Dissertations / Theses on the topic 'Boues de phosphate'

Des agrégats à base des boues de phosphate de la zone de Gantour ( Youssoufia,Maroc) sont cuits à des températures comprises entre 900 et 1200°C, et examinés par différentes techniques (DRX, MEB, analyses thermique et dilatométrique, et spectroscopie d’impédance). Les propriétés physiques des agrégats (retrait, absorption d’eau et résistance à la compression) sont mesurées et corrélées, dans certains cas, aux facteurs expérimentaux(température, temps de cuisson, teneur de l’additif), et ce en utilisant la méthodologie de la recherche expérimentale.Les agrégats amendés à l’argile smectitique sont le siège de formation de la gehlénite. Dans ce cas, la fluorapatite a partiellement résisté au traitement thermique, et a été le siège d’une ségrégation localisée. Les mesures d'impédance ont bien mis en évidence l'étape principale du frittage, lequel s’est produit par écoulement de la masse fondue. En se basant sur les valeurs de la densité, les granulats cuits à 900 et à 1100°C pouvaient bien être considérés comme des agrégats légers.Les études menées sur les agrégats des mélanges : argile kaolinitique-boue, cendre boue,et argile kaolinitique-cendre-boue ont montré la présence de la labradorite, et d’une masse fondue, qui semblait se former, entre autres, de la fusion de la fluorapatite. Par ailleurs,l'utilisation de la méthodologie de la recherche expérimentale a permis d'évaluer le poids des effets des facteurs expérimentaux sur les propriétés physiques des agrégats. Des granulats légers (1,02 < densité < 2,1 g/cm3) et résistants sont préparés avec succès dans les conditions expérimentales adoptées. Les granulats ayant le meilleur rapport résistance / densité sont ceux du mélange ternaire.Concernant le volet application, les résultats ont montré que l’utilisation des agrégats en construction est possible et que l’association d’agrégats légers au sol a permis d’activer la croissance des plants de la luzerne. D’un autre côté, l'absorption du phosphore par les racines(1,45 mg/g maximum) des plantes était meilleure dans le cas du mélange contenant de l’argile
Phosphate sludge generated from beneficiation plants of Moroccan phosphate rocks was investigated at the range [900-1200°C] by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermal analysis dilatometric analysis and impedance spectroscopy. Mixtures of the phosphates ludge and amendments such as a swelling clay (up to 30 wt.% of the clay), a kaolinitic clay (up to 40 wt.% of the sludge) and a fly ash (65.5 wt.% of the ash) were investigated and their properties (shrinkage, density, water absorption and compressive strength) were measured as a function of temperature and clay addition. The results showed that gehlénite neoformed from lime of decomposed carbonates and breakdown products of clay minerals in the first mixture while labradorite/anorthite was the only neoformed phase in the other blends. Also fluoroapatite (original mineral) resisted heating until fusion in almost samples. A new approach based on the methodology of the experimental design was adopted to assess the effect of the processing factors on the studied properties. The measured properties were mainly controlled by temperature, and the effect of clay addition was less regular. Considering the mixtures densities lightweight agglomerates can be produced at specific conditions. On the other hand, the release ability of phosphorus by LWAs in the presence ofalfalfa plants has been performed. It was found that due to the release of phosphorus by soil embedded pellets the growth of alfalfa plants improved. The sintering process of blends of phosphate sludge and a naturally occurring clay material (0-30 wt.%) was investigated in the range 650-1100°C by using impedance spectroscopy. The results showed that the sintering process was effective between 750 and 1000°C and occurred by melt flow

Des agrégats à base des boues de phosphate de la zone de Gantour ( Youssoufia,Maroc) sont cuits à des températures comprises entre 900 et 1200°C, et examinés par différentes techniques (DRX, MEB, analyses thermique et dilatométrique, et spectroscopie d’impédance). Les propriétés physiques des agrégats (retrait, absorption d’eau et résistance à la compression) sont mesurées et corrélées, dans certains cas, aux facteurs expérimentaux(température, temps de cuisson, teneur de l’additif), et ce en utilisant la méthodologie de la recherche expérimentale.Les agrégats amendés à l’argile smectitique sont le siège de formation de la gehlénite. Dans ce cas, la fluorapatite a partiellement résisté au traitement thermique, et a été le siège d’une ségrégation localisée. Les mesures d'impédance ont bien mis en évidence l'étape principale du frittage, lequel s’est produit par écoulement de la masse fondue. En se basant sur les valeurs de la densité, les granulats cuits à 900 et à 1100°C pouvaient bien être considérés comme des agrégats légers.Les études menées sur les agrégats des mélanges : argile kaolinitique-boue, cendre boue,et argile kaolinitique-cendre-boue ont montré la présence de la labradorite, et d’une masse fondue, qui semblait se former, entre autres, de la fusion de la fluorapatite. Par ailleurs,l'utilisation de la méthodologie de la recherche expérimentale a permis d'évaluer le poids des effets des facteurs expérimentaux sur les propriétés physiques des agrégats. Des granulats légers (1,02 < densité < 2,1 g/cm3) et résistants sont préparés avec succès dans les conditions expérimentales adoptées. Les granulats ayant le meilleur rapport résistance / densité sont ceux du mélange ternaire.Concernant le volet application, les résultats ont montré que l’utilisation des agrégats en construction est possible et que l’association d’agrégats légers au sol a permis d’activer la croissance des plants de la luzerne. D’un autre côté, l'absorption du phosphore par les racines(1,45 mg/g maximum) des plantes était meilleure dans le cas du mélange contenant de l’argile
Phosphate sludge generated from beneficiation plants of Moroccan phosphate rocks was investigated at the range [900-1200°C] by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermal analysis dilatometric analysis and impedance spectroscopy. Mixtures of the phosphates ludge and amendments such as a swelling clay (up to 30 wt.% of the clay), a kaolinitic clay (up to 40 wt.% of the sludge) and a fly ash (65.5 wt.% of the ash) were investigated and their properties (shrinkage, density, water absorption and compressive strength) were measured as a function of temperature and clay addition. The results showed that gehlénite neoformed from lime of decomposed carbonates and breakdown products of clay minerals in the first mixture while labradorite/anorthite was the only neoformed phase in the other blends. Also fluoroapatite (original mineral) resisted heating until fusion in almost samples. A new approach based on the methodology of the experimental design was adopted to assess the effect of the processing factors on the studied properties. The measured properties were mainly controlled by temperature, and the effect of clay addition was less regular. Considering the mixtures densities lightweight agglomerates can be produced at specific conditions. On the other hand, the release ability of phosphorus by LWAs in the presence ofalfalfa plants has been performed. It was found that due to the release of phosphorus by soil embedded pellets the growth of alfalfa plants improved. The sintering process of blends of phosphate sludge and a naturally occurring clay material (0-30 wt.%) was investigated in the range 650-1100°C by using impedance spectroscopy. The results showed that the sintering process was effective between 750 and 1000°C and occurred by melt flow

