Dissertations / Theses: 'Lignocellulosiques'

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Landrevy, Christel. "Réticulation des fibres lignocellulosiques." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2012. http://depot-e.uqtr.ca/6174/1/030405459.pdf.

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Nouwezem, Mehenou Rufine. "Valorisation de résidus lignocellulosiques : obtention de matériaux thermodurcissables." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT052G.

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Abstract:

Le travail porte sur la valorisation de dechets lignocellulosiques, a travers l'obtention de materiaux thermodurcissables. Apres avoir rappele la nature des principaux constituants et les caracteristiques de la matiere vegetale, une etude bibliographique sur les principales voies de valorisation de dechets lignocellulosiques est proposee dans la premiere partie. La deuxieme partie est consacree a la fonctionnalisation de sciures de bois (pin, chene). Nous avons mis en evidence l'amelioration qu'apporte un pretraitement du bois a l'ozone sur sa reactivite. En effet, lors des reactions d'esterification et d'etherification, on constate de meilleurs resultats (gain de poids, taux d'esters, d'epoxydes) si le bois a ete au prealable ozone. Dans le cas de l'esterification, l'ozonation a permis egalement de minimiser la quantite d'agent d'esterification. Dans la troisieme partie sont presentees les conditions d'obtention ainsi que les caracteristiques des materiaux composites: bois fonctionnalise-resine epoxyde d'une part et bois fonctionnalise-resine polyester insature d'autre part. Certaines de ces proprietes (contrainte a la rupture en flexion, durete de rockwell) sont ameliorees lorsque le bois a ete ozone au prealable. L'etude de l'influence d'un additif a ete abordee dans le cas des composites bois-resine polyester insature. Enfin, une generalisation de cette technique a d'autres dechets lignocellulosiques (paille de ble, moelle de sorgho, tiges de kenaf, noyaux d'olives) est proposee

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Thiebaud-Roux, Sophie Borredon Marie-Elisabeth. "Valorisation chimique de composés lignocellulosiques obtention de nouveaux matériaux /." Toulouse : INP Toulouse, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000045.

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Khaldi, Zineb. "Elaboration et évaluation biologique de nouveaux matériaux lignocellulosiques antibactériens." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0090/document.

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Abstract:

La contamination des surfaces par des bactéries et l’émergence de souches résistantes aux antimicrobiens sont des problèmes très préoccupants dans différents domaines tel que les domaines hospitalier et alimentaire. Cette contamination commence par l’adhésion de bactéries pathogènes sur une surface jusqu’à la formation de biofilms. Ces derniers contribuent à l’émergence de résistances de certaines souches bactériennes aux traitements conventionnels. Pour répondre à ces problèmes de contamination des surfaces, ces travaux de thèse portent sur le développement de nouveaux matériaux antibactériens à base de fibres de pâte à papier. Nous nous sommes intéressés, dans une première partie, à l’élaboration d’un papier antibactérien par le greffage, via un lien triazine, de deux composés d’huiles essentielles, le thymol et le carvacrol, connus pour leurs activités antibactériennes. L’évaluation microbiologique des matériaux élaborés, sur les deux souches bactériennes testées, E.coli et S.aureus, a montré un effet bactériostatique. Ces matériaux bloquent donc la croissance bactérienne empêchant ainsi la formation des biofilms. Une synergie entre le thymol et le carvacrol lorsqu’ils sont greffés sur les fibres de pâte à papier a également été montré. Dans une deuxième partie, notre étude s’est focalisée sur l’élaboration d’un papier antibactérien qui n’acquière son activité qu’après greffage et formation du motif actif « aryl-1,2,3-triazole ». Le greffage est réalisé par une réaction de « Click Chemistry », la cycloaddition de Huisguen catalysée par le cuivre I. Les tests antibactériens révèlent l’importance du substituant de l’aryle, l’influence du temps de contact et la pertinence d’utiliser des mélanges de matériaux. L’activité antibactérienne observée sur les fibres de la pâte thermomécanique est meilleure dans les deux parties. Les différents résultats obtenus sont décrits dans ce manuscrit
The contamination of surfaces by bacteria and the emergence of antimicrobial resistant strains are very worrying problems in different areas such as hospital and food. This contamination begins with the adhesion of pathogenic bacteria on a surface until the formation of biofilms. These biofilms contribute to the emergence of resistances of certain bacterial strains to conventional treatments. To answer these problems of surface contamination, this thesis work focuses on the development of new antibacterial materials based on pulp fibers. In the first part, we focused on the development of an antibacterial paper by grafting, via triazine link, two essential oil compounds, thymol and carvacrol, known for their antibacterial activities. The microbiological evaluation of the developed materials against the two bacterial strains tested, E. coli and S. aureus, showed a bacteriostatic effect. These materials block the bacterial growth thus preventing the biofilms formation. Synergy between thymol and carvacrol grafted onto paper has also been shown. In a second part, our study focused on the development of an antibacterial paper that acquires its activity only after the grafting and formation of "aryl-1,2,3-triazole", the active motif. The grafting is carried out by a reaction of "Click Chemistry", the copper (I)-catalyzed Azide Alkyne Cycloaddition. The antibacterial tests reveal the importance of the aryl substituent, the influence of the contact time and the relevance of using mixtures of materials. The antibacterial activity observed on the thermomechanical pulp fibers is better in both parts. The different results obtained are described in this manuscript

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Faugeras, Pierre-Antoine. "Valorisation des fibres lignocellulosiques de la pâte à papier." Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/382451e6-1b7f-4590-80b3-57ad5131d79a/blobholder:0/2012LIMO4047.pdf.

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Abstract:

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la modification chimique des fibres de pâte à papier, essentiellement constituées de cellulose, dans le but de développer de nouvelles voies de valorisation. Dans une première partie, nous avons travaillé à la mise au point de la réticulation des fibres papetières en utilisant la réaction de cycloaddition 1-3 dipolaire de Huisgen afin de former un cycle triazole reliant deux chaînes de cellulose sans possibilité de réaction intramoléculaire. Durant ces travaux, nous avons mis au point, pour la première fois, les réactions de propargylation et de tosylation de fibres cellulosiques, en milieu aqueux. Les fibres modifiées ont été analysées par XPS, DRX, MEB et elles ont subi une série de tests visant à évaluer leurs propriétés physiques et l’effet des modifications. Ces tests ont permis d’une part de confirmer la réticulation des fibres et d’autre part de mettre en avant des résultats intéressants obtenus dans le cas des feuilles contenant des fibres propargylées. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’élaboration de papiers aux propriétés photobactéricides en greffant des porphyrines sur des fibres lignocellulosiques par cycloaddition 1-3 dipolaire de Huisgen. Nous avons tout d’abord procédé à la préparation du photosensibilisateur avant de réaliser le couplage avec les fibres cellulosiques. Les fibres fonctionnalisées par les porphyrines ont ensuite été intégrées à des feuilles de papier pour une étude ultérieure de leur effet bactéricide et photobactéricide
In this work, we are interested in the chemical modification of pulp fibres, mainly composed of cellulose, in order to develop new ways of valorisation. In a first part, we worked on the development of the cross-linking of the papermaking fibres using the 1-3 dipolar cycloaddition reaction of Huisgen to form a triazole ring between two cellulose chains without any intramolecular reaction. For this work, we have developed, for the first time, the reactions of propargylation and tosylation of cellulose fibres in aqueous medium. The modified fibres were analysed by XPS, XRD and SEM, and underwent a series of tests to assess their physical properties and the effect of changes. These tests confirm on the one hand the crosslinking of the fibres on the other hand highlight some interesting results obtained in the case of the sheets containing propargylated fibres. The second part of this work is devoted to the development of paper with photobactericidal properties by grafting porphyrins onto lignocellulosic fibres using the 1-3 dipolar cycloaddition reaction of Huisgen. We first carried out the preparation of the photosensitizer before performing the coupling with the cellulose fibres. Porphyrins functionalized fibres were then embedded in sheets of paper for further study of their bactericidal and photobactericidal effects

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Faugeras, Pierre-Antoine. "Valorisation des fibres lignocellulosiques de la pâte à papier." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2013. http://depot-e.uqtr.ca/6856/1/030429765.pdf.

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Thiebaud-Roux, Sophie. "Valorisation chimique de composés lignocellulosiques : obtention de nouveaux matériaux." Phd thesis, Toulouse, INPT, 1995. http://oatao.univ-toulouse.fr/7362/1/thiebaud.pdf.

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Abstract:

Le développement industriel et économique de ces dernières décennies a entraîné une forte production de déchets de l'agriculture. Une des valorisations possibles de ces co-produits est leur conversion en matériaux thermoplastiques par la modification chimique des fonctions hydroxyles de la matière lignocellulosique. Une méthode d’estérification du bois par des chlorures d’acides gras en l’absence de solvant organique est proposée. Un courant d’azote a permis d’entraîner le chlorure d’hydrogène formé au cours de la synthèse et de déplacer l’équilibre de la réaction. L’optimisation des conditions expérimentales (débit d’azote, température et durée de la réaction, quantité de chlorure d’acide) a permis d’obtenir avec le chlorure d’octanoyle un gain de poids expérimental de l’échantillon estérifié de 87% et un taux d’ester de 60%. Une fraction de bois estérifié (52%) s’est solubilisée dans le milieu réactionnel lors de l’estérification. Deux pré traitements de la matière lignocellulosique ont été testés : l’ozonisation et l’hydrolyse acide douce. Ce dernier est le plus intéressant car il conduit à un gain de poids expérimental plus élevé (102%). La généralisation de la réaction d’estérification du bois à d’autres chlorures d’acides gras (décanoïque à octadécanoïque) et à d’autres déchets lignocellulosiques (bagasse d'agave, jacinthe d’eau, paille de blé, moelle de sorgho) a mis en évidence une différence de réactivité liée à la composition chimique du substrat et à la longueur de la chaîne carbonée du réactif. L’estérification du bois par les chlorures d’acides gras lui a conféré de nouvelles propriétés telles que la thermoplasticité due à la diminution de la cristallinité de la cellulose du bois durant la modification chimique, l’hydrophobicité et une meilleure stabilité thermique.

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Nzambe, Ta Keki Jean Kerim. "Elaboration de matériaux bioactifs à partir de fibres lignocellulosiques." Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0133/document.

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Abstract:

Les contaminations des surfaces constituent un problème majeur de santé public rencontré dans plusieurs secteurs tels que les milieux hospitaliers et l’industrie alimentaire. Cette contamination consiste en l’adhésion de bactéries pathogènes ou opportunistes qui peuvent former des biofilms. Ces biofilms sont potentiellement des sources de développement et de prolifération des bactéries. Une voie efficace de lutte contre la contamination microbienne est l’élaboration de surfaces bactéricides visant à empêcher ou diminuer l’adhésion bactérienne. Basé sur le savoir-faire du laboratoire de Chimie des Substances Naturelles dans le domaine des polysaccharides, nous avons entrepris d’élaborer des supports antibactériens en fixant de manière covalente des molécules aux propriétés antibactériennes sur des fibres lignocellulosiques de pâte à papier (la pâte Kraft). Le lien triazole formé est stable vis-à-vis de l’hydrolyse acide ou basique, et subsiste dans des conditions oxydantes et réductrices. Nous avons choisi de nous intéresser dans un premier temps à la fixation de manière covalente d’un antibactérien commercial connu, le triclosan, sur des fibres lignocellulosiques de la pâte à papier ; puis dans une deuxième approche nous nous sommes orientés vers la fixation de porphyrines sur ces supports. Enfin dans une troisième approche, nous avons fixés des molécules aromatiques qui n’acquièrent leur potentiel antimicrobien qu’après greffage sur le support via le lien triazole. L’étude de l’effet antimicrobien des différents matériaux a montré pour une activité bactéricide du matériau Pâte Kraft-triclosan vis-à-vis notamment de trois souches fréquemment trouvées en milieu hospitalier: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus et Escherichia coli ; Dans le cas du greffage de photosensibilisateurs, seul le matériau pâte Kraft-Porphyrine neutre a permis une photoinactivation des souches après irradiation
Surface contamination by pathogens constitutes a major public health problem encountered in many areas such as hospitals, environment and food industry. This contamination consists in the adhesion of pathogenic or opportunistic bacteria that can attach to a biotic or abiotic surface and lead to the formation of biofilm. An effective way to fight against microbial contamination is the development of antibacterial surfaces, in order to prevent or reduce bacterial adhesion. Based on the expertise of the Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles in the field of polysaccharides, we have undertaken the development of antibacterial materials by grafting through covalent bonds molecules presenting antibacterial properties onto lignocellulosic fibers (in this case Kraft pulp fibers). Triazoles are resistant to acid and basic hydrolysis, reductive and oxidative conditions. This moiety is also relatively resistant to metabolic degradation and is not posing particular toxicity problems. The study of the antibacterial effect has shown a bactericidal activity of the triclosan-Kraft pulp sheet against three strains frequently found in hospitals: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus and Escherichia coli. In the case of grafting photosensitizers, only the neutral porphyrin-Kraft pulp sheet material displayed a strong photobactericidal activity after irradiation

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Bonnet, Marie-Claude. "Contribution à l'étude de la valorisation des déchets lignocellulosiques par ozonation." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37612031b.

