have been studied to substitute flux oil by biomass byproducts. Adding vegetable oil emulsion stabilized by natrium oleat to hot bitumen enables bituminous binder foam expansion. By optimizing surfactant rate, water to oil ratio and water quantity, we formulated an emulsion allowing formation of bituminous foam and expansion ratio increase. This binder in foaming form, was used at a lower than 120°C temperature to prepare bituminous coatings or to reuse old bituminous coatings. The vegetable oil, part of the binder, should reactivate old bitumen. Some experiments carried out on old bituminous coatings have shown the potential of this new binder. An advanced analytical study with high resolution mass spectrometry have been carried out

Le coproduit de fabrication de jambon sec est issu de l'opération de désossage de la cuisse de porc parée, salée, séchée et affinée. Il est constitué à plus de 85 % d'os et de tissus associés (cartilages, ligaments, tendons). Le concassage au broyeur à marteau permet d'homogénéiser le coproduit en morceaux de taille inférieure à 8 cm (> 90 % compris entre 40 et 80 mm). La composition chimique de la matière sèche du mélange (77 ± 3 % de MS) est de 33 ± 5 % en protéines (89 % de collagène, 14 % de protéines hydrosolubles, 6 % d'acide aminés libres), 31 ± 3 % en lipides (triglycérides : 70 % ; diglycérides : 3,5 % ; acides gras libres : 11 % ; saturé/insaturé : 0,87 ; 24 % C16 :0 ; 13 % C18 :0 ; 2 % C16 :1 ; 38 % C18 :1 ; 4 % C18 :2) et 26 ± 4 % de matière minérale (phosphate de calcium 88 % ; NaCl 9 %). L'extraction aqueuse des lipides et des protéines du coproduit est étudiée en contacteur agité. Le raffinat solide est séparé par filtration à chaud sous forme de granulat et la matière grasse entraînée est séparée par décantation à froid. L'étude de l'influence des principaux facteurs de l'extraction liquide/solide (temps de contact : 30 à 90 min, température : 40 à 90°C ; ratio eau/coproduit : 4 à 10) grâce à la réalisation d'un plan d'expérience met en évidence les effets de la solubilisation et la coagulation des protéines sur l'entraînement des lipides et leur décantation sous forme de matière grasse. Mis en oeuvre à l'échelle pilote (64 kg de coproduit de jambon sec concassé, 207 kg d'eau, 30 min à 90°C en contacteur agité), le procédé de fractionnement aqueux conduit par filtration centrifuge et séchage à un granulat stable (rendement : 59 % ; matière minérale : 41 % ; protéines : 43 % ; lipides : 16 %), source de phosphate de calcium (95 % de la matière minérale) et de gélatine ou de colle d'os (88 % de protéines de nature collagénique). La fraction matière grasse décantée (rendement : 24 % ; lipides : 93 % ; triglycérides : 75 % ; diglycérides : 4 % ; acides gras libres : 7 % ; saturé/insaturé : 0,82 % ; 37 % C16 :0 ; 15 % C18 :0 ; 2 % C16 :1 ; 44 % C18 :1 ; 8 % C18 :2) présente les mêmes caractéristiques physicochimiques que le saindoux, avec une odeur proche de celle du jambon sec (19 COV aromatiques identifiés présents dans les arômes majoritaires de jambon). La fraction protéines solubilisées, obtenue sous forme de lyophilisat après concentration de la phase aqueuse (rendement : 8 % ; protéines : 52 % dont 29 % d'acides aminés libres ; matière minérale : 29 % dont 90 % NaCl, lipides : 3 %), contient aussi des glucosaminoglycanes sulfatés (GAGs : 3,4 %). Ces caractéristiques de composition, associées à ses propriétés épaississantes et gélifiantes, adhésives et stabilisantes d'émulsion, font de cette fraction minoritaire du procédé de fractionnement aqueux du coproduit de jambon sec, un extrait aux multiples applications à forte valeur ajoutée (source de peptones pour la culture de champignons et de levures, adhésif et liant naturel, ingrédient de formulation alimentaire nutracétique et cosmétique)
The ham production by-product comes from the deboning of dressed, salted, dried and refined pork leg. It consists of more than 85% of bone and associated tissues (cartilage, ligaments, tendons). Hammer mill crushing allows homogenizing the by-product into pieces smaller than 8 cm (> 90% between 40 and 80 mm).Dry matter chemical composition of the blend; (77 ± 3% DM) is 33 ± 5% protein (89% collagen, 14% of watersoluble proteins, 6% free amino acid), 31 ± 3% lipids (triglycerides: 70% diglycerides: 3.5%; free fatty acids: 11%; saturated / unsaturated: 0.87; 24% C16: 0; 13% C18: 0; 2% C16: 1; 38% C18: 1; 4% C18: 2) and 26 ± 4% mineral matter (calcium phosphate 88%, 9% NaCl). Lipids and proteins aqueous extraction of the by-product