Cette thèse explore des méthodes innovantes pour la récupération des éléments terres rares (ÉTRs) à partir de sous-produits de l'industrie du phosphate, notamment les boues de phosphate (BP), le phosphogypse (PG) et les boues d'évaporation (BE), dans le but de renforcer les chaînes d'approvisionnement en ÉTRs et de promouvoir la durabilité environnementale. Une revue de littérature approfondie établit les bases pour l'application de techniques expérimentales avancées, y compris la concentration saline, la lixiviation dépendante du pH, la flottation, et la précipitation et cristallisation fractionnées. L'étude intègre également des outils de simulation contemporains tels que CHEMCHAUD et la Méthodologie de Surface de Réponse avec le Design Box-Behnken, optimisant les données pour une récupération efficace des ÉTRs et le recyclage des sous-produits. Une avancée significative de cette recherche est le développement d'un processus qui augmente la concentration des ÉTRs dans les BP de 0,0418 % à 2,8 % en oxydes de terres rares (OTRs), et parallèlement récupère efficacement le carbonate de calcium et le silicate de haute pureté. De manière similaire, pour le PG et les BE, un processus unifié a été développé. Ce processus augmente les concentrations d'ÉTRs de 0,036 % et 0,1 % à 40 % et 80 % d'OTRs, dans le PG et les BE respectivement. Ce processus assure le recyclage complet des sous-produits grâce à la récupération de sulfate de calcium et de fluorosilicate de sodium de haute pureté. L'évaluation technico-économique réalisée à l'aide d'Aspen Plus, en se concentrant sur le procédé de valorisation du PG, confirme la viabilité économique du procédé. La recherche préconise l'élargissement de ces techniques à des mises en œuvre pilotes, démontrant leurs avantages pratiques et leur durabilité. En intégrant la recherche scientifique avec des solutions aux défis environnementaux et industriels, cette thèse fait progresser le savoir académique et mène la voie vers des pratiques durables qui répondent aux enjeux mondiaux contemporains
This thesis explores innovative methods for recovering rare earth elements (REEs) from byproducts of the phosphate industry, specifically phosphate sludge (PS), phosphogypsum (PG), and evaporation sludge (ES), aiming to enhance REEs supply chains and promote environmental sustainability. A thorough literature review lays the groundwork for the application of advanced experimental techniques, including saline concentration, pH-dependent leaching, flotation, and fractional precipitation and crystallization. The study further incorporates contemporary simulation tools such as CHEMCHAUD and Response Surface Methodology with Box-Behnken Design, optimizing data for effective REEs recovery and by-product recycling. A significant breakthrough in this research is the development of a process that enhances REEs concentration in PS from an initial 0.0418 % REEs to 2.8 % rare earth oxides (REOs), alongside the efficient recovery of high-purity calcium carbonate and silicate. Similarly, for PG and ES, which exhibit comparable properties, a unified process has been developed. This process increases REEs concentrations to 40 % and 80 % REOs from initial concentrations of 0.036 % and 0.1 % REEs, for PG and ES respectively. This process ensures the complete recycling of byproducts through the recovery of high-purity calcium sulfate and sodium fluosilicate. Techno-economic assessments performed using Aspen Plus, particularly focusing on the PG valorization process, confirm the economic viability of the developed process. The research advocates for the scaling of these techniques to pilot implementations, demonstrating their practical benefits and sustainability. By integrating scientific research with solutions to environmental and industrial challenges, this thesis advances academic knowledge and spearheads sustainable practices that address contemporary global issues

Les objectifs de la thése sont d'optimiser le traitement de coagulation-floculation des eaux pluviales et d'identifier les principales phases porteuses des éléments traces dans les boues du traitement. L'identification des phases porteuses et la quantification de leur abondance ont été réalisées en utilisant la microscopie électronique à balayage et à transmission couplées à la spectroscopie d'énergie dispersive des rayons X. L'extraction parallèle des métaux lourds par ajout des réactifs appropriés a été utilisée pour une quantification de ceux-ci au sein de chaque fraction physico-chimique. On montre que les métaux lourds s'accumulent principalement au sein de phases sulfures dans les dépôts des réseaux unitaires et que celles-ci sont remise en suspension en temps pluvieux. Des signatures du lessivage des sols, des surfaces urbaines, et des dépôts des réseaux unitaires ont été mises en évidence. L'optimisation du traitement de coagulation-floculation des eaux pluviales a été abordée en reliant la concentration optimale en coagulant aux paramètres physicochimiques de l'effluent, tout en s'assurant de l'adéquation d'un tel traitement pour l'élimination des métaux lourds. La concentration optimale en coagulant peut être ajustée rapidement en fonction de la conductivité des effluents, celle-ci étant correlée linairement avec la concentration optimale. On montre également que la nature des espèces coagulantes est fortement influencée par les réactions entre les espèces hydrolysées du fer et les anions complexants dans les suspensions.

Les boues d'épuration représentent une importante source de P pour les cultures. Cependant, la biodisponibilité de P et l'aptitude des boues à améliorer la fertilité phosphatée des sols sont mal connues. Nous avons déterminé, à l'aide de méthodes chimiques et isotopiques 32PO4), la valeur phosphatée de trois types de boues (boue thermique, boue floculée et boue aérobie prolongée) dans un sol riche et un sol pauvre en P assimilable. On a caractérisé les formes du P des boues, l'effet des boues sur la dynamique du P du sol et mesuré l'efficacité du P des boues pour une plante test (Lolium perenne L. ) par rapport à un engrais soluble (phosphate monocalcique (PMC). Les résultats montrent que la majorité du P (63%) de la boue thermique est sous forme de calcium-P. Cette boue contient très peu de P assimilable, entraine la plus faible augmentation de P assimilable du sol et présente la plus faible efficacité par rapport au PMC. La boue d'aération prolongée contient une grande proportion de P extractible par H2O et par NaHCO3 (40%). Elle présente la meilleure efficacité. Dans la boue floculée, une importante partie (38%) du P est fortement adsorbée par les polymères cationiques. Cette boue présente une efficacité intermédiaire. La valeur phosphatée des boues d'épuration est donc inferieure à celle des engrais P solubles dans l'eau mais supérieure à celle de la plupart des engrais P insolubles dans l'eau. Cependant, cette valeur phosphatée dépend étroitement du traitement subi par la boue

Les objectifs de ce travail étaient d'évaluer, d'analyser et d'expliquer la variabilité de la valeur fertilisante (VF) du phosphore (P) de boues de stations d'épuration urbaines. La teneur moyenne de 80 échantillons de boues est de 20 g P kg-1 MS dont environ 85% sous forme minérale. La répartition des ions P entre phase solide et solution dépend fortement des traitements subis par les boues; la quantité d'ions P en solution avoisine 0. 001 g P kg-1 MS pour les boues chaulées et 10 gP kg-1 MS pour certaines boues biologiques. Des cultures de ray-grass en pots sous serre ont été réalisées sur deux sols traités avec des boues. Le traçage isotopique des ions P du sol a permis de distinguer l'origine (sol ou boue) du P absorbé. Une part de la variabilité des VF est liée au choix de l'indicateur de biodisponibilité du P. L'évaluation la plus fiable de la biodisponibilité du P pour une boue donnée est obtenue en considérant la contribution relative du P apporté à la nutrition phosphatée (Pdff). La VF varie entre 36 et 110% (valeur moyenne 83%) dans 45 situations solxboue incluant des études antérieures. Le P des boues biologiques avec ou non un traitement spécifique de déphosphatation, et celui des boues physico-chimiques, a une biodisponibilité proche de celle du P minéral soluble (VF moyenne de 87%). Sur ces boues, l'apport de sels de fer et la digestion tendent toutefois à diminuer la VF alors que le chaulage, même massif, n'a aucun effet. Le compostage et le conditionnement thermique (45 min à 195ʿC sous 18 bars) des boues diminuent sensiblement leur VF. Pour ces dernières, la VF diminue avec leur teneur en fer et augmente avec l' acidité du sol. Il y a une relation significative étroite entre le Pdff et la variation relative des quantités d'ions P transférés entre le sol et la solution après et avant l'ajout de la boue au sol. Il est dès lors possible d'évaluer simplement et rapidement la VF des boues par une méthode d'incubation des sols en conditions standardisées.