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Lebaz, Noureddine. "Modélisation de l’hydrolyse enzymatique de substrats lignocellulosiques par bilan de population." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0030/document.

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Abstract:

L’hydrolyse enzymatique de la biomasse lignocellulosique est une voie prometteuse pour la bioconversion des matières végétales en sucres fermentescibles en vue de la production du bioéthanol de seconde génération. En général, des cocktails enzymatiques contenant différentes familles d’activités, caractérisées par des modes d’action différents, sont utilisés comme biocatalyseurs. L’essentiel des travaux de modélisation de ce procédé abordent la question via des approches cinétiques où les aspects particulaires et dynamique d’évolution des propriétés du substrat/biocatalyseur/système ne sont pas pris en compte. De plus, ce type de modèles, visant à reproduire les cinétiques de production des sucres simples, traite uniquement le cas de la mise en contact simultanée des enzymes et de la matière à hydrolyser (substrat). Dès lors, les questions relatives au design/optimisation du procédé telles que le mode d’alimentation (batch/continu) ou l’ajout séquencé des enzymes et/ou du substrat ne peuvent pas être abordées avec ces modèles. Dans ce travail, une approche de modélisation par le formalisme du bilan de population est proposée. Le modèle est basé sur une hétérogénéité structurale du substrat à savoir la distribution de taille des chaines/particules. Comme première approche numérique, la méthode des classes est utilisée dans le cas de l’hydrolyse de chaines polymères subissant des attaques endoglucanases (rupture aléatoire) et exoglucanases (coupure d’un dimère en bout de chaine). En deuxième lieu, la méthode des moments a été adoptée pour traiter du cas d’un substrat particulaire. Ici la rupture s’opère sous l’effet des contraintes hydrodynamiques tandis que l’hydrolyse enzymatique modifie la cohésion des particules. Par ailleurs, la nécessité de confronter les résultats numériques issus de la méthode des moments avec les distributions expérimentales a motivé un travail sur les méthodes de reconstruction des distributions à partir de leurs moments. Parallèlement à ce travail de modélisation, plusieurs métrologies nécessaires à la caractérisation de ces systèmes ont été mises en oeuvre. Trois techniques granulométriques (Morpho-granulométrie, Focused Beam Reflectance Measurement Technique (FBRM) et Granulométrie laser) ont été utilisées pour accéder à l’évolution de la distribution de taille des particules au cours de l’hydrolyse d’une cellulose microcristalline (Avicel). De plus, les concentrations en sucres réducteurs et en sucres simples (glucose et cellobiose) ont été mesurées. Les modélisations proposées combinent ainsi les aspects de cinétique homogène et de catalyse hétérogène. Intégrées dans une approche de type bilan de population multivariable, elles permettent d’accéder à l’évolution de la distribution de taille des chaines/particules du substrat ainsi qu’aux cinétiques de conversion en sucres simples
The enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass is a promising approach for the bioconversion of organic matter into fermentable sugars aiming ultimately to produce second generation biofuel. Globally, enzymatic cocktails, containing different activities which are characterized by their specific mechanisms, are used as biocatalysts. Most of the studies devoted to the modelling of this process address the problem via kinetic approaches in which the particulate aspects and the dynamic evolution of the properties of the substrate/biocatalyst/system are not taken into account. Moreover, such models aim to reproduce the kinetics of release of simple sugars and treat only the case where the enzymes and the substrate are simultaneously mixed at the beginning of the hydrolysis reaction. Therefore, issues related to the design/optimization of the process such as the supplying mode (batch/continuous) and the sequential adding of the enzymes/substrate cannot be addressed with these models. In this work, a population balance formalism is proposed as modelling approach. The model is based on a structural heterogeneity of the substrate namely the chain/particle size distribution. As a first numerical approach, the method of classes is used in the case of polymer chains undergoing endoglucanase (random breakage) and exoglucanase (chain-end scission) attacks. Secondly, the method of moments is adopted to solve the same problem and then adapted to the case of a particulate substrate by introducing the particle cohesion effect which depends on the enzymatic attacks as well as on the hydrodynamic shear stress. Finally, the confrontation of the numerical results from the method of moments to the experimental distributions motivated the development of reconstruction methods in order to restore distributions from a finite sequence of their moments. Alongside this modelling work, the suitable metrology has been developed for the characterization of these systems. Three different granulometric techniques (Morphogranulometry, Focused Beam Reflectance Measurement (FBRM) technique and Laser Diffraction Particle Size Analysis) are used to reach the time-evolution of the particle size distribution of microcrystalline cellulose (Avicel). In this context, numerical tools used for the analysis and the comparison of the different experimental distributions are proposed. In addition, the concentrations of reducing and simple sugars (glucose and cellobiose) are measured all along the hydrolysis reactions. The modeling of enzymatic hydrolysis developed here combines the concepts of homogeneous and heterogeneous catalysis. Integrated into the framework of multivariable population balance model, these allow the chain/particle size distribution evolution during the reaction and the kinetics of simple sugars release to be predicted

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Bonnet, Marie-Claude. "Contribution à l'étude de la valorisation des déchets lignocellulosiques par ozonation." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2261.

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Gatt, Etienne. "Etude de la déconstruction de résidus agricoles lignocellulosiques par extrusion biocatalytique." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0006/document.

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Abstract:

L’extrusion biocatalytique, ou bioextrusion, est une technique d’extrusion réactive utilisant des enzymes comme catalyseurs. Cette technique est considérée en temps qu’étape intermédiaire, subséquente au prétraitement physico-chimique et précédente à l’hydrolyse enzymatique enréacteur fermé. L’utilisation de l’extrusion permet un procédé continu, facilement modulable et adaptable à des conditions de hautes consistances, de nombreuses biomasses et facilement transférable à l’échelle industrielle. Néanmoins, les données bibliographiques font ressortir la complexité des entrants et leurs interactions lors de la bioextrusion de biomasses lignocellulosiques. Les conclusions des bioextrusions de biomasses amidonnées soulignent l’importance de l’étude de l’influence de la concentration en substrat et en enzymes. Les résultats obtenus à partir de la bioextrusion des biomasses lignocellulosiques valident l’existence d’une activité enzymatique en extrudeuse malgré la contrainte thermomécanique et le temps de séjour limité. Lors de cette étape, l’hydrolyse de la fraction cellulosique est favorisée pour des milieux concentrés en substrat et en enzymes. Des modifications significatives des fractions cellulosiques cristallines et amorphes en surface, des réductions des tailles de particules, une dégradation visuelle des structures de la biomasse et l’augmentation de la sensibilité à la décomposition thermique, sont aussi observées sur la fraction solide. L’hydrolyse enzymatique des bioextrudats est prolongée en réacteur fermé. La bioextrusion permet des améliorations significatives des taux et vitesses de conversion des sucres sur le long terme, jusqu’à 48 h. Les gains observés sont relativement constants pour la paille de blé et augmentent avec le temps pour les écorces de bouleau et les résidus de maïs. Post-extrusion, la concentration en substrat influence négativement la conversion des sucres. Cependant, les plus-values de conversion du glucose lié à la bioextrusion de paille de blé sont principalement observables pour des concentrations en substrat et en enzymes élevées. À partir de 4 h, des baisses significatives de la conversion du xylose sont observées après bioextrusion. Les déstructurations de la fraction solide, déjà observées au cours la bioextrusion, se poursuivent en réacteur fermé. Les meilleurs résultats hydrolytiques aux niveaux des hautes charges en enzymes et en substrat sont associables aux bonnes conditions de mélanges caractéristiques des éléments bilobes. L’ensemble enzymatique est probablement réparti de façon plus homogène (mélange distributif) pour cibler plus de sites disponibles. De plus, le mélangé dispersif limite la proximité entre enzymes de même type et les gênes associées. Le procédé d’extrusion permet une agitation efficace, un bon transfert de masse et probablement un meilleur contact entre enzymes et substrat. Les moins bons résultats de conversion du xylose sont probablement à relier à des phénomènes d’adsorption non-spécifique, ou encore de désactivation des hémicellulases, provoqués par l’intensité des contraintes thermomécaniques et les résidus ligneux. Les bons résultats de déstructuration après bioextrusionsont associables à une action synergétique des contraintes mécanique et biochimique. Les analyses d’autofluorescence montrent l’évolution de la fraction ligneuse dans le processus de déconstruction de la fraction solide. Une production progressive de particules très fines,visiblement associée à la fraction ligneuse, est observée. Des complexes lignine-carbohydratessont aussi détectés dans la fraction liquide. Etant peu, voire pas hydrolysable par voie enzymatique, ces fractions hétéropolymériques sont un frein à la déconstruction. Si la déstructuration des lignines est probablement majoritairement liée au prétraitement alcalin, le procédé de bioextrusion provoque une diminution de la teneur en hétéropolymères de plus hautes masses moléculaires
Biocatalytic extrusion, also named bioextrusion, is a reactive extrusion technique using enzymes as catalysts. Bioextrusion is considered as a link between the previous physico-chemical pretreatment (like alkaline extrusion) and the subsequent enzymatic hydrolysis in batch conditions. The extrusion allows a continuous, flexible and versatile process for high consistency media, easily transferable to the industrial level. However, complexity of both lignocellulosic biomass and lignocellulolytic enzymes and their interactions during the extrusion process are underlined by the literature. Numerous response surface methodology experiments with starchy biomass indicate that bioextrusion efficiency is mainly influenced by substrate and enzymes loading. Enzymatic activity during the bioextrusion process of lignocellulosic biomass is confirmed by the experiments despite the mechanical constraints and the limited residence time. During bioextrusion, best holocellulosic fraction hydrolysis results were obtained with high substrate and enzymes loadings. Significant modifications of the solid fraction like particule size reduction, visual deconstruction of the biomass structure, increased sensibility to thermal decomposition and the evolution of the surface exposure of crystalline and amorphous cellulose were observed. Enzymatic hydrolysis of the bioextrdates is prolonged in batch conditions. Clear improvements of speeds and rates of sugars conversion up to 48 h indicate a long term influence of the bioextrusion. Gain observed are steady for the pretreated wheat straw whereas it increases with time for corn residues and birch barks. Post-extrusion, a negative influence of the substrate loading is measured. However, best enhancements for the glucose conversion of pretreated wheat straw are detected for high substrate and enzymes loadings. From 4 to 48 h, significant losses in xylose conversion are measured with previous bioextrusion. Indicators of the solid fraction deconstruction, observed during the bioextrusion step, indicate a stronger biomass degradation after 48 h. Improvements of glucose conversion rates can be associated with good mixing conditions of the extruder, especially due to the use of kneading elements. Enzymes are probably more homogeneously distributed (distributive mixing) and can access more catalytic sites available. Moreover, dispersive mixing limits the enzyme jamming due to the biocatalysts concentration. Extrusion process permits an better agitation efficiency, good mass transfer conditions and probably a higher contact between substrate and enzymes. Lower xylose conversion results may be attributed to non-specific adsorptions or inactivation phenomena due to mechanical constraints and lignin residues. Good deconstruction results on the solid fraction may be associable with a synergetic action between mechanical and biochemical constraints. Autofluorescent signal analysis of the lignin fraction show its evolution during the deconstruction of the solid residue. During the hydrolysis, a progressive production of very small particles, appearing to be associated with the lignin fraction is observed. Lignin-carbohydrate complexes are also detected in the liquid fraction. These heteropolymeric complexes, difficult or even impossible for the enzymes to hydrolyze, are an obstacle to the biomass valorization. If lignin deconstruction is mainly due to the alkaline pretreatment, bioextrusion process seems to reduce the proportion of these heteropylymers with high molecular weights

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Préau, Alexandre Houzelot Jean Léon. "Etude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques et modélisation de ce processus." S. l. : S. n, 2007. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2007_PREAU_A.pdf.