is studied in an agitated contactor reactor. The solid raffinate was separated by hot filtration to an aggregate and the fat is separated by cold decantation.The study of the influence of main factors of the liquid / solid extraction (contact time: 30 to 90 min, temperature: 40 to 90 °C; ratio water / by-product: 4 to 10) through the implementation of an experimental design, highlights the effects of proteins dissolution and coagulation on lipid output and decantation as fat matter.By pilot scale implementation (64 kg of crushed by-product of dry-cured ham, 207 kg of water, 30 min at 90 ° C in agitated contactor), the aqueous fractionation process leads, by centrifugal filtration and drying, to a stable aggregate (yield: 59%; mineral matter: 41%; protein 43%; lipids: 16%), source of calcium phosphate (95% of the mineral) and gelatin or bone glue (88% collagenous protein).The decanted fat fraction (yield: 24%; lipids: 93%; triglycerides: 75%; diglycerides: 4% free fatty acids: 7%; saturated / unsaturated: 0.82%; 37% C16: 0; 15% C18: 0; 2% C16: 1; 44% C18: 1; 8% C18: 2) has the same physicochemical characteristics as lard, with an odor similar to that of dry-cured ham (19 identified aromatic VOC part of ham main flavors). The solubilized protein fraction, obtained as a lyophilized extract after concentration of the aqueous phase (yield: 8%; protein: 52% with 29% of free amino acids; mineral matter: 29%, with 90% NaCl, lipids: 3%), also contains sulfated glycosaminoglycans (GAGs: 3.4%). These composition characteristics, associated with its thickening and gelling properties, adhesive and stabilizing for emulsion, transforms this minor fraction of the aqueous fractionation process of the dry-cured ham byproduct, in an high added value multiple applications extract (source of peptones for culture for fungi and yeasts, a natural and binding adhesive, ingredient for food nutraceutic and cosmetic formulation)

Le fractionnement de quatre biomasses herbacées modèles présentes ou cultivées dans l’estuaire de la Loire est étudié pour la production d’agrofibres adaptées à leur usage dans les matériaux composites écoconçus pour la construction. Les biomasses caractérisées chimiquement et physicochimiquement sont traitées par trois technologies de complexité croissante : le broyeur à marteaux permettant une fragmentation transversale et longitudinale radiale, le défibrage mécanique orientant les contraintes de façon longitudinale radiale et tangentielle, et le défibrage thermomécanique permettant un raffinage à l’échelle de la fibre élémentaire. Le Foin des Marais, modèle de mélange d’herbacées composé de tiges portant des feuilles, endémiques de prairies mésohygrophiles, est une source d'agrofibres cellulo-hémicellulosiques peu lignifiées (ratio cellulose/hémicelluloses/lignines 50/40/10) présentant un très fort taux de composés hydrosolubles (17 à 27% de MS), très hydrophiles (ratio liquide/solide à saturation L/Ssat entre 5,2 et 9,7), relativement fines (facteur de forme L/D >10) et de petites dimensions (moins de 5 cm) permettant l’obtention d’une grande gamme de densité de mats (37 à 112 kg/m3) et ayant une bonne aptitude à l’auto-assemblage sous contrainte. La Rouche, modèle de mélange d’herbacée composés de feuilles ayant des tiges, endémique de prairies hygrophiles, est une source d'agrofibres cellulo-hémicellulosiques peu lignifiées (ratio 50/40/10) présentant un fort taux de composés hydrosolubles (16% de MS), hydrophiles (L/Ssat entre 4,1 et 10,7), fournissant une large gamme de morphologie d’agrofibres allant jusqu’à 13cm de long pour des L/D de 100, formant des mats de 32 à 121 kg/m3, et ayant une bonne aptitude à l’autoassemblage. La Canne de Roseau (Phragmites australis), modèle de tiges creuses rigides, endémiques des bas marais, est une source d'agrofibres rigides beaucoup plus lignifiées (ratio 50/30/20) contenant peu de composés hydrosolubles (6 à 8% de MS), thermostables jusqu’à 220°C et relativement peu hydrophiles (L/Ssat de 3,4) si elles ne sont pas trop déstructurées, ne générant que de agrofibres courtes (moins de 5 cm) et de faible finesse (L/D <15). Les tiges de Mélilots jaune et blanc (Melilotus officinalis et Melilotus alba), dicotylédones à croissance secondaire adaptée à la culture sur les terrains de l’estuaire de la Loire, s’est avéré produire deux classes d’agrofibres. La première est composée d’agrofibres longues, extractibles du cortex de la tige, souples et essentiellement cellulosiques (ratio 75/15/10) pouvant aller jusqu’à 16cm de long (L/D>100), formant des mats de 38 à 42 kg/m3; la seconde classe d’agrofibres macroporeuses courtes et rigides extractibles du bois, beaucoup plus lignifiées (ratio 65/15/20), ayant très peu d’extractibles (2 à 3% de MS), et peu hydrophiles (L/Ssat entre 2,5 et 2,8). Un nouveau procédé d’extraction d’agrofibres longues (dm à cm) courtes (cm à mm), et ultra courtes (mm à μm) est développé. Des agrofibres sélectionnées sont mises en oeuvre avec de la colle de caséine dans des agrocomposites basse densité type blocs isolants thermiques (40 à 82 mW/m*K) et phoniques (indice d'affaiblissement sonore entre 0,18 et 1,2 dB(A)/mm) ; avec de la colle d’os dans des agrocomposites haute densité type panneaux de particules et de fibres (D jusqu’à 1,3 g/cm3, Eflexion jusqu’à 3,9 GPa et σmax flexion jusqu’à 39 MPa) ; ainsi qu’avec une matrice thermoplastique recyclable (PP+PPMA) chargées jusqu’à 40% en agrofibres et présentant une tenue mécanique jusqu’à 5 fois plus élevée en traction et en flexion. Parallèlement, les graines de Mélilots sont caractérisées, et se révèlent être riche en protéines (31 à 32% de MS) et avoir un fort potentiel en fraction extractible aqueuse (34 à 36% de MS) contenant des galactomannanes. Le raffinage de cette agroressources a été entrepris en vue de l'obtention de liants pour des agrocomposites
The fractionation of four Loire estuary herbaceous biomasses models, endemic or cultivated, have been studied for their agrofibre production potential and adapted for their use in composite materials for ecodesigned construction. Chemically and physicochemically characterized biomasses have been processed by three increasingly complex technologies: hammer-mill that provides transversal and radial longitudinal fragmentation, mechanical defibration orienting the constraints in radial and tangential longitudinal way, and thermomechanical defibration that provides a refining at the scale of elementary fibre. Hay of Swamps, a herbaceous model made of a mix of stem bearing leaves, endemic of mésohygrophile land, is a source of few lignified cellulo-hemicellulosic agrofibres (50/40/10 ratio cellulose/hemicelluloses/lignin) with a very high rate of water-soluble compounds (17 to 27% of DM), very hydrophilic (saturation liquid/solid ratio L/Ssat between 5.2 and 9.7), relatively thin (shape factor L/D >10) and small size (less than 5 cm) allowing mats with large density range (37 to 112 kg/m3) with good self-assembling properties. Rouche, a herbaceous model made of a mix of leaves with stem, endemic of hygrophile land, is a source of little lignified cellulo-hemicellulosic agrofibres (50/40/10 ratio) with a high rate of water-soluble compounds (16% de DM), hydrophilic (L/Ssat between 4.1 et 10.7), producing a large agrofibres morphology range, up to 13cm long and L/D to 100, and allowing mats with density of 32 to 121 kg/m3, with good self-assembling properties. Reed (Phragmites australis), stiff hollow stems model, endemic of low-marsh, is a source of highly lignified stiff agrofibres (50/30/20 ratio) with a low rate of water-soluble compound (6 to 8% of DM), thermostable up to 220°C and relatively little hydrophilic (L/Ssat= 3.4) if they are not too much destructured, producing only short agrofibres (less than 5 cm) with low thinness (L/D <15). Yellow and white sweet clovers stem (Melilotus officinalis and Melilotus alba), secondary growth dicotyledon able to be cultivated on estuary land, provides two kinds of agrofibre. The first kind is stem cortex extractable long agrofibres, flexible and primarily cellulosic (75/15/10 ratio) up to 16cm long (L/D>100 and allowing light mat with density of 38 to 42 kg/m3. The second kind is secondary xylem extractable macroporous short and stiff agrofibres, highly lignified (ratio 65/15/20), with a very low rate of water-soluble compounds (2 to 3% of DM), and little hydrophilic (L/Ssat between 2.5 and 2.8). A new extraction process of long (from decimetric to centimetric length), short (from centimetric to millimetric length), and ultra-short (from millimetric to micrometric length) agrofibres had been developed. Selected agrofibres are processed with casein glue in low density agrocomposites such as insulating material (40 to 82 mW/m*K and sound reduction factor between 0.18 to 1.2 dB(A)/mm) ; with bones glue in high density agrocomposites such as particle board and fibreboard (D until 1.3 g/cm3, Eflexion until 3.9 GPa et σmax flexion until 39 MPa) ; thus with a recyclable thermoplastic matix (PP+PPMA) loaded until 40% of agrofibres, having a tensile and flexure mechanical strength almost 5 time higher. In parallel the sweet clover seeds had been characterized, and demonstrate to be rich in proteins (31 to 32% of DM) and to have a great potential in being water-extractable (34 to 36% of DM) containing, among other, galactomannans. The refining of this agroresources has been undertaken in the development of new binding materials for agrocomposites