Les biosolides et les cendres de combustion de boues (CCB) constituent des sources importantes d’éléments nutritifs (particulièrement l’azote et/ou le phosphore). Bien que plusieurs auteurs aient étudié la disponibilité de ces éléments dans les biosolides, ces études se sont concentrées sur des produits spécifiques et réalisées dans des conditions expérimentales différentes, générant des résultats très diversifiés. Ainsi, il n’existe actuellement aucun modèle de prédiction de la disponibilité de ces éléments pour les cultures. Concernant les CCB, elles ont été largement caractérisées chimiquement au cours des dernières années, mais il existe très peu d'études sur la réponse des cultures à cette source de phosphore. Cette étude fournit des modèles de prédiction de la disponibilité de l’azote et du phosphore dans ces produits afin d’améliorer l'efficacité de leur recyclage agricole et éviter les risques environnementaux. Deux modèles d’évaluation et de classification de la biodisponibilité de l’azote et du phosphore dans les biosolides ont été élaborés à partir des données de la littérature scientifique nationale et internationale. Le potentiel fertilisant de 12 CCB provenant de monoincinérateurs situés au Canada et aux États-Unis a été également testé dans une expérimentation réalisée en serre en utilisant deux types de sol. Ensuite, la modélisation par la méthode de forêt aléatoire a été utilisée pour déterminer un indicateur de prédiction de la disponibilité du P dans les CCB. En fonction du rapport C/N, la disponibilité de l’azote dans les matières résiduelles fertilisantes a été classée en deux grands systèmes : un minéralisateur et un immobilisateur, pour un total de six sous-systèmes: i) forte minéralisation : coefficient d’efficacité relative de l’azote (CERN) de +66% et C/N≤5, ii) minéralisation moyenne : CERN de +33% et 5140. En fonction de la concentration molaire total en aluminium et en fer, la disponibilité du phosphore dans les biosolides a été divisée en 4 classes de disponibilité: i) très élevée (230-400 mmol kg-1), ii) élevée (401-1100 mmol kg-1), iii) moyenne (1101-2800 mmol kg-1) et iv) faible (2801-5132 mmol kg-1). Suite à l'application des CCB, l'augmentation de la biomasse aérienne du ray-grass par rapport au témoin varie de 4-29% et de 15-59% dans les sols argileux et loam sableux, respectivement. Cette augmentation est en moyenne 40% inférieure à celle du triple super phosphate (TSP) pour les deux types de sols. Les plus grandes augmentations de biomasse ont été obtenues pour les CCB ayant un pourcentage de solubilité du P (PSP) ≥ 54%. Un comportement similaire a été observé pour le prélèvement du P par la plante avec des augmentations maximales de 26% et de 165% pour le sol argileux et loam sableux, respectivement. Suite à l'application des CCB, l’augmentation de la biomasse et du prélèvement en P est supérieure à celle du phosphate naturel (PN) dans le sol argileux, mais similaire dans le sol loam sableux. La modélisation par la méthode de forêt aléatoire montre que l’extraction à l’oxalate est un indicateur pratique de prédiction de la disponibilité du phosphore des CCB et que l’aluminium est le facteur influençant le plus cette disponibilité.
Biosolids and sludges incinerated ashes (SIA) are valuables sources of nutrients (N, P) and organics matter. During the last decades, a considerable amount of research has been done on biosolids nutrients availability after their application onto agricultural land. But these studies are focused on specific products and performed under different experimental conditions, generating very different results. Therefore, so far, no model has been proposed to predict nitrogen and phosphorus plant availability for biosolids land application. Although the chemical characterization of SIA has been widely examined, there are only a few studies regarding crop responses to this source of P. This study has generated prediction models to evaluate nitrogen and phosphorus plant availability in these products in order to improve their agricultural recycling and avoid environmental risks of pollution. Data were collected from national and international literature in order to design two models to assess and classify nitrogen and phosphorus availability in SIA. Twelve SIA from mono-incinerators located in Canada and the USA were tested for their fertilizing potential in a greenhouse experiment. Then, random forest modeling was used to find out an indicator of prediction of SIA phosphorus availability. Depending on the C/N ratio of non-composted by-products, six categories were defined. i) high mineralization: +66 % relative N effectiveness (RNE) and 5 ≤ C/N, ii) moderate mineralization: +33 % RNE and 5 < C/N ≤ 16, iii) low mineralization: +9 % RNE and 16 < C/N ≤ 38, iv) low immobilization: −9% RNE and 38 < C/N ≤ 90, v) moderate immobilization: −27 % RNE and 90 < C/N ≤ 140, and vi) high immobilization: −55 % RNE and C/N > 140. According to the total molar concentration of Al and Fe in biosolids, phosphorus availability were divided into 4 classes: i) very high (230-400 mmol kg-1), ii) high (401-1100 mmol kg-1), iii) medium (1101-2800 mmol kg-1), and, iv), and low (2801-5132 mmol kg-1). The biomass increases following an SIA application were as high as 29 % and 59 % more than the control for the sandy loam and clayey soil, respectively, but 40% less than for the triple super phosphate (TSP), for both soils. The ray-grass biomass and P uptake increases due to SIA applications were larger than those of rock phosphate (RP) application in the clayey soil, but similar to those in the sandy loam soil. A similar behavior was observed for P uptake, with a maximum increase of 26 % for the clayey soil, and 165 % for the sandy loam soil. The SIA with a PSP of ≥ 54% significantly increased soil available P stocks and saturation. The random forest modeling shows that oxalate extraction is a practical indicator of prediction of SIA phosphorus availability. Also, this modeling shows that SIA Al content is the most influent factor of this availability.

Thesis (M.S. )--University of Tennessee Health Science Center, 2007
Title from title page screen (viewed on July 28, 2008). Research advisor: Joo L. Ong, Ph.D. Document formatted into pages (iv, 36 p. : ill.). Vita. Abstract. Includes bibliographical references (p. 33-36).

Thesis (Ph.D)--University of Tennessee Health Science Center, 2007.
Title from title page screen (viewed on October 8, 2007). Research advisor: Joo L. Ong, Ph.D. Document formatted into pages (xiii, 128 p. : ill.). Vita. Abstract. Includes bibliographical references (p. 106-114).

L'azote et le phosphore sont à l'origine de problèmes environnementaux entraînant un stress environnemental sur les écosystèmes aquatiques, comme l'eutrophisation et la toxicité. Pour contrer ces impacts, l'utilisation de procédés de traitement avancés est nécessaire pour respecter les réglementations strictes en matière de rejet. Une augmentation annuelle de l'utilisation des nutriments par la société est observée alors que les réserves mondiales de phosphore (P) et potassium (K) sont limitées. Compte tenu de leur importance dans toute vie, la récupération de ces nutriments à partir des eaux usées a retenu l'attention des chercheurs et est devenue un domaine de recherche très important. Les stations de traitement des eaux usées (STEP) sont considérées comme l'un des points d'accumulation importants de phosphore avec environ 1,3 million de tonnes d'élimination de P par an via le traitement des eaux usées dans le monde (Li et Li 2017). La valorisation du P des eaux usées pourrait ainsi couvrir environ 15 à 20% de la demande mondiale de phosphore (Yuan et al. 2012). Par conséquent, les stations d'épuration sont désormais considérées comme des installations de récupération des ressources de l'eau (StaRRE), un lieu où la valorisation et la gestion des biodéchets sont poursuivies. Les procédés électrochimiques peuvent être utilisés comme traitement tertiaire pour l'élimination du P (Tran et al. 2012). De nos jours, il suscite également l'intérêt des chercheurs en tant que nouvel outil pour les processus de récupération des nutriments tels que l'électrodialyse, l'électrocoagulation, le dosage électrochimique de magnésium, etc. Par contre, des applications à l'échelle pilote et à grande échelle nécessitent encore davantage d'investigations et de recherches. Dans ce projet de recherche, une technique d'électrocoagulation est appliquée pour la première fois pour récupérer le phosphore sous forme de vivianite à partir des eaux usées. En fait, la récupération du phosphore sous forme de vivianite, une pratique innovante, a attiré une attention considérable en raison de son omniprésence naturelle, de sa facilité d'accès et de sa valeur économique prévisible (Wu et al. 2019). Le processus d'électrocoagulation proposé utilise une anode de fer sacrificielle pour produire des ions ferreux formés lors de la dissolution de l'anode. Ces ions réagiront avec les ions du phosphore dans les eaux usées, en particulier PO₄³⁻ , HPO₄²⁻ et H₂PO₄⁻, entraînant la formation de vivianite, Fe₃(PO₄)₂,8H₂O, utilisable dans différents types d'application : engrais à libération lente, batterie Li-ion, peinture. . .Dans le cadre de ce projet, la modélisation électrochimique avec PHREEQC est utilisée afin d'étudier la dissolution de l'anode de fer, les conditions optimales de la précipitation de vivianite, les facteurs limitant cette formation et le suivi du processus de la précipitation dans une matrice d'eau usées complexe. PHREEQC a été démontré d'être un outil puissant pour effectuer des calculs de spéciation et l'évaluation de l'indice de saturation qui détermine le taux de précipitation. La partie expérimentale du travail couvre la récupération de vivianite en utilisant la méthode d'électrocoagulation. Cette récupération est évaluée dans des réacteurs de laboratoire opérés en mode batch et en mode continu afin d'évaluer respectivement, la récupération de vivianite comme une nouvelle route de récupération de P et la cinétique de sa précipitation a différentes valeurs de pH.
Nitrogen and phosphorus are causing environmental problems leading to environmental stress on aquatic ecosystems such as eutrophication and toxicity. To counteract these impacts, the use of advanced treatment processes is required to meet the strict discharge regulations. An annual increase in nutrient use by society is observed while global phosphorus (P) and potassium (K) reserves are becoming limited. Given their importance in all life, the recoveryof these nutrients from waste water has gained the attention of researchers and has become a highly important research field. Waste water treatment plants (WWTPs) are considered one of the important accumulation points of phosphorus with around 1.3 million tons of P-removed globally per year via sewage treatment (Li et Li 2017). P-recovery from wastewater could thus cover around 15-20% of the global phosphorus demand (Yuan et al. 2012). Therefore, WWTPs are now considered as Water Resource Recovery Facilities (WRRFs), a place where biowaste valorization and management are pursued. Electrochemical processes can be used as tertiary treatment for P-removal (Tran et al. 2012). Nowadays, it is also gaining the interest of researchers as a new tool for nutrient recovery processes such as electrodialysis, electrocoagulation, electrochemical magnesium dosage, etc.Based on a literature review, it could be concluded that all these processes have currently only been studied at pilot-scale, and full-scale application still needs more investigation and research. In this research project, an electrocoagulation technique was applied for the first time to recover phosphorus from wastewater as vivianite. In fact, vivianite phosphorus recovery, an innovative practice, has attracted considerable attention for its natural ubiquity, easy accessibility and foreseeable economic value (Wu et al. 2019). The proposed electrocoagulation process uses a sacrificial iron anode to produce ferrous ions formed during anode dissolution,reacting with ions in wastewater, in particular PO₄³⁻ , HPO₄²⁻ et H₂PO₄ , resulting in the formation of vivianite, Fe₃(PO₄)₂,8H₂O, that can be used in different types of application : slow release fertilizer, Li-ion battery, paint . . . As part of this project, electrochemical modelling with PHREEQC was used to study the dissolution of the iron anode, the optimal conditions for vivianite precipitation, the factors limiting its formation and the monitoring of the precipitation process in a complex wastewater matrix. PHREEQC was found to be a powerful tool to perform speciation calculations and the evaluation of the saturation index which determines the rate of precipitation. The experimental part of the work studied the recovery of vivianite using electrocoagulation. This recovery was evaluated in lab-scale reactors operating in batch mode and in continuous mode in order to evaluate respectively, the recovery of vivianite as a new route of recovery of P and the kinetics of its precipitation at different pH values.