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Shao, Ying. "Utilisation de matériaux lignocellulosiques et d'impression 3D pour élaborer des structures contuctrices." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI106/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour l’objectif d’élaborer, à partir de technologie additive 3D (extrusion de gel), des structures conductrices (électriquement) et résistantes (mécaniquement) en utilisant exclusivement des matériaux lignocellulosiques. Les matériaux sélectionnés sont des microfibrilles de cellulose (MFC), du lignosulfonate de sodium (LS ou NaLS) et de la cellulose en poudre (CP). Ces trois constituants peuvent être utilisés pour élaborer des hydrogels aqueux compatibles avec l’impression 3D (extrusion). De plus, ce procédé d’impression permet la mise en forme avec une excellente définition de structures à base de précurseurs de carbone dont les géométries peuvent être adaptées aux différentes techniques de caractérisation selectionnées
In the present work, electrically conductive and mechanically resistant carbon structures were elaborated by 3D printing and subsequent pyrolysis using microfibrillated cellulose/lignosulfonate/cellulose powder (labeled as MFC/LS/CP) blends. The processability of MFC/LS/CP slurries by 3D printing was examined by rheological tests in both steady flow and thixotropic modes. The printed MFC/LS/CP pastes were self-standing, provided a high printing definition and were proved to be morphologically stable to air drying and the subsequent pyrolysis. Pyrolysis at a slow rate (0.2°C/min) to a final temperature in the range of 400-1200°C was used to manufacture MFC/LS/CP carbons. The TGA/DTG was applied to monitor the thermal degradation of MFC/LS/CP materials in blends as well as in a separated form. The resulting carbons were further characterized in terms of morphology, microstructure and physical properties (such as density, electrical conductivity and mechanical strength). At 900°C, MFC/LS/CP carbons displayed a high electrical conductivity of 47.8 S/cm together with a low density of 0.74 g/cm3 as well as an important porosity of 0.58. They also achieved an elastic modulus maximum of 6.62 GPa. Such interesting electrical and mechanical properties would lead to a promising application of MFC/LS/CP- derived biocarbons in energy storage devices as electrode materials in close future

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Jammes, Christophe. "Co-valorisation d’effluents graisseux et de résidus lignocellulosiques : déshydratation mécanique et compostage." Limoges, 2007. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/c6f6c5f6-077b-4d55-8467-48a015bad2fd/blobholder:0/2007LIMO4002.pdf.

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Abstract:

Ce projet a pour but de répondre à une double problématique environnementale, en permettant de créer une nouvelle voie de valorisation des graisses alimentaires tout en réduisant le stock important de sciures produit par l’industrie forestière en leurs apportant une valeur ajoutée. L’objectif est de remplacer les adjuvants de filtration actuels, onéreux et moins efficace avec les effluents graisseux, par des résidus lignocellulosiques permettant ainsi la mise sur le marché d’un adjuvant de filtration naturel facilitant la valorisation agronomique. L’étude consiste à déshydrater des effluents graisseux sur filtre-presse en utilisant des résidus lignocellulosiques comme adjuvant de filtration. La déshydratation permet de réduire les volumes de boues et de rendre solide des boues graisseuses liquides ce qui facilite leur manipulation notamment lors du transport. L’étude met en évidence le rôle joué par les sciures lors de la filtration ainsi que l’identification des caractéristiques optimales des adjuvants lignocellulosiques. Les effluents déshydratés ont été compostés en mélange avec des déchets verts. Le mélange est facilité par la structure solide des graisses évitant le phénomène de percolation à travers l’andain ainsi que la perte de graisse dans les lixiviats. Le compost a été analysé afin d'apprécier ses qualités en vue d'une utilisation agricole
The purpose of this project is to answer a double environmental problem, while allowing creating a new way of valorisation of fat sludge while reducing the important sawdust stock produces by forest industry in their bringing an added value. The study consists in dewatering greasy effluents on filter press with lignocellulosic residues like additive of filtration. Dewatering makes it possible to reduce sludge volume and to make solid of liquid fat sludge what facilitates their handling in particular during transport. The tests carried out on various types of greases underline the part played by the sawdust during filtration as well as the identification of the optimal characteristics of the lignocellulosic additive. The sludge dewatered were perforated mixes some with green waste. The mixture is facilitated by the solid structure of greases avoiding the phenomenon of percolation through the wind-row as well as the loss of grease in the leachate. The compost was analyzed in order to assess its qualities for an agricultural use. The purpose is to replace the current additives of filtration, expensive and less effective with fat sludge, by lignocellulosic residues thus allowing the launching of a natural additive of filtration facilitating agronomic valorisation

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Jackowiak, David. "Prétraitement de biomasses lignocellulosiques par microondes pour l'amélioration du procédé de biométhanisation." Compiègne, 2011. http://www.theses.fr/2011COMP1921.

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Abstract:

La structure de la biomasse lignocellulosique ainsi que sa composition par la présence de lignine sont connues comme étant des facteurs limitant la digestion anaérobie. En effet, la lignine forme une barrière physique et limite l’adhésion et l’activité des enzymes. C’est pourquoi cette thèse vise à étudier les effets d’un chauffage de la matière lignocellulosique par traitement microonde, sur la solubilisation de la matière via la DCO soluble, et sur la digestibilité anaérobie via des BMP. Les études expérimentales ont été menées sur de la paille de blé et sur le panic érigé, et ont révélé que leurs prétraitements par microondes menaient à une solubilisation accrue de la matière et une amélioration de leur digestibilité anaérobie. Les paramètres optimaux de prétraitements déterminés sont une température de consigne d’environ 150°C qu’il est préférable d’atteindre rapidement et sans pour autant maintenir cette valeur de température de consigne. Une augmentation de température au-delà de 150°C induit une augmentation de la solubilisation de la matière mais diminue la biodégradabilité de celle-ci. Ce travail a également étudié la balance énergétique. L’énergie calculée issue de la différence de production en méthane entre un échantillon traité et non traité ne compense pas l’énergie consommée par le prétraitement par microonde pour les appareils utilisés. Il apparaît donc nécessaire d’étudier le développement d’un appareil industriel adapté
The structure and composition of lignocellulosic biomass are known to be critical points to use this material in anaerobic digestion. Indeed, the presence of lignin forms a physical barrier and induces a non-productive adsorption and activity of enzymes. Therefore, this thesis aims at to study the effects of microwave heating of lignocellulosic material, especially on matter solubilisation through soluble COD, and on anaerobic digestion through BMP assays. Experimental studies were carried out on wheat straw and switchgrass, and revealed that their microwave pretreatments led to increase of matter solubilisation and an improvement of their anaerobic digestibility. The best conditions found are the highest heating rate for a final temperature 150°C without any holding time. A temperature beyond 150°C induces an increase of matter solubilisation but decreases the biodegradability of lignocellulosic material. This work studied also the energy balance. The energy calculated from the difference of methane production between treated and untreated sample does not compensate the energy consumed by the microwave pretreatment, at least with the microwave devices used. It therefore appears necessary to study the development of adapted industrial apparatus

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Khelidj, Benyoucef. "Contribution à l'étude de la combustion de matériaux lignocellulosiques en chaudière polycombustible." Poitiers, 1990. http://www.theses.fr/1990POIT2271.

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Abstract:

L'objectif de ce travail consiste a la mise au point d'une chaudiere de moyenne puissance permettant la combustion de dechets lignocellulosiques a faible pouvoir calorifique. La premiere partie du memoire est consacree a l'etude bibliographique et theorique de la combustion du bois: modeles de combustion, caracteristiques chimiques des especes, evolution des temperatures de combustion, technologies utilisees. La deuxieme partie est consacree a l'etude experimentale: description du banc d'essai realise dans le cadre de ce travail et adapte aux determinations des flux thermiques et des rendements. Les resultats obtenus en alimentation manuelle et automatique sont ensuite presentes en fonction de divers parametres experimentaux: debits d'air, humidite du combustible, granulometrie et geometrie du combustible. Les temperatures de combustion et des fumees sont mesurees, les fumees sont analysees et les temps de combustion sont egalement mesures afin de determiner l'influence de ces parametres sur les flux de chaleur et les rendements. Enfin, un modele theorique simple a deux temperatures est propose, ce modele est en bon accord avec les resultats experimentaux. Cette modelisation permettra une amelioration des performances de la chaudiere realisee et testee

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Préau, Alexandre. "Etude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques et modélisation de ce processus." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL011N/document.

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Abstract:

L’étude de la pyrolyse de composés lignocellulosiques s’avère importante pour une meilleure compréhension des procédés de conversion thermochimiques de la biomasse. L’étude expérimentale de la pyrolyse de cellulose révèle que le rendement en résidu solide carboné dépend aussi bien des paramètres opératoires utilisés que des caractéristiques géométriques de l’échantillon. Ces résultats expérimentaux sont élargis à des matériaux naturels, et notamment la lignine et l’hémicellulose. Cette étude est complétée en identifiant les phénomènes thermiques intervenant lors de ce processus par analyse thermique différentielle des constituants de la biomasse. L’ensemble de ces résultats permet d’effectuer une modélisation de ce processus prédisant le profil de température ainsi que la conversion de la réaction de pyrolyse d’un échantillon cylindrique de bois naturel (hêtre, chêne). Enfin, un exemple de valorisation du matériau pyrolysé, à savoir la production de charbons actifs est présentée
A study of pyrolysis of lignocellulosic materials is of crucial interest in a better understanding of the thermochemical conversion process of biomass. Experimental study of the pyrolysis of cellulose reveals that the yield of the carbon solid residue depends as well as operating conditions than the geometric characteristics of the sample. These results have been widened to natural materials, such as lignin and hemicellulose. This study has been completed by identifying the different thermal phenomenas occurring during this process by differential thermal analysis of the main components of biomass. All these results allow us to carry out a mathematical model of the process predicting the temperature profile and the conversion of the pyrolysis of a cylindrical wood sample. Finally, a valorisation’s example of the pyrolysed material, in the form of the production of activated carbons is presented

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Marcon, Jennifer. "Pâtes lignocellulosiques : étude d'un nouveau stade de blanchiment ECF à faible impact environnemental." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI104.

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Abstract:

Le dioxyde de chlore est l’agent de blanchiment le plus utilisé pour le blanchiment des pâtes chimiques lignocellulosiques. Son utilisation s’accompagne malheureusement de la formation d’ions chlorates, composés inefficaces pour le blanchiment, ainsi que d’importants rejets de DCO et d’organo-chlorés (AOX), nuisibles pour l’environnement. Cette étude a consisté à concevoir un nouveau stade de blanchiment au dioxyde de chlore (stade D) à pH non-conventionnel, économe en réactifs, et visant à réduire l’impact environnemental d’une séquence classique. Le travail a été effectué sur des pâtes kraft de résineux, obtenues après cuisson ou à différents stades de la séquence de blanchiment. Les résultats ont montré que l’efficacité du nouveau stade D était meilleure lorsqu’il était placé en fin de séquence. Après optimisation et incorporation de peroxyde d’hydrogène comme réactif complémentaire, les pâtes obtenues présentent des caractéristiques équivalentes à celles d’un blanchiment conventionnel, en termes de blancheur et de degré de polymérisation moyen viscosimétrique ; et ce, avec une réduction drastique de la pollution (70% des AOX et 20 % de DCO), et un gain économique substantiel en productivité de séquence (diminution de la température et du temps de réaction). L’étude chimique de la réaction du dioxyde de chlore effectuée par différentes techniques (spectroscopie RPE, RMN, FTIR, chromatographie HPAEC-PAD), a révélé la présence de radicaux hydroxyles en milieu alcalin, et mis en évidence les principales étapes du mécanisme à différents pH
Chlorine dioxide is the most widely used bleaching agent for the production of bleached chemical pulps. However, its main drawbacks are the formation of chlorate ions which decrease delignification efficiency and the reject of toxic chloro-organic molecules (AOX) in mill effluents. This study focused on the development of a new bleaching stage using chlorine dioxide (D stage) at non-conventional pH, to reduce environmental impact and production costs. The work was carried out on several softwood kraft pulps after cooking, and at different stages of the bleaching sequence. The best results of the novel D stage were obtained for pulps at low kappa number, i.e. at the end of the bleaching sequence. The D stage was optimized and coupled with hydrogen peroxide addition. The same brightness and viscosimetric average degree of polymerization as after conventional D bleaching were obtained. Interestingly, a very important decrease of pollution load (70% of AOX and 20% of COD) was obtained, accompanied by a significant gain of productivity and energy saving (lower temperature and reaction time).Chemical investigations on the reaction mechanisms, carried out by different techniques (ESR, NMR and FTIR spectroscopies, HPAEC-PAD chromatography), revealed the formation of hydroxyl radicals at alkaline pH. The structural modification of the pulp residual lignin was also studied; differences of the reaction mechanism as function of pH were highlighted

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Elchinger, Pierre-Henri. "Réticulation de fibres lignocellulosiques et d’amidon : Vers de nouveaux matériaux pour l’industrie papetière." Limoges, 2013. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/6c4def90-502d-49dc-a1a3-0f0b2562fbc8/blobholder:0/2010LIMO4037.pdf.