Le poly(butylène succinate) (PBS) est un polyester aliphatique biodégradable dont les propriétés en font un bon candidat pour le remplacement des polyoléfines. De plus, ses deux monomères, l'acide succinique et le butane-1,4-diol, peuvent être issus de la biomasse via un procédé de fermentation de sucres. L'étude réalisée ici a été séparée en deux grandes parties : le PBS linéaire d'une part et le PBS branché d'autre part. La première partie montre que la cinétique de synthèse du PBS suit bien le modèle d'estérification établi par Flory. Par la suite, l'étude des propriétés physico-chimiques du PBS a permis de remonter à des paramètres comme la masse molaire critique d'enchevêtrement, le module du plateau caoutchoutique, l'énergie d'activation du PBS fondu ou encore les paramètres de l'équation Mark-Houwink-Sakurada. Une étude sur ses propriétés thermiques a permis de décrire l'évolution de son comportement en fonction de sa masse molaire. Enfin, le profil d'énergie potentielle de l'estérification entre l'acide succinique et le butane-1,4-diol a été tracé en utilisant un outil de chimie quantique. La seconde partie traite de l'étude de PBS branchés obtenus en employant des agents de branchement (polyols) pouvant être issus de la biomasse comme l'huile de ricin, le glycérol et le polyglycérol. La stratégie adoptée a été le couplage entre un oligomère PBS fonctionnalisé acide carboxylique et les agents de branchement. L'étude en présence d'huile de ricin a mis en avant les relations entre la structure, déterminée en SEC-Triple Détection, et les propriétés physico-chimiques du PBS branché. L'optimisation de la synthèse en présence de glycérol ou de polyglycérol a été abordée à partir de la méthode des plans d'expériences. Comparé à la méthode « un facteur à la fois », des résultats prometteurs et semblables à ce qui est rapporté dans la littérature ont été obtenus pour l'étude du PBS branché en présence de glycérol
Poly(butylene succinate) (PBS) is a biodegradable aliphatic polyester whose properties make it a promising polymer for the replacement of polyolefins. Moreover, its two monomers, succinic acid and 1,4-butanediol, can be produced via a fermentation process of sugars. This study has been separated into two great parts: linear PBS on the one hand and branched PBS on the other hand. In the first part, kinetics of the PBS synthesis showed a good agreement with the esterification model of Flory. We determined some fundamental parameters of PBS like critical molecular weight of entanglement, the rubbery plateau modulus, the energy of activation of melt PBS and parameters of the Mark-Houwink-Sakurada relationship. We have also realized a study on the influence of the molecular weight on the thermal properties of PBS. Finally, we constructed the potential energy profile of the esterification between succinic acid and 1,4-butanediol through a quantum chemistry study. The second part dealt with the study of branched PBS in the presence of biosourced polyols like castor oil, glycerol and polyglycerol. These syntheses were realized between an acid-functionalized PBS oligomer and the branching agents. We put forward the relationships between the structure, determined by SEC-Triple Detection, and the physicochemical properties of branched PBS in presence of castor oil. Syntheses of branched PBS in presence of glycerol or polyglycerol were optimized with design of experiments technique. Promising and similar results from the literature were obtained in the case of branched PBS in presence of glycerol compared to the method of “one parameter at a time”