Cette étude porte sur le devenir du phosphore (P) des boues résiduaires de station d'épuration épandues sur les surfaces agricoles et les risques de contamination des eaux de surfaces. Les caractéristiques chimiques des boues et les formes du P ont été déterminées par des analyses élémentaires en FRX, ICP-SEA et ICP-SM ; par des extractions chimiques ; par des investigations au MEB et de la microanalyse X ainsi que par l'analyse de la DRX. La mobilité et la « bio-disponibilité » du P des boues ont été estimées par l'étude d'isothermes de désorption, de la cinétique de dilution isotopique de 32P (en conditions oxydantes ou réductrices) et des essais de culture de poireaux (avec et sans mycorhizes). Le transfert du P a été mesuré dans les eaux de ruissellement à la surface de parcelles agricoles amendées avec des boues, lors de pluies naturelles ou simulées. Les boues issues de stations équipées d'une déphosphatation biologique comportent une fraction de P très mobile, assimilable par les plantes. L'adjonction de sels de fer immobilise une part du P sous forme de phosphates de fer, la mobilité du P étant alors contrôlée par la sorption sur des oxy(-hydro)xydes de fer. L'apparition de conditions réductrices, à la faveur de l'activité biologique, concourt à la libération partielle du P. La déshydratation et le séchage des boues contribuent à accroître la part immobilisée. Le chaulage favorise la précipitation d'apatite qui rend le P inaccessible aux plantes. Les boues déshydratées forment des agrégats à la surface du sol. Le P est alors transféré au sol par lixiviation. Selon la boue, la perte de P atteint 25 à 60% dans les deux mois qui suivent l'épandage. Ce phénomène est insuffisant pour affecter la qualité des eaux de ruissellement dont le P, surtout particulaire, provient du sol. Les boues liquides provoquent une augmentation de la teneur en P soluble dans l'eau, lors de pluies intenses. Mais elles préservent la structure de la surface du sol ce qui réduit l'érosion et les pertes de P total.

Cette etude porte sur le devenir du phosphore (p) des boues residuaires de station d'epuration epandues sur les surfaces agricoles et les risques de contamination des eaux de surfaces. Les caracteristiques chimiques des boues et les formes du p ont ete determinees par des analyses elementaires en frx, icp-sea et icp-sm ; par des extractions chimiques ; par des investigations au meb et de la microanalyse x et par l'etude de la drx. La mobilite et la bio-disponibilite du p des boues ont ete estimees par l'etude d'isothermes de desorption, de la cinetique de dilution isotopique de 3 2p (en conditions oxydantes ou reductrices) et des essais de culture de poireaux (avec et sans mycorhizes). Le transfert du p a ete mesure dans les eaux de ruissellement a la surface de parcelles agricoles amendees avec des boues, lors de pluies naturelles ou simulees. Les boues issues de stations equipees d'une dephosphatation biologique comportent une fraction de p tres mobile, assimilable par les plantes. L'adjonction de sels de fer immobilise une part du p sous forme de phosphates de fer, la mobilite du p est alors controlee par la sorption sur des oxy(-hydro)xydes de fer. L'apparition de conditions reductrices a la faveur de l'activite biologique concourt a la liberation partielle du p. La deshydratation et le sechage des boues contribuent a accroitre la part immobilisee. Le chaulage favorise la precipitation d'apatite qui rend le p inaccessible aux plantes. Les boues deshydratees forment des agregats a la surface du sol. Le p est alors transfere au sol par lixiviation. Selon la boue, la perte de p atteint 25 a 60% dans les deux mois qui suivent l'epandage. Ce phenomene est insuffisant pour affecter la qualite des eaux de ruissellement dont le p, surtout particulaire, provient du sol. Les boues liquides provoquent une augmentation de la teneur en p soluble dans l'eau, lors de pluies intenses. Mais, elles preservent la structure de la surface du sol ce qui reduit l'erosion et les pertes de p total.

Resumo: Com a expansão da cana-de-açúcar em áreas nas quais não é tradicional seu cultivo, há a necessidade de se estudar o manejo da adubação, principalmente do fósforo (P), que é o nutriente que mais limita a produção em regiões tropicais. Objetivou-se, com este trabalho, comparar o efeito de fontes de P, em duas variedades de cana-de-açúcar. O experimento foi realizado no município de Alta Floresta - MT, Brasil, em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, durante o período de novembro de 2007 a julho de 2010. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, em esquema fatorial 4x2, sendo avaliados os fatores fontes de P (farinha de ossos, fosfato de Arad e superfosfato triplo), na dose de 100 kg ha-1 de P2O5, acrescidas de um controle, sem aplicação do nutriente, e as variedades IAC86-2480 e SP79-1011, com quatro repetições. As avaliações foram efetuadas durante os três primeiros ciclos da cultura. Avaliou-se a altura de plantas, diâmetro de colmos, número de colmos, massa de uma planta, produtividade de matéria verde e seca, concentração de P na planta, exportação de P, ºBrix, composição bromatológica e análise química do solo. Maiores efeitos da adubação fosfatada foram observados na cana-planta. No segundo e terceiro ciclo, o efeito residual da adubação fosfatada não influenciou na produtividade da cultura. A farinha de ossos demonstrou ser mais eficiente no suprimento de P para a cana-de-açúcar e na disponibilidade do nutriente no solo. As fontes de P não influenciaram na composição bromatológica da cana-de-açúcar. A variedade IAC86-2480 mostrou melhores resultados em relação a SP79-1011, sendo a mais indicada para a região como cana-de-açúcar forrageira
Abstract: With the expansion of sugar cane in areas that are not traditional in her cultivation, there is need of study the management of fertilizer, mainly phosphorus (P), since it's the nutrient that most limits the production in the tropics. The aim of this study was to compare the effect of phosphorus sources over two sugarcane cultivars. The study was carried out in Alta Floresta, Mato Grosso State, Brazil, in a Hapludox soil, during the period November 2007 to July 2010. The experimental design was randomized blocks, in a 4x2 factorial scheme, being evaluated the effect of P sources (bone flour, Arad phosphate, and triple superphosphate), at a 100 kg P2O5 ha-1 dose, a control without nutrient application, and the IAC86-2480 and SP79-1011 cultivars, with four replications. The assessments were conducted during the first three crop cycles. Was evaluated the plant height, stalk diameter, number of stalks, weight of a plant, yield of green and dry matter, concentration of P in the plant, export of P, Brix, chemical composition and soil chemical analysis. Major effects of phosphorus fertilization were observed in the sugar cane plant. In the second and third cycle, the residual effect of phosphorus fertilization did not influence the yield. The bone flour showed her self to be more effective in supplying P to the sugar cane and the availability of nutrients in the soil. The P sources had no influence on the chemical composition of sugar cane. The variety IAC86-2480 showed better results compared to SP79-1011, being the most indicated for the region as sugar cane forage
Orientador: Francisco Maximino Fernandes
Coorientador: Anderson Lange
Banca: Antonio Fernando Bergamaschine
Banca: William Natale
Mestre