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Abstract:

Au travers de ce manuscrit, nous présentons la mise au point d'une réaction de réticulation entre l'amidon et les fibres lignocellulosiques de la pâte à papier. Ce travail a pour but d'explorer de nouveaux champs d'applications, et de nouvelles voies de valorisations des pâtes papetières. La réticulation permet à la fois d'intégrer l'amidon à la pâte, et de former un réseau tridimensionnel renforcé, pouvant conduire à de nouveaux matériaux plus résistants. Nous avons choisi, pour ce couplage, la cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen catalysée par le cuivre. Deux approches de synthèse ont été envisagées. D'une part, l'amidon propargylées. Dans le but de nous affranchir des solvants organiques, nous avons étudié les réactions de propargylation et de tosylation des fibres lignocellulosiques dans l'eau, en utilisant la cellulose microcristalline comme modèle pour la mise au point. L'étude a tout d'abord été réalisée dans le système NaOH/H2O, puis la soude a été remplacée par du chlorure de sodium. La réaction de couplage a été réalisée dans l'eau. L'analyse des précurseurs et des produits de réticulation a été effectuée par XPS, DRX, MEB, et par une série de tests physiques. L'évaluation des propriétés physiques des différentes feuilles intégrant des fibres lignocellulosiques modifiées, et d'amidon modifié, nous a permis de confirmer le couplage. Les valeurs de résistance des feuilles, contenant l'amidon azidé et les fibres propargylées, se sont montrées nettement supérieures aux feuilles de pâte Kraft de références
Through this work, we present the development of a crosslinking reaction between starch and lignocellulosic fibers of the pulp. This work aims to explore new applications and new ways of valuation of paper pulp. This crosslink incorporates both starch and pulp to create a strengthened three-dimensional network, which could lead to more resistant material. The 1-3 dipolar cycloaddition reaction of Huisgen catalised by copper was chosen for this crosslink. Two synthetic routes have been tested. First, propargyled starch was coupled with azitated pulp fibers, and secondly, azitated starch was coupled with propargyled pulp fibers. In order to avoid organic solvents, the propargylation and tosylation of lignocellulosic fibers were studied in water, using microcrystalline cellulose as a model for development. The first approach was conducted thanks to the system NaOH/H2O, then soda was replaced by sodium chloride. The crosslinking reaction was carried out in water. The analysis of precursors and products of crosslinking was performed by XPS, XRD, SEM and by a serie of physical tests. The evaluation of physical properties of various sheets, incorporating modified lignocellulosic fibers and modified starch, confirmed the chemical crosslinking. The resistance values of the sheets containing azidated starch and propargyles fibers, are superior to those of the reference sheets with Kraft pulp

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Elchinger, Pierre-Henri. "Réticulation de fibres lignocellulosiques et d'amidon : vers de nouveaux matériaux pour l'industrie papetière." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2013. http://depot-e.uqtr.ca/6855/1/030429769.pdf.

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Al-Mohamadawi, Ali Abdullah Hassan. "Contribution à l'étude de l'impact de l'environnement vis-à-vis d'éco-matériaux lignocellulosiques." Thesis, Amiens, 2016. http://www.theses.fr/2016AMIE0040/document.

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Abstract:

De par leurs faible coût, légèreté et propriétés thermiques, les co-produits lignocellulosiques ont reçu une attention particulière pour la fabrication de bétons légers. Cependant ces co-produits ne sont pas totalement compatibles avec une matrice cimentaire, d'où un retard de prise, des variations dimensionnelles élevées et des résistances mécaniques faibles des matériaux résultants. Pour pallier ces inconvénients, un procédé d'enrobage d'anas de lin avec différentes substances a été adopté. Les composites élaborés présentent des améliorations significatives de leurs comportement hydrique et résistances mécaniques avec une augmentation modérée de masse volumique apparente et de conductivité thermique. Les phénomènes de transfert d'humidité dans les composites obtenus peuvent influencer de manière significative leur durabilité et performance. En effet la plupart des matériaux utilisés dans le bâtiment sont poreux, contenant de l'eau sous forme vapeur ou liquide. La perméabilité à la vapeur d'eau, les isothermes de sorption et la capacité tampon à la vapeur d’eau ont donc été déterminées. Les résultats obtenus montrent la bonne performance hygrique des éco-composites élaborés. Trois tests de lixiviation ont été proposés pour identifier la spéciation chimique des matériaux et évaluer leurs relargages. Les conditions expérimentales ont été choisies pour simuler différents états des composites dans des environnements externes en service ou fin de vie. Le comportement à la lixiviation des composites élaborés diffère peu selon le traitement subi par les anas et la libération de substances toxiques n'a pas été mise en évidence
Due to their low cost, lightness and thermal properties, lignocellulosic byproducts received a particular attention, in the recent years, for manufacturing lightweight concretes. However, these byproducts are not fully compatible with the cement matrix, leading to setting delay, significant dimensional variations, and low mechanical strengths of the composites elaborated. To avoid such drawbacks, a coating process of flax shives using different substances has been adopted in this study. It leads to a reduction in treated shive water absorption compared to raw shives. The composites obtained exhibit significant improvements in hydrous behavior and mechanical strengths with moderate increase in the apparent bulk density and thermal conductivity. The phenomena of moisture transfer in the produced composites can significantly influence the durability and performance of them. In fact most of the materials used in the building area are porous, containing water as vapor or liquid. Therefore the water vapour permeability, sorption isotherms and moisture buffering capacity have been determined. The results obtained show the good hygric performance of the eco-composites elaborated. Three leaching tests have been proposed in this study to identify the chemical speciation of the materials and to evaluate their releasing into the environment. The experimental conditions of the leaching tests have been chosen to simulate different states of our composites in external environments in service or end of life. The leaching behaviour of the cement-based products elaborated differs little according to flax shive treatment and the leaching of toxic substances has not been identified

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Loustau, Cazalet Charlotte. "Relation morphologie/réactivité des substrats lignocellulosiques : impact du prétraitement par explosion à la vapeur." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAI099/document.

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Abstract:

Dans un contexte de transition énergétique et de lutte contre le réchauffement climatique, la production d’éthanol de seconde génération semble une voie très prometteuse afin de réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Il existe 3 étapes clés pour la production de ce nouveau biocarburant : le prétraitement qui permet de déstructurer la matrice lignocellulosique afin de rendre la cellulose plus accessible aux enzymes, l’hydrolyse enzymatique qui a pour but de produire des sucres fermentescibles et la fermentation qui permet de transformer ces sucres en éthanol. Actuellement, le prétraitement considéré comme le plus efficace, et principalement retenu par les industriels, est le prétraitement par explosion à la vapeur. Cependant, certains aspects comme les effets physicochimiques induits par le prétraitement ainsi que leurs impacts sur les caractéristiques de la biomasse prétraitée restent encore mal compris.Schématiquement, le prétraitement par explosion vapeur peut se décomposer en deux étapes : la première se rapproche d’une cuisson acide réalisée à 150-200°C durant 5 30 min et permet principalement l’hydrolyse des hémicelluloses, alors que la seconde est une détente explosive qui permet un éclatement mécanique du substrat rendant potentiellement la cellulose plus réactive à l’hydrolyse enzymatique. Globalement les effets de ce type de prétraitement sur la biomasse lignocellulosique sont aujourd’hui bien connus mais la compréhension des différents phénomènes physico-chimiques ayant lieu en son sein reste limitée. En effet le découplage de l’étape de cuisson et de l’étape de détente est délicat car, la température du réacteur (qui impacte principalement les réactions de cuisson) est directement liée à sa pression (qui impacte principalement la détente) par la thermodynamique des phases.Ce travail de thèse se propose donc de mieux appréhender l’ensemble des phénomènes physico-chimiques ayant lieu durant le prétraitement par explosion à la vapeur en s’appuyant notamment sur une discrimination expérimentale des phénomènes chimiques (réactions de dépolymérisation) et des phénomènes physiques (détente explosive) ainsi que sur une caractérisation multi-techniques et multi-échelles de la biomasse lignocellulosique obtenue après ce type de prétraitement. L’objectif est aussi de comprendre quelles sont les principales caractéristiques de la biomasse qui expliquent les différences de réactivité observées lors de l’étape d’hydrolyse enzymatique et d’expliquer l’impact du prétraitement par explosion à la vapeur sur les propriétés physicochimiques et donc sur la réactivité
In a context of energy transition and climate change challenge, the production of second generation ethanol seems to be a very promising way to reduce our dependence on fossil fuels. There are 3 key steps for producing this new biofuel: pretreatment to decompose the lignocellulosic biomass and to make cellulose more accessible to enzyme attacks, enzymatic hydrolysis to produce fermentable sugars and fermentation to convert these sugars into ethanol. Currently, the pretreatment considered to be the most efficient, and mainly retained for industrialization, is the steam explosion pretreatment. However, some aspects such as the physicochemical effects induced by pretreatment and their impacts on the characteristics of pretreated biomass remain misunderstood.Schematically, the steam explosion pretreatment can be separated into two stages: the first is similar to an acid cooking carried out at 150-200°C during 5-30 min and allows mainly the hydrolysis of hemicelluloses, while the second is an explosive release which allows a mechanical bursting of the substrate potentially making the cellulose more reactive to enzymatic hydrolysis. As a whole, the effects of this type of pretreatment on lignocellulosic biomass are now well known, but the understanding of the different physicochemical phenomena occurring within it remains limited. Indeed, decoupling the cooking stage and the expansion stage is complicated because the reactor temperature (which mainly impacts the cooking reactions) is directly related to its pressure (which mainly impacts the explosive release) by the phase thermodynamics.This thesis work aims to better understand all the physicochemical phenomena occurring during a steam explosion pretreatment, based in particular on experimental discrimination of chemical phenomena (depolymerization reactions) and physical phenomena (explosive release) as well as on a multi-technical and multi-scale characterization of the lignocellulosic biomass obtained after this type of pretreatment. The objective is also to understand what are the main characteristics of biomass that explain the differences in reactivity observed during the enzymatic hydrolysis step and to explain the impact of the steam explosion pretreatment on the physicochemical properties and therefore the reactivity

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Grison-Eyharabide, Brigitte. "Fibres lignocellulosiques et résines urée-formaldéhyde : mise au point d'un substrat horticole. Approche agronomique." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT012A.

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Abstract:

Les cultures hors-sol connaissent actuellement un développement important. Pour être performantes, ces cultures sont tributaires de nombreux facteurs, en particulier de ceux relatifs au substrat. Parmi les supports de cultures organiques, la tourbe constitue le matériau le plus employé. Du faitdes contraintes imposées par la protection de l'environnement l'objectif est de remplacer ces matériaux fossiles par des matériaux organiques renouvelables : déchets industriels, agricoles et urbains. La plupart de ces matériaux ne sont utilisables en tant que supports de culture du fait de laur dégradation biologique. [. . . ]

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David, Grégoire. "Eco-conversion de résidus lignocellulosiques de l'agriculture en matériaux composites durables à matrice biopolyester." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTG030.

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Abstract:

Cette thèse consiste à développer et étudier de nouveaux matériaux composites biosourcés et biodégradables à partir de constituants dérivés des déchets de l'agriculture dans le cadre du projet européen NoAW (https://noaw2020.eu). Tous les composants sont dérivés de sous-produits agricoles : des polyhydroxyalcanoates (PHA, biopolyester bactérien et biodégradable en conditions naturelles) produits par digestion anaérobie d’effluents agricoles sont utilisés comme matrices et des fibres de sarments de vigne comme charges de renfort. Les composites sont préparés par extrusion. L'objectif de cette thèse est d'apporter de nouvelles connaissances sur les relations entre le procédé de mise en œuvre des biocomposites, leur structure et leurs propriétés fonctionnelles. Les biocomposites sont développés en considérant une balance performance-coût environnemental. Pour cela, la thèse se focalise sur 2 questions scientifiques majeures : (i) étude de l’impact de l’interface charge/matrice sur les propriétés fonctionnelles des matériaux biocomposites via pré-traitements de surface des particules lignocellulosiques ; (ii) étude de la durabilité de tels matériaux par évaluation dès la conception des impacts environnementaux. Ainsi, une attention particulière est accordée à l’interface charge/matrice, identifiée comme un facteur clé influençant les propriétés finales du composite. Un prétraitement de surface des fibres sans solvant (chromatogénie) est adapté afin de moduler l’interface charge/matrice. Cette nouvelle méthode d’estérification en voie gazeuse est tout d’abord étudiée sur des particules micrométriques de cellulose. Une fois la preuve de concept établie, elle est appliquée aux fibres lignocellulosiques, plus complexes. Les sarments de vigne, déchets agricole abondant en région Occitanie, sont étudiés comme ressource potentielle pour la production de charges de renfort. Une fois collectés et séchés, ils sont broyés en voie sèche afin d’obtenir des particules micrométriques. La variabilité de la matière première étant un des verrous concernant l’utilisation de la biomasse par les industriels, différents cépages sur plusieurs années ont été étudiés. Dans une logique de bioraffinerie, l’extraction préalable de molécules d’intérêt tels que les polyphénols est envisagée avant d’utiliser le résidu, à savoir les sarments épuisés, comme charge de renfort. L’impact environnemental des matériaux développés est évalué afin de guider les choix stratégiques et obtenir le matériau alliant à la fois performance et faible empreinte écologique. Une analyse de cycle de vie dans le cadre d’une application de barquette rigide alimentaire est réalisée en réunissant des données des acteurs de la filière. De plus, une étude de la biodégradabilité des matériaux finaux est menée. Cette thèse englobe plusieurs composantes pluridisciplinaires afin d’avoir une vision d’ensemble et décloisonnée des matériaux composites mis au point
This thesis aims at developing new fully biosourced and biodegradable composite materials from agricultural residues in the frame of the European project NoAW (https://noaw2020.eu). All the components are derived from agro-wastes: polyhydroxyalkanoates (PHA, bacterial biopolyester and biodegradable in natural conditions) produced by anaerobic digestion of agricultural effluents are used as matrix and vine shoot fibers as fillers. Biocomposites are prepared by melt extrusion. The objective of this thesis is to bring new knowledge on the relationships between the processes used to produce the fillers and the biocomposites, the resulting structure of biocomposites and their functional properties. Biocomposites are developed considering a balance between performance and environmental cost. For this purpose, the thesis focuses on 2 major scientific questions: (i) study of the impact of the filler/matrix interface on the functional properties of biocomposite materials via surface pre-treatments of lignocellulosic particles; (ii) study of the durability of such materials by assessment from the design of the environmental impacts. Thus, special attention is given to the filler/matrix interface, identified as a key factor for the final properties of the composite. A solvent-free surface pretreatment of fibers (chromatogeny) is adapted to modulate the filler/matrix interface. This new method of gas-phase esterification is first studied on micrometric particles of cellulose. Once the proof of concept is established, it is applied to lignocellulosic fibers that are more complex. The vine shoots, agricultural waste abundant in Occitania region, are studied as a potential resource for the production of fillers for composites. Once collected and dried, they are milled using dry fractionation to obtain micrometric sized particles. The variability of the raw material being one of the bottlenecks concerning the use of lignocellusoic biomass by manufacturers, different grape species over several years are studied. In a biorefinery approach, the extraction of molecules of interest, e.g. polyphenols, is considered before using the residue, namely exhausted shoots, as a reinforcing fillers. The environmental impact of the produced biocomposites is evaluated to guide strategic choices and obtain materials displaying a good balance between performance and environmental footprint. A life cycle assessment in the context of a food rigid tray application is carried out, collecting data from sector’s players. In addition, a study of the biodegradability of the final materials is conducted. This thesis encompasses multidisciplinary fields in order to have a decompartmentalized overview of the developed composite materials

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Boukari, Imen. "Définition des critères d'efficacité d'une hémicellulase pour l'hydrolyse de substrats lignocellulosiques complexes et insolubles." Reims, 2010. http://ebureau.univ-reims.fr/slide/files/quotas/SCD/theses/sciences/2010REIMS011.pdf.