La co-digestion anaérobie (CoDA) des substrats agro-industriels s’inscrit pleinement dans les objectifs sociétaux d’une gestion optimisée des agroressources, d’une réduction des impacts anthropogéniques, ainsi que d’un développement des énergies renouvelables. Toutefois, en considérant les verrous industriels et scientifiques, il est apparu que la problématique méthodologique, relative à l’étude et à l’optimisation, était primordiale dans l’amélioration des performances méthanogènes en CoDA. En cela, il s’est avéré que le principal actionneur pour l’optimisation de la CoDA soit la formulation du mélange en substrats et co-substrats constituant l’intrant du digesteur. Ainsi, les travaux de thèse étaient inscrits dans un double objectif, industriel et scientifique, dont les résultats ont permis de (i) mettre en œuvre des méthodes simples, peu chronophages et surtout peu coûteuses, pour la caractérisation des intrants et le suivi de la CoDA, (ii) déterminer la relation fondamentale entre la formulation du mélange de substrats et son potentiel biométhanogène, (iii) développer des outils de prédiction du potentiel biométhanogène des mélanges de substrats, ainsi que des biodégradabilités globales et spécifiques de ces derniers, (iv) améliorer la compréhension des interactions entre les substrats codigérés et le consortium microbien de digestion, ainsi que la capacité de ce dernier à s’adapter aux diverses charges organiques qui lui sont appliquées (capacité homéostasique)
The co-digestion of agro-industrial substrates in anaerobic conditions falls within the objectives of an optimized management of agricultural resources along with reduction of anthropogenic impacts and development of renewable energies. Considering scientific and industrial bottlenecks from literature review, it could be identified that a methodological approach was the key to an enhanced understanding of anaerobic co-digestion. Ultimately, formulation of the substrate and co-substrates (digestor’s inputs) appeared to be the main actuator to optimize anaerobic co-digestion. Conciliating both scientific and industrial issues, this thesis led to the following findings : (i) an implementation of simple and cost-saving methods to characterize the inputs of digestor and biogas production, (ii) a determination of fundamental relationship between substrate blend and his biomethane potential, (iii) a development of predictive tools for biomethane potential of substrate blends as well as global and specific biodegradability of substrates, (iv) an enhanced comprehension of first, interactions between codigested substrates and the microbial consortium and second, the adaptation capacity of the microbial consortium to various organic loading (homeostatic capacity)

Les solvants sont des produits essentiels dans de nombreux secteurs industriels. Cependant, majoritairement issus du pétrole et présentant des risques pour la santé et l’environnement, quelques-uns d’entre eux ont depuis quelques temps mauvaise presse. C’est pourquoi, actuellement, de nouvelles technologies éco-responsables sont mises places pour remplacer ces composés. Parmi ces solutions alternatives, l’utilisation d’agrosolvants représente une des voies de substitution des solvants d’origine pétrochimique les plus importantes. Ils sont produits à partir de matières premières dont au moins une partie est renouvelable et offrent un bilan environnemental et sanitaire positif (non COV, biodégradables, non toxiques et non éco-toxiques). Dans ce contexte, cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet de recherche AGROSOLVANT, financé par les régions Picardie et Champagne-Ardenne et labellisé par le pôle de compétitivité Industries et Agro-Ressources (IAR), dont l’objectif est de substituer des solvants d’origine fossile par de nouveaux solvants « verts » issus de ressources renouvelables et de les utiliser dans deux domaines d’application : le dégraissage des surfaces dures et les formulations phytosanitaires. Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la caractérisation des propriétés et l’évaluation des performances d’agrosolvants synthétisés à partir de ressources agricoles provenant des co-produits de l’industrie des biocarburants (glycérol, alcools amyliques) et de la production d’acide succinique fermentaire. L’étude est structurée autour d’une démarche de substitution visant à étudier successivement les propriétés physico-chimiques, le pouvoir solvant et les propriétés applicatives des molécules. A chaque étape, une comparaison est établie avec des solvants d’origine pétrochimique. Dans le contexte de substitution, une dernière partie s’intéresse à des solutions aqueuses composées d’agrotensioactifs et se concentre sur l’étude des mécanismes physico-chimiques impliqués dans les processus de dégraissage en phase aqueuse