La caractérisation des particularités des boues de station d'épuration des eaux et la problématique agro-économique et environnementale liée à leur élimination, ont constitué les motivations principales de ce travail. La première partie de ce travail est destinée à mesurer la qualité du carbone des boues, à évaluer sa vitesse de dégradation et à établir des relations entre la qualité de la matière organique et sa dégradation afin d'expliquer et de prévoir le comportement du carbone des boues dans deux sols fréquemment répandus dans la région du Midi-Pyrénées. Dans une seconde partie, la vitesse de minéralisation de l'azote des boues a été déterminée, ainsi que son potentiel de volatilisation. Afin de conclure l'étude sur le carbone et l'azote, l'effet de la taille des particules sur la dynamique de dégradation a été évalué. [. . . ]

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Com a expansão da cana-de-açúcar em áreas nas quais não é tradicional seu cultivo, há a necessidade de se estudar o manejo da adubação, principalmente do fósforo (P), que é o nutriente que mais limita a produção em regiões tropicais. Objetivou-se, com este trabalho, comparar o efeito de fontes de P, em duas variedades de cana-de-açúcar. O experimento foi realizado no município de Alta Floresta - MT, Brasil, em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, durante o período de novembro de 2007 a julho de 2010. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, em esquema fatorial 4x2, sendo avaliados os fatores fontes de P (farinha de ossos, fosfato de Arad e superfosfato triplo), na dose de 100 kg ha-1 de P2O5, acrescidas de um controle, sem aplicação do nutriente, e as variedades IAC86-2480 e SP79-1011, com quatro repetições. As avaliações foram efetuadas durante os três primeiros ciclos da cultura. Avaliou-se a altura de plantas, diâmetro de colmos, número de colmos, massa de uma planta, produtividade de matéria verde e seca, concentração de P na planta, exportação de P, ºBrix, composição bromatológica e análise química do solo. Maiores efeitos da adubação fosfatada foram observados na cana-planta. No segundo e terceiro ciclo, o efeito residual da adubação fosfatada não influenciou na produtividade da cultura. A farinha de ossos demonstrou ser mais eficiente no suprimento de P para a cana-de-açúcar e na disponibilidade do nutriente no solo. As fontes de P não influenciaram na composição bromatológica da cana-de-açúcar. A variedade IAC86-2480 mostrou melhores resultados em relação a SP79-1011, sendo a mais indicada para a região como cana-de-açúcar forrageira
With the expansion of sugar cane in areas that are not traditional in her cultivation, there is need of study the management of fertilizer, mainly phosphorus (P), since it’s the nutrient that most limits the production in the tropics. The aim of this study was to compare the effect of phosphorus sources over two sugarcane cultivars. The study was carried out in Alta Floresta, Mato Grosso State, Brazil, in a Hapludox soil, during the period November 2007 to July 2010. The experimental design was randomized blocks, in a 4x2 factorial scheme, being evaluated the effect of P sources (bone flour, Arad phosphate, and triple superphosphate), at a 100 kg P2O5 ha-1 dose, a control without nutrient application, and the IAC86-2480 and SP79-1011 cultivars, with four replications. The assessments were conducted during the first three crop cycles. Was evaluated the plant height, stalk diameter, number of stalks, weight of a plant, yield of green and dry matter, concentration of P in the plant, export of P, Brix, chemical composition and soil chemical analysis. Major effects of phosphorus fertilization were observed in the sugar cane plant. In the second and third cycle, the residual effect of phosphorus fertilization did not influence the yield. The bone flour showed her self to be more effective in supplying P to the sugar cane and the availability of nutrients in the soil. The P sources had no influence on the chemical composition of sugar cane. The variety IAC86-2480 showed better results compared to SP79-1011, being the most indicated for the region as sugar cane forage

Les activités humaines produisent des eaux usées dont le traitement génère des boues d’épuration urbaines. Ces boues font l’objet de recherches visant à les transformer en produits à forte valeur ajoutée. Elles pourraient ainsi passer d’un statut de déchet fatal au statut de coproduit attendu à l’issue de l’épuration des eaux. Ce changement de paradigme a des conséquences sur l’évaluation environnementale par Analyse du Cycle de Vie (ACV) des produits « boue-sourcés ». La boue devient un coproduit attendu de la station de traitement des eaux et la charge environnementale liée à leur production doit pouvoir être répartie entre coproduits au moyen d’un facteur d’allocation. Cette thèse propose une construction mathématique de ce facteur d’allocation en combinant des paramètres « procédés » et « produits », intégrant de facto les relations causales entre conduite du procédé et obtention des produits, reflétant la réalité technologique du procédé. La résultante se présente sous la forme d’une matrice dont chaque élément associe, pour chaque donnée d’inventaire, un facteur d’allocation à chacun des coproduits générés. Appliquée à la production de fertilisants phosphatés boue-sourcés, l’ACV réalisée a permis de mettre en lumière la contribution majeure de l’étape de production par rapport aux étapes de traitement et valorisation de la boue. Cette méthodologie de construction d’un facteur d’allocation permet toutefois d’attribuer une charge environnementale à chacun des coproduits d’un système de production indivisible et peut également être utilisée de manière pertinente lors de l’évaluation environnementale des procédés de séparation de nature thermique, chimique ou physique
Human activities produce wastewater that generates sludge, a waste recycled on agricultural soils or for energy recovery. Extensive research is currently undergone on sludge to develop processes that can convert it into products with high-added value. In this context, sludge could move from a fatal waste status to the status of an expected co-product of wastewater treatment. This paradigm shift has implications for the assessment of environmental impacts of "sludge-based" materials with Life Cycle Assessment. Indeed, sludge becomes an expected co-product from the wastewater treatment plant and the environmental burden of their production must be distributed among co-products by means of an allocation factor. This thesis aims at defining a mathematical construction of this allocation factor by combining process- and product-related parameters, integrating de facto the causal relationships between process operations and products generation and the technological reality of the process. The result is a matrix of which each element associates, for each inventory data, an allocation factor to each of the generated co-products. Applied to the production of sludge-based phosphate fertilizers, LCA highlights the major contribution of the production stage compared to the stages of treatment and recovery of the sludge. Nevertheless, the method developed within this thesis to allocate an environmental load to each co-products of an indivisible production system paves the way for a more coherent environmental assessment of waste-based products. This methodology can also be used effectively in the environmental assessment of thermal, chemical or physical separation processes