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Abstract:

Le développement de technologies enzymatiques constitue un enjeu majeur pour le fractionnement maîtrisé et la valorisation des ressources lignocellulosiques (biocarburants, biopolymères, synthons…). L’efficacité de ces biocatalyseurs est cependant limitée par de multiples facteurs liés à la fois à leurs caractéristiques structurales et fonctionnelles, mais également à la nature complexe de la biomasse lignocellulosique (riche en parois secondaires lignifiées). Dans le but d’identifier les paramètres clés pour une conversion efficace des hémicelluloses, constituants majeurs des lignocelluloses, nous avons centré notre étude sur l’endoxylanase (Tx-Xyl) de Thermobacillus xylanilyticus appartenant à la famille 11 des glycoside- hydrolases (GH11). Dans une approche biomimétique, nous avons étudié, l’action de la xylanase (Tx-Xyl) sur des substrats différents et de complexité croissante (hétéroxylanes isolés, assemblages de copolymères reconstitués in vitro. . . ). L’emploi de nano-composites hétéroxylanes extraits - lignines de synthèse (DHPs) nous a permis de souligner l’impact de l’agencement tridimensionnel des complexes covalents (LCC) sur la limitation de l’accessibilité des hétéroxylanes à l’enzyme. Une corrélation directe a pu, également, être établie entre l’augmentation du contenu en lignines des nano-composites et la baisse de l’activité de l’enzyme, suggérant des interactions non spécifiques directes enzyme-lignines. Par ailleurs, l’étude des interactions de Tx-Xyl avec divers acides hydroxycinamiques (p-coumarique, férulique, cafféique…) a permis de mettre en évidence un phénomène d’inhibition non compétitif de l’enzyme par ces composés phénoliques. Moyennant des outils de biologie moléculaire, nous avons développé une stratégie qui vise à modifier l’architecture protéique et/ou la spécificité de fixation de Tx-Xyl en la fusionnant via des séquences "linker" à des modules protéiques différents: le CBM1 de la cellulase Cel7A de Trichoderma reesei fixant spécifiquement la cellulose cristalline et la GFP (Green Fluoerescent Protein). Les protéines chimériques Tx-Xyl-CBM1 et Tx-Xyl-GFP obtenues sont moins efficaces sur les xylanes solubles (faible kcat) comparées à Tx-Xyl. Cependant, leurs modes d’action sur des substrats lignocellulosiques (tels que les coproduits du blé : paille et son de blé) semblent différents. En effet, des rendements d’hydrolyse légèrement augmentés sont obtenus dans le cas de Tx-Xyl-CBM1, suggérant un impact positif du CBM1 sur l’action de l’enzyme in situ, contrairement à Tx-Xyl-GFP dont la taille serait un facteur limitant sa diffusion/pénétration au sein des parois végétales
The development of enzymatic technologies offers an alternative, environmentally-friendly interesting strategy for controlled fractionation and upgrading of lignocellulosic biomass (biofuels, biopolymers, industrially-relevant chemicals. . . ). The effectiveness of these biocatalysts is, nevertheless, limited by multiple factors related to their structural and functional characteristics, but also to the complex nature of the lignocellulosic biomass (rich in lignified secondary cell walls). In order to identify the key parameters for an effective bioconversion of hemicelluloses, the major components of lignocelluloses, we have focused our study on the endoxylanase (Tx-Xyl) of Thermobacillus xylanilyticus, a family 11 glycoside- hydrolase (GH11). In a biomimetic approach, we have studied the action pattern of Tx-Xyl on different substrates displaying increasing complexity (isolated heteroxylans, in vitro reconstituted copolymer assemblies. . . ). The use of nano-composites of heteroxylans - lignins (DHPs) synthesized in vitro has enabled us to reveal that supramolecular organization of the covalent complexes (LCC) would severely hamper the enzyme's access to carbohydrates. Otherwise, a direct correlation has been established between the increase in the lignin content of the nano-composites and the decrease of the enzyme activity suggesting direct nonspecific lignins-enzyme interactions. In addition, the study of the interactions of Tx-Xyl with various hydroxycinamic acids (p-coumaric, ferulic, caffeic acids. . . ) has revealed a non-competitive inhibition of the enzyme by these phenolic compounds. Using protein engineering, we have developed a strategy which aims at modifying the Tx-Xyl architecture and/or specificity by grafting, through "linker" sequences, different protein modules: the CBM1 of the cellulase Cel7A from Trichoderma reesei binding specifically crystalline cellulose and the GFP (Green Fluoerescent Protein). The chimeric fusion proteins Tx-Xyl-CBM1 and Tx-Xyl-GFP obtained have been less effective on soluble xylans (low kcat) than Tx-Xyl. However, their efficiency on lignocellulosic substrates (such as wheat by products; straw and bran) was different. Indeed, modestly enhanced hydrolysis rates were obtained in the case of Tx-Xyl-CBM1, suggesting that the CBM1 may potentiate in situ action of the enzyme, contrary to Tx-Xyl-GFP whose size would be a factor limiting its diffusion/action within the cell wall network

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Ambert, Katia. "Étude ultrastructurale de la dégradation des fibres lignocellulosiques par le champignon filamenteux Phlebia radiata." Grenoble 1, 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10036.

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Abstract:

Phlebia radiata est un basidiomycete du groupe des champignons de la pourriture blanche, seuls microorganismes connus capables de degrader totalement la lignine du bois. A l'aide de la microscopie electronique a transmission associee a des techniques cytochimiques, nous avons pu mettre en evidence differents modes de degradation provoques par le champignon au cours de l'attaque d'echantillons de bouleau et de peuplier: il peut soit attaquer selectivement la lignine, en provoquant un amincissement progressif des parois secondaires des fibres et / ou en degradant les lamelles mitoyennes, soit degrader simultanement tous les constituants du bois, en perforant les parois et / ou en degradant specifiquement la couche s1 de la paroi. Une etude originale utilisant des anticorps diriges contre des lignines synthetiques nous a permis de visualiser la distribution heterogene des lignines au sein des differentes couches des parois cellulaires. Il apparait que la nature de la lignine a une influence sur le type de degradation. P. Radiata produit des enzymes ligninolytiques, lignine-peroxydases, manganese-peroxydases et laccases, que nous avons localisees au cours de la degradation du bois, grace a des marquages immunocytochimiques. Afin de suivre les enzymes ligninolytiques a un stade tres precoce de leur formation, une approche en biologie moleculaire utilisant des sondes arn a ete engagee pour localiser les arnm codant pour une lignine-peroxydase et pour une laccase de p. Radiata. Ce champignon, comme les autres champignons de la pourriture blanche, presente, par sa capacite a delignifier le bois, un interet potentiel pour l'industrie papetiere. Nous avons montre que la mnp isolee provoque une defibrillation de pates kraft ecrues. Par ailleurs, l'ion manganese complexe a un acide organique, agit egalement en defibrillant les pates. Il apparait que le complexe mniii-oxalate est plus efficace que le complexe mniii-pyrophosphate a blanchir la pate kraft

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Tian, Jianghao. "Étude d'un prétraitement biologique des biomasses lignocellulosiques par une approche microbiologique et de bioprocédé." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S099/document.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est de caractériser des populations bactériennes susceptibles de dégrader la lignine des résidus de culture afin d'optimiser la biodisponibilité du compartiment holocellulosique. L'originalité du sujet réside dans la recherche de bactéries ligninolytiques en utilisant des approches combinant à la fois de l'isolement de souches, des techniques de biologie moléculaire et de la mise en œuvre de ces micro-organismes à l'échelle de réacteur pilote, dans le cadre de prétraitements des résidus de culture. Les travaux de recherche ont été réalisés pour mettre en évidence et identifier des micro-organismes potentiellement intéressants et caractériser leurs systèmes enzymatiques susceptibles d'intervenir dans la dégradation de la lignine. Suite à l'isolement de plusieurs souches d'intérêts et à la mise en place de réacteurs, des expérimentations ont été réalisées afin de suivre l'effet des prétraitements biologiques sur la dégradation de la biomasse et notamment par l'étude des transformations biochimiques, de l'accessibilité à la cellulose ainsi que de l'évolution des communautés microbiennes. Les résultats de ces travaux ont montré que la communauté endogène joue un rôle primordial dans la biodégradation de la paille de colza. Bien que l'inoculation de bactéries exogènes ait eu peu d'influence, il est possible d'améliorer l'accessibilité à cellulose par un mélange de lignine et des sels minéraux permettant d'enrichir la communauté endogène active. Cette thèse s'articule autour de plusieurs analyses multi-échelles et complémentaires permettant de développer un prétraitement biologique de résidu de culture, d'améliorer sa mise en œuvre et son utilisation pour la digestion anaérobie par voie sèche ou la production de bioéthanol
The aim of the PhD project is to characterize bacterial populations potentially capable of degrading lignin within crop residues to optimize the bioavailability of holocellulose compartment to be valorized by anaerobic digestion. The originality of the subject lies in finding ligninolytic bacteria using approaches combining the isolation of strains and technique of molecular biology, and the application of these microorganisms on a reactor scale, as part of pretreatment of crop residues. Firstly, research work was carried out to find and identify potentially interesting micro-organisms and characterize their specific enzyme systems. Secondly, studies have been conducted on the application of micro-organisms isolated for a biological pretreatment of rape straw. Pretreatments were carried out in a series of laboratory reactors dedicated to follow the effect in real time. A method allowing the quantification of the cellulose accessibility for cellulases in substrate was established. In parallel, high-throughput sequencing analysis was performed to monitor and/or characterize the bacterial and archaeal communities in the reactors. The results obtained have shown that the main factor influencing the degradation of the straw was not the presence of ligninolytic strains which could not influence the development of endogenous community, but the supply of some nutrients included in a mixture with lignin and mineral salts which could enrich a particularly active community. The data obtained in the thesis allowed to capitalize knowledge on the biodegradation of lignocellulosic biomass. This prospective study allowed the consideration of using the biological pretreatments developed at the upstream of biogas and biofuel sectors

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Lê, Thành Kim. "Espèces condensables issues de torréfaction de biomasses lignocellulosiques : caractérisation aux échelles laboratoire et pilote." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14717/1/lethanh.pdf.

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Abstract:

La torréfaction est un traitement thermique opéré entre 200 et 300 °C en atmosphère inerte améliorant certaines propriétés de la biomasse, afin d’utiliser celle-ci comme biocombustible. Nos travaux portent spécifiquement sur la caractérisation des espèces condensables produites en torréfaction, aux échelles laboratoire et pilote. En laboratoire, des échantillons de pin, frêne, miscanthus et paille de blé ont été torréfiés à 250, 280 et 300 °C en réacteur à lit fixe. Les espèces condensables ont ensuite été analysées par GC-MS, GC-GC et HPLC-MS. Cette analyse a permis d’identifier une centaine d’espèces, dont une vingtaine, quantifiée, représente 77 % des condensables. À l’échelle pilote, un réacteur continu a été conçu, amélioré et caractérisé pour torréfier quelques kg.h-1 de biomasse. Un système de récupération multi-étagée des condensables a été développé. Des essais de torréfaction ont montré que les fractions condensées présentent des compositions chimiques différentes.