Solvents are essential products in many fields of applications. However, their use is now prohibited because they mostly derive from petroleum and they are toxic to health and the environment. Therefore, currently, eco-responsible technologies are developed to replace these compounds. Among these alternatives, agrosolvents represent one of the most important ways to substitute petrochemical solvents. They are produced by at least one part of renewable raw materials and they are eco-friendly (non-VOC, biodegradable, non-toxic and non eco-toxic). In this context, this thesis is part of the AGROSOLVANT project, supported by the Region Picardie and the Region Champagne-Ardenne and accredited by the world-scale competitive cluster Industries and Agro-Resssources (IAR). The objective of the project is to substitute solvents derived from petroleum by new green solvents derived from renewable resources, in order to use them in two different applications: degreasing and agrochemical formulations. This work is dealing with the evaluation of properties and performances of agrosolvents synthesized from agricultural products which allow the valorization of biofuels co-products (glycerol, amyl alcohols) and the fermentative succinic acid production. The study is structured around a substitution process in order to examine the physico-chemical properties, the solvent power and the application performances of the molecules. At each step, a comparison is made with petrochemical solvents. In the context of substitution, the last part concerns agrosurfactant aqueous solutions and focuses on the physico-chemical mechanisms involved in aqueous degreasing processes

Le principal objectif de cette thèse a été de contribuer au développement d'un matériaux de construction répondant aux nouvelles exigences des consommateurs et des législations en termes d'impact environnemental, d'impact sanitaire et de confort. Pour ce faire, une matrice pouzzolanique originale a été formulée et les adjuvants, renforts et granulats conventionnels ont été substitués par des matières premières renouvelables d'origine agricole. Les mécanismes de prise et de vieillissement du liant ainsi que les bénéfices de l'incorporation de deux adjuvants organiques sur ses propriétés à l'état frais et durci ont été décrits. Une étude comparative du renforcement mécanique de cette matrice par des fibres de lin, chanvre et yucca a ensuite été menée. Enfin, la compatibilité de ce liant avec des granulats végétaux (chènevotte du chanvre et moelle de tournesol) a été vérifiée, dans le but de formuler des composites permettant d'assurer une fonction d'isolation répartie
The main aim of this work was to contribute to the development of an innovative building material that complies with legislations and users actual requirements concerning environmental and health impacts as well as thermal or hygroscopic comfort. An original pozzolanic matrix has been formulated while conventional admixtures, reinforcement fibres and aggregates were substituted by renewable raw materials. Hardening mechanisms and long term behaviour of that binder (mix of metakaolin and hydraulic lime) have been explored. The benefits of incorporating two organic admixtures on early age properties and long term behaviour of the pozzolanic binder have been explained by the identification of interaction mechanisms between mineral and organic species. A comparative study has been realised on flexural reinforcement of this matrix by vegetable fibres of flax, hemp and yucca and on the durability of these different composites. Finally, the compatibility of this matrix with vegetable aggregates (hemp chènevotte and sunflower stem pith) has been checked and demonstrated in order to formulate self-supporting insulation ecomaterial

Après avoir étudié le bitume et son utilisation en technique routière, nous avons cherché à substituer les fluxants pétroliers par des composés issus des agroressources. L’ajout au bitume chaud d’une émulsion d’huile végétale stabilisée par l’oléate de sodium permet une formation de mousse de liant bitumineux. En optimisant le taux de tensioactif, le rapport eau/huile et la quantité d’eau, nous avons mis au point une formulation de l’émulsion adaptée au moussage et qui permet d’augmenter le coefficient d’expansion de la mousse de bitume. Ce liant sous forme de mousse est utilisé, à une température de 120°C, pour l’enrobage de granulats neufs ou à recycler. L’huile végétale présente dans le liant devrait permettre une régénération du bitume. Des tests effectués sur les granulats d’enrobé ont montré le potentiel de ce nouveau liant. Une étude analytique poussée du bitume par spectrométrie de masse à haute résolution a également été réalisée.