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Tese (Doutoramento)
IPEN/T
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Depuis que la Communauté européenne a interdit la mise en décharge des déchets non ultimes, la recherche de nouveaux débouchés pour les boues d'épuration devient cruciale. En région méditerranéenne, les feux récurrents et les précipitations parfois violentes favorisent l'érosion et induisent l'appauvrissement des sols. Les sols calcaires dégradés sont souvent colonisés par des formations végétales stables à Quercus coccifera, adaptées à un faible niveau de ressources, ce qui ralentit l'installation naturelle des arbres. Dans de tels milieux, un amendement organique pourrait améliorer la fertilité du sol, modifier la dynamique et les relations de dominance de la végétation, et favoriser les processus de succession et de résilience, ainsi que la reforestation. Deux expérimentations ont été menées en Provence pour étudier les effets d'apports de compost de boues d'épuration urbaines et de déchets verts sur la dynamique d'un écosystème de garrigue. Premièrement, 0, 50, et 100 t.ha-1 de compost brut ont été épandues en surface dans le biotope naturel de garrigue, et les conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème ont été étudiées. Les compartiments sol, végétation et microorganismes de la litière ont été suivis pendant deux ans après amendement (2002-2004). Deuxièmement, nous avons incorporé au sol trois doses de compost brut (0, 20, et 40 kg.ha-1) au pied de jeunes plants d'arbres. L'évolution des propriétés édaphiques et du développement des arbres a été suivie respectivement pendant trois ans (2001-2003) et deux ans (2002-2003). L'amendement a durablement (2 ans) et efficacement amélioré la fertilité du sol. Cependant, le sol a été fortement enrichi en P et Zn, ce qui pourrait entraîner des problèmes sérieux de pollution des eaux et de toxicité sur les microorganismes. Ces deux éléments limitent l'utilisation de compost de boues dans les milieux naturels, et des amendements répétés aux doses étudiées sont inenvisageables. Dans la plantation, l'amendement a globalement favorisé le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plants, et surtout en augmentant leur survie en période de sécheresse. En outre, l'apport de compost en surface a généré l'apparition d'îlots fertiles dans le biotope garrigue, au sein desquels les processus de succession végétale pourraient être localement optimisés, ce qui pourrait favoriser à terme la colonisation par la strate arborée, notamment par Pinus halepensis. Par ailleurs, l'amendement augmente la diversité fonctionnelle en garrigue du fait de son effet bénéfique sur les espèces semencières, ce qui pourrait améliorer la résilience de l'écosystème après incendie. Ces effets bénéfiques du compost se produisent surtout pour les doses intermédiaires. L'utilisation de compost aux doses maximales testées devrait être abandonnée, du fait d'une dépréciation de la colonisation fongique de la litière de Quercus coccifera observée pour 100t.ha-1, et du fait d'une augmentation des risques de pollution par le P et le Zn proportionnellement au taux d'apport. Cependant, la nature calcaire du sol expérimental et la maturité élevée du compost ont limité les phénomènes d'exportation vers les eaux et la contamination des plantes par les éléments potentiellement toxiques. L'apport de compost en surface a plutôt augmenté la sensibilité des plantes à la sécheresse, alors que celle-ci a diminué lorsque le compost a été apporté en mélange au sol. Enfin, l'apport de compost en garrigue a eu des effets multiples (fertilisation, écrasement, dépôt d'une couche fertile) et a permis de mettre en évidence les stratégies spécifiques des plantes dans la gestion des nutriments et de la productivité. Ce travail montre l'importance relative des espèces végétales sur le fonctionnement de l'écosystème, identifie les espèces clef pour le recyclage des éléments, et illustre la complémentarité d'utilisation des ressources qui existe au sein de l'écosystème naturel de garrigue.

La gazéification de la biomasse permet d'obtenir un gaz de synthèse riche en CO et H2 utilisable pour la production d'électricité, de biocarburants ou de composés chimiques. Ce procédé permet de palier à l'épuisement des ressources fossiles. L'utilisation de boues d'épuration comme ressources de biomasse assurerait à ce type de déchets organiques une valorisation énergétique. Cependant, les boues contiennent une forte charge minérale (entre 30 et 50% massique). Cette fraction est composée d'une vingtaine d'oxyde notamment la silice, la chaux et l'oxyde de phosphore, P2O5 (plus de 15%).Les boues sont des systèmes complexes très peu étudiés jusqu'à présent. Il est donc nécessaire de connaitre le comportement en température des inorganiques afin de mesurer leur impact lors du processus de gazéification et de se prémunir contre les risques de corrosion et de pollution du gaz liés à leur présence. - Dans un premier temps, les températures de liquidus de deux fractions minérales de boues ont été déterminées. Il s'avère que celles-ci, comprises entre 1257°C et 1358°C, sont dans la plage opératoire d'un gazéifieur à lit entrainé. De plus, une étude menée sur le binaire SiO2-P2O5 a permis d'améliorer les bases de données thermodynamiques. - Dans un second temps, les études thermodynamiques et cinétiques de volatilisation du phosphore ont mis en évidence le faible relâchement en température du phosphore grâce à la formation de phases réfractaires associant l'oxyde de phosphore et la chaux tel que Ca3(PO4)2 et Ca9Fe(PO4)7. La volatilité des inorganiques des boues est inférieure à 0.5% massique. - Enfin, l'interaction entre les inorganiques liquides et plusieurs céramiques réfractaires a été étudiée, par des essais de corrosion statique et dynamique. Un matériau, constitué d'alumine et d'oxyde de chrome, s'est révélé être un excellent candidat pour le garnissage du réacteur de gazéification.

The growth plate resting zone consists of hyaline-like chondrocytes disbursed in a proteoglycan rich extracellular matrix. These cells give rise to the columns of the growth zone, consisting of progressively hypertrophic cells. Proliferation of resting zone chondrocytes induced by systemic and local stimuli is the driving force of longitudinal growth of long bones. Therefore, homeostasis of this cell population has great importance. Although the regulation of proliferation and differentiation of these cells has been well studied, little is known about the regulation of their apoptosis. We have previously shown that chelerythrine and tamoxifen induce apoptosis in resting zone chondrocytes in a nitric oxide (NO)-dependent pathway. In this study we explored two physiological apoptogens: inorganic phosphate (Pi) and 17β-estradiol (E₂). We found NO production is necessary in Pi-induced apoptosis. We also found that NO donors induced chondrocyte apoptosis by up-regulating p53 expression, Bax/Bcl-2 expression ratio and cytochrome C release from mitochondria, as well as caspase-3 activity, indicating that NO induces chondrocyte apoptosis in a mitochondrial pathway. Mitogen activated protein kinase (MAPK) activity was involved. A c-Jun N-terminal kinase (JNK) inhibitor, but not inhibitors of p38 or extracellular signal-regulated kinase (ERK1/2), was able to block NO-induced apoptosis, indicating that JNK is necessary in this pathway. Taken together, Pi elevates NO production, which leads to a mitochondrial apoptotic pathway dependent on JNK. On the other hand, although E₂caused apoptosis in resting zone chondrocytes in a dose-dependent manner, up-regulated p53 and Bax, and induced release of cytochrome C from the mitochondria, which indicated a mitochondrial apoptotic pathway, the apoptosis did not involve elevated nitric oxide production or MAPK as was found in Pi-induced apoptosis. This study elucidates the signaling pathway underlying Pi and E₂-induced chondrocyte apoptosis. It has important implications on understanding the development of mammalian growth plate. It also provides further information about the physiological functions of estrogen on longitudinal bone growth.

This study aimed to evaluate the effect of the use of phytase exoenzyme and other mineral sources on the bioavailability of phosphorus , increased dietary energy and nutrient digestibility . The treatments were : sorghum with inorganic phosphate ( SFB ) , maize with inorganic phosphate ( MFB ) , sorghum meal, meat and bone meal ( SFco ) , sorghum with phytase ( SFV ) and without energy recovery and amino acids ( SFNV ) . 1400 birds were for performance reviews , which were determined feed intake , body weight , feed conversion real and traditional and viability . For the analysis of digestibility at 15 days were used 80 birds , which were subjected to total collection , now for carcass composition and mineralization of tibia were used 6 birds per treatment , where we proceeded to determine the dry matter , crude protein , ether extract , ash , gross energy housing , and calcium and phosphorus of tibia and carcass. Data were subjected to analysis of variance and means were compared by Tukey test at 5 % and viability Kruskal-Wallis test . There were no statistical differences in performance at 7 days of age and only 14 live weight was lower for the MFB , however at 42 days , body weight was greater for the SFB compared to the MFB . Digestibility at 15 days there was no statistical difference. For carcass composition, the SFV showed higher percentage of ether extract. The percentage of calcium MFB FCS and were lower compared with the SFNV and equal to SFco and SFV , and the phosphorus content of the SFV and SFNV showed higher values. The exogenous phytase enzyme is able to hydrolyze phytate and release phosphorus from vegetable source for assimilation by animals , thus acting as a substitute for vegetable sources of phosphorus.
Objetivou-se avaliar o efeito da utilização da exoenzima fitase e de outras fontes minerais sobre a biodisponibilização do fósforo, o incremento de energia da ração e a digestibilidade de nutrientes. Os tratamentos foram: Sorgo com fosfato bicálcico (SFB), milho com fosfato bicálcico (MFB), sorgo com farinha de carne e ossos (SFCO), sorgo com fitase com (SFV) e sem valorização de energia e aminoácidos (SFNV). Foram 1400 aves para as análises de desempenho determinou-se o consumo de ração, peso vivo, conversão alimentar real e tradicional e a viabilidade. Para as análises de digestibilidade aos 15 dias foram utilizadas 80 aves, que foram submetidas a coleta total de excretas, já para a composição de carcaça e mineralização das tíbias foram utilizadas 6 aves por tratamento, onde procedeu-se a determinação dos teores de matéria seca, proteína bruta, extrato etéreo, matéria mineral, energia bruta da carcaça, e cálcio e fósforo das tíbias e carcaça. Os dados foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey 5% e a viabilidade pelo teste Kruskal-Wallis. Não houve diferenças estatísticas para o desempenho aos 7 dias de idade e aos 14 somente o peso vivo foi menor para o MFB, já aos 42 dias, o peso vivo foi maior para o SFB comparado com o MFB. A digestibilidade aos 15 dias não houve diferença estatística. Para a composição da carcaça, o SFV apresentou maior valor da porcentagem de extrato etéreo. A porcentagem de cálcio do SFB e MFB foram menores comparado com o SFNV e iguais para SFCO e SFV, e para o teor de fósforo, o SFV e SFNV apresentaram maiores valores. A enzima fitase exógena é capaz de hidrolisar o fitato de origem vegetal e liberar o fósforo para assimilação pelos animais, atuando assim como substituta de fontes vegetais de fósforo.
Mestre em Ciências Veterinárias