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Ai, Wei. "Glissement moléculaire dans les matériaux lignocellulosiques : mesures de perméabilité apparente et identification de paramètres morphologiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC074/document.

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Abstract:

La perméabilité est l'un de paramètres importants pour tous les procédés faisant intervenir des transferts couplés de chaleur et de masse. Sa valeur est directement liée à la morphologie du réseau de pores, clairement double échelle dans le cas du bois. Il existe plusieurs outils d’investigation 3-D par exemple la micro-tomographie voire nano-tomographie pour décrire la morphologie des pores. Néanmoins, ces investigations 3-D échouent pour les plus petits pores dans le bois, qui peuvent avoir une taille largement inférieure au micromètre. Ce travail de thèse utilise l'effet du libre parcours moyen du gaz sur la perméabilité apparente pour identifier la taille des pores utilisés par le cheminement du fluide.Une approche équilibrée entre expérimentation et modélisation est proposée. Dans la première partie du travail, nous avons développé un dispositif original destiné à mesurer la perméabilité apparente sur une large plage de niveau de pression moyenne. Ce dispositif ne comporte pas de débitmètre : le flux massique est simplement obtenu par la relaxation de la différence de pression entre deux réservoirs de volume connu.Ce dispositif a permis de mesurer la perméabilité apparente en fonction de la pression moyenne pour différents matériaux. Les valeurs obtenues de perméabilité intrinsèque sont en bon accord avec les publications précédentes.L'effet de la pression moyenne sur la perméabilité apparente a été analysé pour identifier des paramètres structuraux des milieux poreux. Partant d'un agencement série/parallèle de pores, les paramètres structuraux sont identifiés par méthode inverse en tirant profit du changement de régime d’écoulement avec le nombre de Knudsen (du régime de Darcy vers le régime de glissement moléculaire lorsque le nombre de Knudsen passe de zéro à l’infini).Cette approche a été validée avec des membranes à pore monodisperse grâce à une observation en microscopie électronique à balayage. Les paramètres ont ensuite été identifiés sur des échantillons de bois, selon différentes directions et sur des matériaux à base de bois. Ils confirment certaines données de la littérature, et apportent un éclairage nouveau, notamment sur les chemins de migration transverse chez le hêtre
Permeability is one of the important parameters for all processes involving coupled heat and mass transfer. Its value is directly related to the morphology of the pore network, clearly a dual scale organisation in the case of wood. Nowadays, several 3D investigative tools exist, such as micro-tomography or nano-tomography. However, these 3-D investigations fail for the smallest pores active in fluid flow in wood, due to their submicron size. The present work takes advantage of the effect of the mean free path on the apparent gaseous permeability to identify the pore size of the pore network.A balanced approach between experimentation and modelling is proposed. In the first part of the work we have developed an original device for measuring the apparent permeability over a wide range of average pressure. This device was conceived to work without flowmeter: the mass flow is obtained by the relaxation of the pressure difference between two tanks. This device was used to measure the apparent permeability as a function of the average pressure for different materials.The intrinsic permeability values obtained are in good agreement with literature data.The effect of the average pressure on the apparent permeability was analysed to identify structural parameters of the porous media. Starting from a serial / parallel arrangement, the structural parameters are identified by inverse method taking advantage of the dependence of the flow regime with Knudsen's number (from Darcy's regime to pure molecular slip regime when Knudsen's number shifts from zero to infinity).This approach was validated with a monodisperse membrane, whose pore size was determined using a scanning electron microscopy. Structural parameters were then identified on wood samples, measured along different directions and on wood-based materials. They confirm literature data and bring new outcomes, namely regarding the fluid pathway in beech in radial and tangential directions

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Thion, Sébastien. "Etude expérimentale et numérique de la cinétique d'oxydation de biocarburants lignocellulosiques : cétones, éthers et lévulinates." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2036/document.

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Abstract:

Les carburants synthétisés à partir de la biomasse représentent une alternative crédible aux carburants conventionnels. La biomasse lignocellulosique présente en effet une importante disponibilité et son traitement physico-chimique permet d’obtenir une grande variété de composés aux propriétés intéressantes. La structure de ces biocarburants fait cependant intervenir des fonctions oxygénées, qui rendent la compréhension des phénomènes d’oxydation complexes. Le projet 2G-CSAFE, dans lequel s’inscrit le travail présenté ici, a pour objectif d’explorer la cinétique d’oxydation de certains de ces carburants. Les fonctions chimiques étudiées lors de ce travail sont les fonctions cétone, éther et ester. La combinaison de deux de ces fonctions (comme dans le cas des lévulinates) est également étudiée. Après une étude bibliographique qui vise à identifier les informations apportées par les études passées sur les composés les plus simples de chaque famille (acétone, diméthyl-éther et formiate de méthyle), l’accent est mis sur les rares travaux disponibles liés à la butanone, la cyclopentanone, la cyclohexanone, le dibutyl-éther, le formiate de butyle et le lévulinate de méthyle. La cinétique d’oxydation de ces composés est ensuite étudiée par des approches numériques et expérimentales. Des calculs de chimie théorique sont menés dans un premier temps pour étudier l’impact des fonctions oxygénées sur la structure du carburant et pour obtenir les constantes de vitesse relatives aux principales réactions mises en jeu. Des expériences en réacteur auto-agité par jets gazeux sont ensuite réalisées sur une gamme de température pouvant aller de 450 à 1250 K, à des pressions de 1 ou 10 atm et pour des richesses allant de 0,5 à 2. Les données ainsi collectées sont enfin utilisées pour développer des mécanismes cinétiques. L’accord entre les simulations et les données expérimentales est globalement satisfaisant pour des composés aussi complexes et les résultats présentés ici pourront être source d’analogies pour la modélisation d’autres carburants oxygénés
Fuels produced from biomass are an interesting alternative to conventional fuels. Lignocellulosic biomass is indeed highly available and a wide variety of compounds can be obtained through its physico-chemical conversion. However, the structure of the fuels obtained from such processes involves oxygenated groups that make complicated the understanding of the oxidation chemistry. The work presented here is part of the 2G-CSAFE project, which aims at exploring the oxidation kinetics of these fuels. Chemical functions studied in this work include ketones, ethers and esters. The combination of two functions (as for levulinates) is also investigated. After a literature review aiming at collecting the information reported on the simplest compound of each group (acetone, dimethylether and methylformate), available studies on butanone, cyclopentanone, cyclohexanone, dibutyl-ether, butyl-formate and methyl levulinate are considered. The oxidation of these compounds is thereafter studied by numerical and experimental approaches. Ab initio calculations are performed to study the impact of the oxygenated groups on the structure and to derive rate constants for the major chemical pathways. Experiments are then carried out in a jet-stirred reactor for temperatures ranging from 450 to 1250 K, pressures of 1 or 10 atm and equivalence ratios from 0.5 to 2. The data obtained through these two approaches are finally used to develop and validate kinetic mechanisms. The overall agreement between experiments and simulations is satisfactory and results presented here can be used as a source of analogy for the future modeling of other similar oxygenated fuels

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Jourdier, Etienne. "Modélisation et optimisation de la production de cellulases par Trichoderma reesei pour les bioraffineries lignocellulosiques." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2012. http://www.theses.fr/2012CLF22264.

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Abstract:

Dans le contexte énergétique et climatique mondial, le coût élevé des enzymes Cellulolytiques (cellulases) freine le développement des bioraffineries lignocellulosiques, pour produire des biocarburants et composés chimiques à partir d'une matière première végétale renouvelable. L'objectif de ce travail est de caractériser et de modéliser le métabolisme du micro-organisme Trichoderma reesei, afin d'optimiser le protocole industriel de production de cellulases. Cette étude a été réalisée sur des milieux modèles représentatifs de ceux attendus à l'échelle industrielle. Tout d'abord, la stoechiométrie des réactions de croissance et de production a été établie, puis une étude cinétique a été menée pour mesurer précisément le comportement du micro-organisme à forte induction de la production de cellulases. Le modèle résultant a été utilisé pour optimiser le protocole industriel de production. Ensuite, l'intégration de cette étape dans une bioraffinerie lignocellulosique a été étudiée, avec l'effet sur le métabolisme i) des mélanges de sucres disponibles, ii) des composés inhibiteurs issus de la dégradation de la lignocellulose, et iii) du changement d'échelle. Ces travaux ont fait progresser de façon substantielle les connaissances du métabolisme de T. reesei en ce qui concerne la production de cellulases, et les modèles développés sont des outils d'aide rationnelle à la définition d'un procédé de production de cellulases intégré dans une bioraffinerie lignocellulosique
In the global energetic and climatic context, the high cost of the cellulolytic enzymes (cellulases) postpones the development of lignocellulosic biorefineries, dedicated to produce biofuels and chemical compounds from renewable vegetable feedstocks. The aim of this work was to measure and model the metabolism of the micro-organism Trichoderma reesei, in order to optimize the industrial protocol for the production of cellulase. This study was carried out using synthetic media representative of industrial ones. First, the stoichiometries of growth and protein production reactions were determined. Then, a kinetic study was conducted to precisely measure the specific rates of T. reesei at high induction of cellulase production. The resulting model was used to optimize the industrial production protocol. Finally the integration of this step in a lignocellulosic biorefinery was studied by determining the impacts on the metabolism of i) available sugar mixtures, ii) inhibitory compounds from lignocellulosic biomass degradation, and iii) scale-up. These results significantly contributed to improve the knowledge of T. reesei metabolism on cellulase production. The developed models are rational tools for the optimization of a cellulase production protocol suited to lignocellulosic biorefineries

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Zhou, Simeng. "Développement de prétraitements fongiques de biomasses lignocellulosiques en fermentation solide afin d'améliorer leurs transformations énergétiques." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4009.

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Abstract:

Le développement des bioraffineries lignocellulosiques représente une alternative durable aux ressources fossiles pour produire des biocarburants et constitue un enjeu majeur dans le contexte énergétique et environnemental mondial actuel. La production de bioénergies de deuxième génération nécessite obligatoirement un prétraitement physique, chimique, physicochimique ou biologique de la biomasse végétale. Cette première étape a pour objectif de déstructurer la matrice lignocellulosique afin d’améliorer les étapes suivantes d’hydrolyse enzymatique, tant pour la production de méthane que de sucres simples fermentescibles, issus à la fois des fractions cellulosiques et hémicellulosiques, pour la production de bioéthanol. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont eu pour objectif d’explorer la biodiversité des champignons filamenteux afin de sélectionner des souches performantes pour la Fermentation en Milieu Solide (FMS) de deux biomasses lignocellulosiques modèles (paille de blé et miscanthus) afin de faciliter leur conversion énergétique. Dans un premier temps, une nouvelle procédure originale de criblage moyen débit en FMS en microplaques « deep-well » a été mise au point et a permis de cribler 176 souches fongiques issues de la collection du Centre de Ressources CIRM-CF pour leur efficacité à prétraiter de la paille de blé. Les meilleures d’entre elles, 63 souches, ont également été criblées sur de la paille de miscanthus. Ce crible a permis de mettre en évidence plusieurs champignons d’intérêt dont les plus prometteurs ont été étudiés dans un second temps à l’échelle de bioréacteurs en colonnes de 250 ml
The development of lignocellulosic biorefineries represents a sustainable alternative to fossil fuels and constitutes a major challenge in the energy context and current global environment. Second generation bioenergy production necessarily requires a physical pre-treatment of plant biomass either chemical, physicochemical or biological. This first step aims at deconstructing the lignocellulosic matrix to improve the subsequent step of enzymatic hydrolysis, even for the production of methane or simple fermentable sugars from both cellulosic and hemicellulosic fractions for bioethanol production. The work carried out during this thesis aimed to explore the biodiversity of filamentous fungi to select efficient strains for the solid state fermentation (SSF) of two lignocellulosic biomass models (miscanthus and wheat straw) to facilitate their conversion to bioenergy.In a first part, a new original procedure of SSF screening using "deep-well" microplates was developed and was used to screen 176 fungal strains from the collection of the CIRM-CF Resource Centre for their effectiveness in wheat straw pretreatment. The best of them, 63 strains were also screened on miscanthus straw. This screening has enabled to highlight several fungi of interest, among them, the five most promising on wheat straw were studied in a second time to 250 ml bioreactor columns (three of these strains were also performing on miscanthus). The performances of the strains have been analyzed more finely considering critical criteria for evaluating the whole bioprocess such as the mass yields, the holocellulose preservation and the net yields of carbohydrates conversion

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Teffo-Bertaud, Frédérique. "Ozonation des lignines et des matériaux lignocellulosiques : étude qualitative et quantitative des sites précurseurs d'aldéhydes aromatiques." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2272.