Les phosphates de calcium sont des biomatériaux couramment utilisés dans de nombreuses spécialités médicales. L'amélioration de ces biomatériaux vise à augmenter leur ostéointégration et leur bioactivité. Le strontium possédant d'intéressantes capacités de modification de la physiologie osseuse, l'incorporation de ce dernier au sein de phosphates de calcium par substitution ionique pourrait permettre un déplacement de la balance osseuse vers la formation osseuse.Notre travail a permis de démontrer la capacité des particules de phosphates de calcium substitués en strontium à augmenter la prolifération des ostéoblastes en culture et à modifier l'expression et la synthèse des principales protéines impliquées dans la physiologie osseuse (Collagène de type I, Serpine H1, métalloprotéinases matricielles 1 et 2, inhibiteurs tissulaires des MMPs). Par ailleurs, la poudre de phosphates de calcium ne contenant pas de strontium a entrainé une sécrétion accrue de chimiokines pro-inflammatoires (MCP-1 et GRO-?) qui n'a pas été observée pour la poudre substituée. Enfin, des études in-vivo réalisées dans un modèle de défaut osseux murin a permis de démontrer une plus grande résorbabilité de la poudre contenant du strontium et sa plus grande capacité à stimuler la réparation osseuse.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI)
Heritable disorders of phosphate handling are the most common cause of hypophosphatemic rickets in developed countries. Isolated renal phosphate wasting and subsequent low serum phosphate concentrations may result from a number of genetic disorders that include: autosomal dominant hypophosphatemic rickets (ADHR), X-linked hypophosphatemic rickets (XLH), and autosomal recessive hypophosphatemic rickets (ARHR). Fibroblast growth factor-23 (FGF23), identified as the causative gene in ADHR, is produced in bone and plays a central role in kidney phosphate regulation. Increased serum concentrations of FGF23 lead to renal phosphate wasting through down regulation of renal sodium-phosphate co-transporters. However, the molecular mechanisms of FGF23 bioactivity in hormonal phosphate regulation are largely unknown. An experimental focus of this dissertation was to investigate the molecular mechanisms of FGF23-mediated phosphate regulation in the bone-kidney hormonal axis. To this end, the role of Dentin Matrix Protein 1 (DMP1), newly identified as the gene responsible for ARHR, was further defined by the identification of a novel large deletion as well as testing the molecular consequences of DMP1 mutations. FGF23 requires a signaling complex composed of Klotho and an FGFR for bioactivity, however, the location and composition of the signaling complex is unknown. Klotho localizes to the renal distal convoluted tubule, whereas the sodium phosphate co-transporters are expressed within the renal proximal tubules. The molecular mechanisms of FGF23 signaling were investigated by isolating a novel marker of FGF23 bioactivity using array technology, determining the location of initial FGF23 signaling in the kidney, and by identifying a novel mutation in a receptor upstream of FGF23 production. Taken together, these results increase the knowledge of the molecular mechanisms of phosphate homeostasis in relation to FGF23 bioactivity, leading to the identification of potentially novel therapeutic targets.
indefinitely

La caractérisation des particularités des boues de station d'épuration des eaux et la problématique agro - économique et environnementale liée à leur élimination, ont constitué les motivations principales de ce travail. La première partie de ce travail est destinée à mesurer la qualité du carbone des boues, à évaluer sa vitesse de dégradation et à établir des relations entre la qualité de la matière organique et sa dégradation afin d'expliquer et de prévoir le comportement du carbone des boues dans deux sols fréquemment répandus dans la région du Midi-Pyrénées. Dans une seconde partie, la vitesse de minéralisation de l'azote des boues a été déterminée, ainsi que son potentiel de volatilisation. Afin de conclure l'étude sur le carbone et l'azote, l'effet de la taille des particules sur la dynamique de dégradation a été évalué. Finalement, l'évolution des phosphates provenant des boues a été étudiée durant une expérience d'incubation et leur analyse a été effectuée. La spéciation chimique, l'extraction séquentielle, les analyses de routine (Olsen, Bray 1, Mehlich 3) et l'extraction par la plante ont été choisies comme méthodes de caractérisation du P. La composition densimétrique de la matière organique a permis d'expliquer les différences observées dans le dégagement de CO2. L'émission du CO2 a montré une relation étroite avec la quantité de carbone dans la fraction de densité intermédiaire du carbone exogène. La mineralisation de l'azote des boues est conditionnée par la proportion d'azote ammoniacal, la relation C:N de la boue et par la proportion de carbone dans la fraction intermédiaire. La volatilisation est en relation directe avec la proportion d'azote ammoniacal et inversement proportionnelle à la relation C : N de la boue. Les expériences réalisées afin de déterminer l'effet de la taille des particules ont montré l'efficacité de ce paramètre en tant qu'outil pour determiner la vitesse de décomposition d'une boue. Les sources de P testées ont montré des différences principalement en relation aux fractions de P du sol enrichi. Le phosphate et la boue chaulée sont les deux sources qui ont le plus enrichi la fraction la plus mobile. Parmi les analyses de routine, la méthode Mehlich-3 a été confirmée comme la plus adaptée à la détermination de changements dans la bio-disponibilité du phosphore dans des sols recevant des boues.