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Abstract:

Les travaux menes sur la revalorisation chimique des lignocelluloses et des lignines industrielles ont eu pour objectif d'evaluer les potentialites de residus agricoles, forestiers et papetiers a liberer des sous-produits aromatiques sous l'action de l'ozone moleculaire. Une procedure d'ozonation adaptee au traitement de poudres vegetales, et favorables a la production d'aldehydes aromatiques a ete definie et appliquee a une diversite de materiaux (sciures de bois et d'ecorces de bois, graminees, chanvre, lin, lignines industrielles). La mise en uvre de techniques de caracterisation chimique specifiques aux lignocellulose a permis d'evaluer la composition polymerique et aromatique des materiaux etudies et notamment les teneurs en lignines (adl et klason), en monomeres gaiacylpropane (g) et syringylpropane (s) de type -o-4 des lignines natives par thioacidolyse, ainsi que celles des acides phenoliques (acides para-coumarique et ferulique) des complexes lignines - polysaccharides des graminees et quantifies apres hydrolyse alcaline. La nature et la distribution des sous-produits d'ozonation se sont revelees tres dependantes de la composition initiale des materiaux. Le traitement de sciures de bois (angiospermes dicotyledones et gymnospermes) ont conduit a la formation preponderante de vanilline et de syringaldehyde (0,025% en poids) etroitement liee a la perte monomerique (g et s) encourue. Le faible taux de formation met en cause la reactivite differente des structures aromatiques mais egalement l'accessibilite des sites precurseurs vis-a-vis de l'ozone. Le rendement de production a effet ete nettement ameliore apres traitement de lignines isolees. Le para-hydroxybenzaldehyde produit en grande quantite (0,12% en poids) apres ozonation des graminees est quant a lui principalement issu des acides phenoliques. Nous avons pu confirmer l'origine des ces sous-produits en etudiant la reactivite de molecules modeles representatives des structures aromatiques des lignocelluloses.

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Martinez, Thomas. "Les oomycètes microorganismes pathogènes de plantes : une nouvelle source de protéines pour l'utilisation des polymères lignocellulosiques." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30104.

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Abstract:

Les oomycètes représentent un groupe de microorganismes eucaryotes filamenteux distincts phylogénétiquement des champignons incluant de nombreuses espèces phytopathogènes. CBEL est une glycoprotéine pariétale de Phytophthora parasitica constituée d'une répétition de deux régions séparées par un linker. Chaque région protéique est constituée d'un domaine protéique de liaison à la cellulose (CBM1) et un motif PAN /Apple impliqué dans des interactions protéines-protéines ou protéines-polysaccharides. Cette étude doctorale porte sur la caractérisation de la protéine CBEL et plus particulièrement de ses CBM1s ainsi que sur l'évaluation et optimisation du potentiel de cette protéine à : (i) stimuler les défenses naturelles des plantes (ii) augmenter l'activité de glycosides hydrolases. Dans la première partie de ce travail doctoral différents tests visant à reproduire un traitement éliciteur externe sur plante entière ont pour cela été développés. Ces tests ont permis de mettre en évidence que formulée en présence de surfactants CBEL est capable d'induire diverses réponses de défense chez A. thaliana. Une production en masse de cette protéine a été réalisée dans la levure Pichia pastoris et la bactérie Escherichia coli dans l'optique d'une future application agronomique. Les protéines recombinantes CBELcol et CBELpic produite dans ces différents systèmes d'expression présentent des profils de glycosylation différents de celui de la protéine native CBELnat. Alors que ces protéines semblent se lier de manière identique à la cellulose les différents tests d'élicitation développés au cours de ce travail mettent en évidence des variations dans leur activité élicitrice suggérant que la nature des résidus glucidiques présents sur cette glycoprotéine peut avoir un impact sur sa capacité induire des réponses de défenses en application externe. Lors de la deuxième partie de ce travail de thèse la capacité de CBEL à interagir avec différents substrats cellulosiques a été caractérisée. Les résultats obtenus ont permis de montrer que CBEL se lie avec une haute affinité à la cellulose cristalline avicel et que la présence de CBM1 fonctionnels est nécessaire à cette interaction. De manière intéressante, le CBM1-1 et CBM1-2 ne semblent pas contribuer de manière égale à cette interaction. Par ailleurs la laison de CBEL à la cellulose induit des perturbations structurales sur le substrat et permet d'améliorer l'activité de la xylanase XynB de Talaromyces versatilis sur paille de blé. En outre une xylanase chimère possédant dans sa séquence le CBM1-1 de CBEL possède également une activité augmentée sur paille blé. L'ensemble de ces résultats met en évidence le potentiel de CBEL et de son CBM1-1 pour l'amélioration de l'activité de glycoside hydrolases utilisables par exemple en bioraffinerie. En dernier lieu un travail de caractérisation structurale de la protéine CBEL a également été entamé au cours de cette étude. L'enveloppe de la protéine CBEL en solution à notamment été déterminée par SAXS (Small Angle X-ray Scattering) et un modèle 3D de cette protéine a été obtenu
Oomycetes are fungal like microorganisms evolutionary distinct from true fungi that include pathogens of plants. CBEL is a cell wall glycoprotein isolated from the oomycete Phytophthora parasitica that is composed of two distinct regions linked by a threonine/proline rich linker. Each region owns a cellulose binding module (CBM1) and a PAN-Apple domain involved in protein-protein or proteins-polysaccharides interactions. Since CBEL is able to induce defense responses in numerous plant species, its use for the development of products able to protect crops has been envisaged. For this purpose we analysed the effect of an external CBEL treatment on plants. We found that in the presence of surfactants CBEL is able to induce cytosolic calcium changes, defense gene expression, and cell death on A. thaliana. CBEL application for crop protection requires the development of economically reliable production processes. In the case of proteinaceous elicitors, an attractive strategy to obtain large amount of elicitors is to express them in heterologous hosts such as bacteria or yeasts. CBELcol and CBELpic were produced respectively in E. coli and in P. pastoris. CBELcol is unglycosylated whereas CBELpic displays a glycosylation profile distinct from the native protein (CBELnat). We found that all these proteins are able to bind crystalline cellulose. On the other side we found that the elicitor activity of CBELpic is distinct from CBELnat and CBELcol suggesting that the glycosylation on CBEL can have an impact on its ability to induce plant defense responses after external treatment on A. thaliana. In the second part of this work the two CBMs (1-1 and 1-2) that form part of CBEL have been submitted to detailed characterization, first to better quantify their interaction with cellulose and second to determine whether these CBMs can be useful for biotechnological applications, such as biomass hydrolysis. A variety of biophysical techniques were used to study the interaction of the CBMs with various substrates and the data obtained clearly indicate that CBEL's CBM1-1 exhibits much greater cellulose binding ability than CBM1-2. Engineering of the family 11 xylanase from Talaromyces versatilis (TvXynB), an enzyme that naturally bears a family 1 CBM, has produced two variants. The first one lacks a CBM, whereas the second contains the CBEL CBM1-1 in the place of the natural CBM1. The study of these enzymes has revealed that wild type TvXynB binds to cellulose, probably via its CBM1, and that the substitution of its CBM by oomycetal CBM1-1 does not affect its activity on this substrate. Moreover, the presence of CBEL during the hydrolysis of wheat straw actually potentiates the action of TvXynB, a result that is consistent with the hypothesis that CBM1-1 can alter cellulose surface fibres rather like some other members of CBM family 1

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Malek, Hassan. "Essais de modification de la structure chimique de matériaux lignocellulosiques naturel : étude des interactions sels d'ammonium-bois." Nancy 1, 1991. http://www.theses.fr/1991NAN10030.

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Abstract:

Des réactions d'estérification du liège à l'état de particules sont effectuées avec de forts taux de fixation (acetylation, benzoylation). Le liège modifié chimiquement témoigne d'une meilleure résistance à l'attaque des champignons que le liège naturel. L'étude des interactions entre le bois et les sels d'ammonium à chaine grasse met en évidence une résistance remarquable au lessivage; celle-ci permet d'obtenir une protection de longue durée contre les agressions biologiques sur le bois. La structure du cation ammonium, la nature de l'anion antagoniste, la teneur en sel du bain de traitement, la nature du bois, sont autant d'éléments qui influent sur la quantité de sel d'ammonium qui se lie au bois et qui reste liée après lessivage

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Mogni, Assad. "Fractionnement des complexes lignine-polysaccharides issus de différentes biomasses lignocellulosiques par extrusion bi-vis et séparation chromatographique." Thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://www.theses.fr/2015INPT0099/document.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux est de développer une nouvelle voie de valorisation de différents coproduits agricoles et forestiers. L’étude s’est focalisée sur l’étape de séparation entre les hémicelluloses et les lignines contenues dans des extraits aqueux obtenus par extrusion bi-vis. La technologie bi-vis du fait de sa modularité a été choisie pour évaluer différentes conditions d’extraction. Les essais ont été menés afin de mettre en évidence l’influence des effets mécanique, thermique et chimique sur l’extraction des hémicelluloses à partir des différentes matrices végétales étudiées. Les travaux ont été conduits soit en conditions hydrothermales, eau sous pression et haute température, soit en conditions faiblement alcalines pour extraire des molécules les plus natives possibles. Ceci a permis d’identifier les conditions d’extraction les plus favorables en fonction des caractéristiques de chacune des biomasses. Dans un second temps, les extraits obtenus, contenants des hémicelluloses et des composés phénoliques, ont été purifiés au moyen de méthode de fixation sur résines d’échange d’ions et d’adsorption. Les travaux se sont focalisés sur la compréhension des mécanismes de fixation des molécules avec des solutions modèles contenant un ou plusieurs solutés. La cinétique et les isothermes d’échanges ont été évaluées pour l’acide férulique, l’acide coumarique et la lignine. Les résultats ont ensuite été comparés à ceux obtenus avec les extraits alcalins. Cette étude a permis d’identifier les mécanismes d’échanges qui interviennent lors de la séparation des complexes lignine-polysaccharides
The objective of this work is to validate a new way of valuing various agricultural and forestry coproducts. Study was devoted on the separation of lignin and hemicelluloses contained in extracts obtained by twin-screw extrusion. Twin-screw technology has been chosen to evaluate different extraction conditions. Trial conditions have been adopted in order to highlight the influence of mechanical, thermal and chemical effects on the extraction performances for various plant matrices. Efforts have been made to give priority to mild extraction conditions in the interest of preserving the integrity of the extracted polymers and limiting the environmental impact. Thus hydro-thermal extraction tests without chemical solvents were compared to more conventional alkaline extraction to evaluate their efficiency. This identified the most favorable extraction conditions according to the characteristics of each biomass. The extracts, with hemicelluloses and phenolic compounds, were purified with ion exchange and adsorption resins. Work focused on mechanisms fixations characterization with model solutions conditions containing one or several molecules. Kinetic and isotherm were determined for lignin, coumaric acid and ferulic acid. Then, results were compared to results obtained with the extracts. This study allowed to identify the mechanisms involved in the separation of the lignin-carbohydrates complex

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Ghorbel, Amina. "Flottation réactive à l'ozone : impacts sur les qualités papetières, procédés, fibres et effluents des suspensions de fibres lignocellulosiques." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI042.

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Abstract:

L’objectif de cette étude est d’accroître les connaissances de l’effet de l’ozone introduit comme gaz réactif dans le procédé de flottation sur les performances du désencrage de papiers imprimés ainsi que sur les propriétés papetières des fibres cellulosiques recyclées (propriétés physiques et optiques, aptitude papetière). Des essais à forte dose d’ozone (2,97% par rapport à la masse de fibres) ont été investigués et conduits dans une cellule de flottation pilote de laboratoire (15 L). Plusieurs mélanges de papiers récupérés ont été étudiés : (i) un mélange 50%/50% magazines/journaux, (ii) deux mélanges modèles à base de fibres vierges sans bois (taux de lignine inférieure à 15%) pour limiter l’effet du jaunissement des fibres lignifiées, et (iii) un mélange industriel sans bois composé de 90% de papiers de bureaux et 10% de magazines. L’eau du réseau et une eau de procédé modèle ont été utilisées pour diluer les fibres avant désencrage. Pour une meilleure compréhension de la réactivité de l’ozone, des essais ont également été conduits sur les deux types d’eaux, en l’absence de fibre. Les principaux avantages du procédé de flottation réactive à l'ozone sont (1) la forte réduction de la DCO soluble dans les effluents jusqu’à 63% par rapport à la flottation à l’air dans le cas d’essais avec des papiers industriels, en utilisant une eau de procédé modèle, (2) l’augmentation du rendement en fibres de 1 point et (3) une conservation ou amélioration des propriétés papetières des fibres recyclées. L’ozone réagit préférentiellement avec les contaminants solubles de sorte que les fibres ne sont pas affectées.Ce procédé est tout à fait adapté au désencrage de papiers imprimés sans bois
The objective of this study is to broaden the knowledge about the effect of ozone, when introduced as a reactive gas in the flotation cell, on the deinking performance of printed papers as well as on the papermaking properties of recycled cellulosic fibers (physical and optical properties, papermaking ability). Trials, with high ozone dose (2.97% ozone/fibers w/w), have been investigated and conducted in a laboratory flotation cell pilot (15 L). Several mixtures of recovered papers have been studied: (i) an industrial mix made of 50%/50% magazines/newspapers, (ii) two wood-free recovered lignocellulosic fiber pulp models (lignin content lower than 15%) to limit the yellowing effect of lignified fibers, and (iii) a wood-free industrial pulp mixture composed of 90% office papers and 10% magazines. Tap water and model process water have been used to dilute the fibers before deinking. For a better understanding of the ozone reactivity, experiments have been also conducted on both types of waters in the absence of fiber. The main benefits of the ozone reactive flotation process are (1) the strong reduction of the effluent soluble COD of about 63% compared to air flotation in the case of the industrial pulp mixture deinking using the model process water, (2) the increase of the fiber yield by 1 point and (3) the preservation or the improvement of the papermaking properties of the recycled fibers. Ozone preferentially reacts with soluble contaminants, so that fibers and pulp papermaking properties are not affected. This process is utterly suitable for the deinking of wood-free papers

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Boizi, Elloe Martin. "Co-valorisation de déchets lignocellulosiques en tant qu'adsorbants appliqués en dépollution aqueuse et production de chaleur par combustion." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1246.