Chi Keung Cheung.
Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 1993.
Includes bibliographical references (leaves 219-251).
Chapter CHAPTER I --- LITERATURE REVIEW
Chapter 1 --- The structure of bone --- p.2
Chapter 1.1. --- The cortical bone --- p.3
Chapter 1.2. --- The cancellous bone --- p.3
Chapter 2 --- The composition of bone --- p.3
Chapter 2.1. --- Bone minerals --- p.4
Chapter 2.2. --- The organic matrix --- p.4
Chapter 2.3. --- The bone cells --- p.9
Chapter 2.3.1. --- The osteoblast and the osteocyte --- p.9
Chapter 2.3.2. --- The osteoclast --- p.11
Chapter 3 --- Bone turnover - modelling and remodelling of bone --- p.13
Chapter 3.1. --- Postulated sequence of bone remodelling --- p.14
Chapter 4 --- Regulation of bone resorption --- p.16
Chapter 4.1. --- Role of osteoblast and the lining cell on bone resorption --- p.17
Chapter 5 --- Regulation of bone formation --- p.19
Chapter 6 --- Effects of systemic hormones and local factors on bone metabolism --- p.20
Chapter 6.1. --- Parathyroid hormone --- p.20
Chapter 6.2. --- "1,25-dihydroxyvitamin D3" --- p.22
Chapter 6.3. --- Calcitonin --- p.23
Chapter 6.4. --- Prostaglandins --- p.23
Chapter 6.5. --- Sex hormones --- p.24
Chapter 6.6. --- Glucocorticoid --- p.26
Chapter 6.7. --- Growth hormone --- p.27
Chapter 6.8. --- Insulin --- p.28
Chapter 6.9. --- Thyroid hormones --- p.29
Chapter 6.10. --- Other systemic and local factors --- p.30
Chapter 7 --- Indices of bone turnover --- p.34
Chapter 8 --- Non-biochemical indices of bone metabolism --- p.34
Chapter 8.1. --- Radionuclide bone scan --- p.34
Chapter 8.2. --- Radiokinetic assessment --- p.35
Chapter 8.3. --- Bone biopsy --- p.35
Chapter 8.4. --- Bone densitometry --- p.36
Chapter 9 --- Biochemical indices of bone metabolism --- p.37
Chapter 10 --- Biochemical markers of bone formation --- p.38
Chapter 10.1. --- Alkaline phosphatase --- p.38
Chapter 10.1.1. --- Role and origin of bone alkaline phosphatase isoenzyme --- p.39
Chapter 10.1.2. --- Measurement of bone alkaline phosphatase --- p.41
Chapter 10.1.2.1. --- Heat inactivation --- p.42
Chapter 10.1.2.2. --- Chemical inactivation --- p.43
Chapter 10.1.2.3. --- Immunological methods --- p.44
Chapter 10.1.2.4. --- High performance liquid chromatography --- p.45
Chapter 10.1.2.5. --- Gel electrophoresis --- p.45
Chapter 10.1.2.6. --- Isoelectric focusing --- p.47
Chapter 10.2. --- Osteocalcin --- p.48
Chapter 10.3. --- Osteonectin --- p.51
Chapter 10.4. --- Matrix Gla-protein --- p.51
Chapter 10.5. --- Other non-collagenous proteins --- p.52
Chapter 10.6. --- Urinary Gla concentration --- p.52
Chapter 10.7. --- Collagen peptides and extension peptides --- p.54
Chapter 11 --- Biochemical markers of bone resorption --- p.55
Chapter 11.1. --- Urine hydroxyproline --- p.55
Chapter 11.2. --- Pyridinium cross-links --- p.58
Chapter 11.3. --- Acid phosphatase --- p.60
Chapter 11.3.1. --- Acid phosphatase isoenzymes --- p.60
Chapter 11.3.2. --- The band 5 acid phosphatase isoenzyme genetics and characteristics --- p.62
Chapter 11.3.3. --- Band 5 acid phosphatase as marker of osteoclastic function --- p.64
Chapter 11.3.4. --- Measurement of osteoclastic acid phosphatase --- p.67
Chapter 11.3.4.1. --- Specific chemical inhibitor --- p.67
Chapter 11.3.4.2. --- Electrophoresis --- p.67
Chapter 11.3.4.3. --- Immunological methods --- p.68
Chapter 12 --- Problems with current biochemical markers of bone metabolism --- p.68
Chapter 13 --- Aims of this study --- p.70
Chapter CHAPTER II --- PURIFICATION OF TARTRATE-RESISTANT ACID PHOSPHATASE AND THE DEVELOPMENT OF AN IMMUNOASSAY FOR IT'S MEASUREMENT
Chapter 1 --- Introduction --- p.72
Chapter 2 --- Materials and methods --- p.75
Chapter 2.1. --- Chemicals and reagents --- p.75
Chapter 2.1.1. --- Apparatus --- p.76
Chapter 2.2. --- Methods --- p.77
Chapter 2.2.1. --- Cord serum --- p.77
Chapter 2.2.2. --- Measurement of tartrate-resistant acid phosphatase activity --- p.77
Chapter 2.2.3. --- Measurement of protein concentration --- p.80
Chapter 2.2.4. --- Purification of TRACP from cord plasma --- p.82
Chapter 2.2.4.1. --- Cation-exchange column chromatography --- p.83
Chapter 2.2.4.2. --- Gel filtration column chromatography --- p.84
Chapter 2.2.4.3. --- Concanavalin A-affinity column chromatography --- p.85
Chapter 2.2.4.4. --- Preparative isoelectric focusing (IEF) --- p.86
Chapter 2.3. --- Characterisation of purified TRACP --- p.90
Chapter 2.3.1. --- Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) --- p.91
Chapter 2.3.2. --- "Optimum pH, substrate specificity and the effects of potential activators and inhibitors on TRACP activity" --- p.99
Chapter 2.3.3. --- Amino acid composition of purified TRACP --- p.101
Chapter 2.4. --- Methods for raising anti-human TRACP antibody and characterisation of the antiserum --- p.102
Chapter 2.4.1. --- Production of rabbit anti-human TRACP antibody --- p.102
Chapter 2.4.2. --- Determination of the titre of rabbit anti-human TRACP antibody --- p.103
Chapter 2.4.3. --- Immunoblotting analyses for cross reactivity study --- p.103
Chapter 2.4.4. --- Immunohistochemical study for antibody specificity --- p.105
Chapter 2.4.5. --- Cross reactivity study of the rabbit anti-human TRACP antibody to some tissue preparations --- p.107
Chapter 2.5. --- Enzyme linked immunosorbent assay for TRACP --- p.109
Chapter 2.5.1. --- Optimisation and evaluation of the new ELISA method for TRACP --- p.111
Chapter 3 --- RESULTS --- p.113
Chapter 3.1. --- "Precision of methods for the determination of protein, TRACP and phosphate." --- p.113
Chapter 3.2. --- Isolation and purification of TRACP --- p.113
Chapter 3.2.1. --- Concanavalin A affinity chromatography --- p.120
Chapter 3.2.2. --- Isoelectric focusing (IEF) --- p.120
Chapter 3.3. --- Characterisation and homogeneity of purified TRACP --- p.128
Chapter 3.3.1. --- Characterisation of purified TRACP --- p.128
Chapter 3.3.2. --- Homogeneity of purified TRACP --- p.132
Chapter 3.3.3. --- Amino acid composition --- p.136
Chapter 3.4. --- Characterisation of the rabbit anti-human TRACP antibody --- p.136
Chapter 3.4.1. --- Antibody specificity - immunoblotting study --- p.139
Chapter 3.4.2. --- Antibody specificity - cross reactivity with partially purified non-cord plasma TRACP --- p.142
Chapter 3.4.3. --- Antibody specificity - immunohistochemical study --- p.145
Chapter 3.5. --- Enzyme linked immunosorbent assay for TRACP --- p.145
Chapter 3.5.1. --- Optimal concentration of antigen for coating of microtitre plate --- p.145
Chapter 3.5.2. --- Kinetics of reaction with the primary rabbit anti-human TRACP antibody --- p.149
Chapter 3.5.3. --- "Precision, recovery and assay range" --- p.149
Chapter 4 --- DISCUSSION --- p.155
Chapter 4.1. --- Purification of cord plasma TRACP --- p.155
Chapter 4.2. --- Characterisation of cord plasma TRACP --- p.158
Chapter 4.3. --- Characterisation of rabbit anti-human TRACP antibody --- p.163
Chapter 4.4. --- Enzyme immunoassay for TRACP --- p.165
Chapter CHAPTER III --- STUDY OF SERUM TRACP IN HEALTHY SUBJECTS AND IN PATIENTS WITH BONE RELATED DISEASES
Chapter 1 --- Introduction --- p.168
Chapter 2 --- Materials and methods --- p.171
Chapter 2.1. --- Subjects --- p.171
Chapter 2.1.1. --- Healthy subjects --- p.171
Chapter 2.1.2. --- Patients --- p.172
Chapter 2.1.2.1. --- Post-menopausal women on hormone replacement therapy --- p.172
Chapter 2.1.2.2. --- Hip fracture patients --- p.173
Chapter 2.1.2.3. --- Other patients --- p.174
Chapter 2.3. --- Measurement of other biochemical parameters --- p.175
Chapter 2.3.1. --- Bone alkaline phosphatase --- p.175
Chapter 2.3.2. --- "Measurement of urine hydroxyproline, creatinine, calcium, osteocalcin, thyroid hormones and parathyroid hormone" --- p.176
Chapter 2.4. --- Statistics --- p.178
Chapter 3 --- RESULTS --- p.179
Chapter 3.1. --- Healthy subjects --- p.179
Chapter 3.2. --- Serum TRACP concentration in post-menopausal women before and after hormone replacement therapy --- p.185
Chapter 3.3. --- TRACP concentration in elderly subjects with hip fractures --- p.189
Chapter 3.4. --- Serum TRACP concentrations in patients with other bone related diseases --- p.190
Chapter 3.4.1. --- Hyperthyroidism --- p.194
Chapter 3.4.2. --- Hyperparathyroidism --- p.198
Chapter 3.4.3. --- Haemodialysis --- p.201
Chapter 4 --- DISCUSSION --- p.204
GENERAL DISCUSSION --- p.216
REFERENCES --- p.219