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Abstract:

Les charbons actifs sont des matières carbonées ayant subi un traitement chimique et/ou physique spécifique leur conférant une porosité très développée, et par conséquent un certain pouvoir adsorbant. Le modèle industriel de production de charbons actifs passe nécessairement par une phase dite d'activation qui demande un investissement lourd engendré non seulement par la complexité des installations mais aussi par la spécificité des procédés. L’étude consiste à utiliser des matières premières peu onéreuses (résidus d'exploitations agricoles, taillis à courte rotation) pour la production de charbons ayant des propriétés requises pour une application en traitement d'eau usée et cela sans recours aux procédés d'activation. Afin de palier à une moindre efficacité par rapport aux charbons actifs commerciaux et dans un souci de rendre la filière bien plus attractive, la faisabilité de la dégradation thermique des polluants, associée à celle d'une récupération de l'énergie des charbons ont été étudiées. Des charbons végétaux sont produits par pyrolyse conventionnelle simple. Une étude de l'influence des paramètres de traitement a été réalisée, en vue d'une maximisation de la capacité des produits à adsorber des polluants aqueux. Le pouvoir adsorbant de ces matières carbonées activées (MCA) obtenues, est caractérisé par la surface spécifique et les indices (d'adsorption) d'iode et de bleu de méthylène. Des tests d'abattement de polluants modèles ou réels ont permis d'estimer les performances des MCA en dépollution d'effluents réels. Les résultats obtenus montrent que les charbons de bois, produits par pyrolyse conventionnelle ont des performances approximativement moitié de celles des charbons actifs commerciaux destinés au traitement en milieu aqueux. La co-valorisation par combustion des MCA consiste à incinérer les polluants pièges via un mélange tri-phasique solide/liquide/gaz (mousse chargée en charbon pollué). L'énergie ainsi générée peut être utilisée à d'autres fins. Les essais réalisés dans ce sens ont permis d'atteindre des niveaux élevés de solide dans la mousse et une destruction quasi-totale des polluants adsorbés. Les approches économiques réalisées à partir d'étude de cas réels, aussi bien pour la production que pour l'utilisation des MCA (en dépollution et génération d'énergie), affichent des résultats prometteurs.

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Bardot, Fanny. "Modification de lignines issues de la fabrication des pâtes lignocellulosiques en vue de leur incorporation dans des formulations d'encres." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI100.

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Abstract:

L’originalité de ce travail est d’utiliser de la lignine, une macromolécule aromatique extraite de la biomasse lignocellulosique, en remplacement de résines pétrosourcées pour la formulation d’encres à destination de l’emballage alimentaire. Différentes modifications chimiques ont été réalisées sur des lignines commerciales afin de les rendre compatibles avec les composants utilisés dans la formulation des encres. Les réactifs et les procédés mis en place ont été choisis afin de limiter l’impact environnemental sur l’ensemble de la chaîne de valeur. Les modifications chimiques ont été mesurées par différentes techniques analytiques telles que la GPC SEC pour la distribution des masses molaires et la spectrométrie RMN et FTIR pour la mesure des groupements fonctionnels de la lignine. Les propriétés des encres obtenues ont été caractérisées par des mesures rhéologiques et colorimétriques (système CIE L*a*b*) sur des essais d’impression. Parmi les résultats notables, des changements au niveau de l’équilibre hydrophile/hydrophobe ont été particulièrement remarqués. Qui plus est, les encres à base de lignines modifiées chimiquement ont permis une amélioration du gamut de couleur par rapport à celles contenant de la lignine brute. A l’issue de ces travaux, deux applications ont été proposées Des encres biosourcées à base de lignine qui répondent à la majorité des exigences industrielles ont été formulées. De plus, une formule d’enduction à base de lignine modifiée améliorant les propriétés barrières des papiers recyclés a été développée avec succès
The originality of this work is to use lignin, an aromatic macromolecule from lignocellulosic biomass, in replacement of petroleum-based resins for the formulation of inks for food contact packaging applications. Different chemical modifications were carried out on commercial lignins, in order to make them compatible with the ink components. Used reagents and processes were chosen in order to limit the environmental impact of the whole value chain. Chemical modifications were monitored by several analytical techniques such as GPC SEC for the molar mass distribution and NMR and FTIR spectrometry for the monitoring of lignin functional groups. Ink properties were characterized by rheological and colorimetric (CIE L*a*b* system) measurements on printed samples. Among the significant results, changes in hydrophilic/hydrophobic balance were particularly noticed. Furthermore, the colour gamut of modified lignin-based inks was enhanced, compared to the one of unmodified lignin-based inks. Two applications emerged from this work: (1) formulation of lignin-based bio-sourced inks, which meet most of the industrial requirements, and (2), development of a modified lignin-based coating which improved barrier properties of recycled paperboard

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Akpa-Vinceslas, Marthe. "Activité cellulolytique liée au tube digestif d'Eisenia fetida andrei. Impact sur la dynamique de la matière organique de déchets lignocellulosiques." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES030.

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Abstract:

L'étude a permis de mettre en évidence une activité cellulolytique libre dans le tube digestif du lombricien Eisenia fetida andrei. Le système enzymatique complet d'hydrolyse de la cellulose y est présent. A l'aide de cultures organotypiques, il est montré que cette activité relève d'une synergie entre enzymes tissulaires et microbiennes et que les protozoaires ciliés inféodés au tube digestif n'ont pas de rôle dans cette activité. Des bactéries cellulolytiques et des bactéries ligninolytiques ont été isolées à partir du contenu du tube digestif. L'observation au microscope électronique à balayage a permis d'apprécier in situ les variations des communautés microbiennes dans les différentes parties du tube digestif et de révéler plus particulièrement l'existence de kystes de ciliés et de microorganismes filamenteux probablement autochtones. D'autre part, l'incubation de déchets lignocellulosiques en présence de la microflore hétérogene du tube digestif a montré un taux de delignification variant de 5 à 16%. Enfin, une étude en microcosmes au laboratoire sur une période de 10 mois a permis d'analyser l'impact des activités cellulolytiques et ligninolytiques liées à la présence des vers et à l'interaction avec les microorganismes sur l'évolution de la matière organique de déchets lignocellulosiques d'érable compostés ou vermicompostés. Dans une première phase, la matière organique totale et les polysaccharides totaux subissent une dégradation relativement rapide. Les aromatiques totaux et la lignine ne se dégradent qu'après un mois de compostage. L'analyse en spectrométrie 13C CPMAS RMN du solide montre qu'une meilleure ligninolyse se réalise dans le vermicompost comparativement au compost simple, ce que ne peut révéler les dosages chimiques classiques. En effet dans la phase finale, un phénomène de polycondensation et/ou de néosynthèse se met en place, les deux types de compost évoluant différemment. Un enrichissement plus net en produits de polycondensation et en polysaccharides, qui s'accompagne toutefois d'un taux d'aromaticité plus faible, a été mis en évidence dans le vermicompost. Ces résultats sont interprétés comme un stade plus avancé dans le processus d'humification, reflet du mutualisme entre vers et microorganismes.

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Girard, Philippe. "Utilisation énergétique par voies thermochimiques des déchets lignocellulosiques : outils méthodologiques d'aide à la décision cas des pays d'Asie du Sud-Est." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD788.

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Abstract:

Les pays tropicaux ont une économie fortement dépendante des agro-industries et des industries du bois. Ces industries génèrent des volumes importants de déchets mal valorisés avec des conséquences sur l'environnement non négligeables. Parallèlement, leurs besoins énergétiques sont souvent mal satisfaits par les énergies et procédés conventionnels. L'utilisation rationnelle de ces déchets par l'intermédiaire de technologies existantes devrait permettre aux pays tropicaux et à leurs industries de se garantir un approvisionnement compétitif. Le travail poursuivi a consiste à mettre au point une procédure rapide de choix technologiques pour la production d'énergie à partir de déchets lignocellulosiques dans le contexte d'innovation technologique des pays tropicaux. Le premier chapitre a permis de situer ce travail dans son contexte. Il a montré que ces industries sont à l'origine d'un gisement d'énergie primaire renouvelable important. Il a également mis en évidence que du fait d'une croissance économique très soutenue, le secteur énergétique est très déséquilibré. Le chapitre 2 présente les voies de conversion thermochimique de la biomasse. Elles sont susceptibles à la fois de satisfaire la demande en énergie finale des utilisateurs et de s'adapter aux spécifications imposées par les matières premières. La diversité des techniques développées met l'utilisateur face à un problème de choix, à réaliser parmi des solutions concurrentes et alternatives. Ce choix constitue un verrou important au développement des technologies de conversion de la biomasse. Le chapitre 3 propose un outil d'aide à la décision adapté au contexte des pays tropicaux. Des critères d'ordre technique et micro-économique, mais aussi macro-économique, ont été retenus. La mise en application informatique de cette méthode a été réalisée sur tableur. Les résultats obtenus sont discutés et validés à partir projets mis en place et audités dans le cadre des opérations de démonstration soutenus par l'Union Européenne en ASEAN.

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Lachaux, Clea. "Remaniement du métabolisme carboné central microbien pour une conversion des sucres lignocellulosiques en acide glycolique avec une conservation optimale du carbone." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0083.

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Abstract:

L’acide glycolique (AG) est synthétisé à l’échelle industrielle à partir de formaldéhyde toxique dont toute trace est interdite dans les produits cosmétiques et médicaux. Sa production par fermentation microbienne présente un grand intérêt industriel. La lignocellulose est la source de carbone renouvelable la plus abondante sur terre, son hydrolyse libère principalement des hexoses (i.e D-glucose) et des pentoses (i.e D-xylose,L-arabinose). Les procédés microbiens de valorisation de la lignocellulose pour la production d’AG existants requièrent la combinaison de voies métaboliques optimisées pour l’assimilation des pentoses ou des hexoses. Conformément aux principes d’ingénierie métabolique les rendements de ces voies ont été maximisés en augmentant le flux vers l’AG et en réduisant la formation de sous-produits. Étonnement, aucune de ses études ne considère la production de CO2 comme une perte de carbone majeure pour la production. Nous proposons de développer une nouvelle voie métabolique cyclique qui se démarque des procédés existants par sa capacité à convertir l’ensemble des sucres lignocellulosiques, avec la volonté de réduire l’émission de CO2. Cette thèse présente la conception et l’évaluation de deux approches répondant à cet objectif. La première approche repose sur l’utilisation de la voie synthétique ‘xylulose-1P’ (Xu1P) de conversion du D-xylose en AG (Alkim et al., 2015, 2016; Cam et al., 2016). Les pentoses (C5) et hexoses (C6) sont naturellement convertis dans E. coli en D-xylulose-5P (Xu5P) par la voie des pentoses phosphate (PP). L’expression d’une mutase ou phosphatase active sur le Xu5P rendrait la voie Xu1P accessible au D-glucose et L-arabinose. 7 phosphatases et 3 mutases bactériennes et levuriennes candidates ont été sélectionnées à cet effet. La deuxième approche présentée est entièrement originale. Le D-ribulose-5P (Ribu5P) est un métabolite commun au catabolisme des C5 et C6 dans E.coli , au même titre que le Xu5P. Nous avons identifié trois enzymes clefs ayant le potentiel de former une nouvelle voie de production d’AG à partir de Ru5P et ainsi valoriser les C5 et C6. Le métabolisme d’E.coli a été remanié pour s’affranchir de l’étape de décarboxylation du pyruvate et limiter la perte de carbone sous forme de CO2. Le rendement théorique maximal est de 3 mol d’AG par mol d’hexoses et 2,5 mol d’AG par mol de pentoses, il s’agit des plus hauts rendements rapportés à ce jour. L’évaluation de la faisabilité de ces deux approches a été réalisée sur la base de tests enzymatiques in vitro et de screening fonctionnels in vivo par test de croissance. La mesure de la croissance permet dans ce cas d’apprécier la capacité des enzymes étudiées à rediriger le flux de carbone vers l’AG. La deuxième approche a conduit à la conception d’une souche productrice qui a été caractérisée, nous avons démontré la production d’AG à partir de D-glucose (0,34 g/l) et D-xylose (0,4 g/L). Les suivis de croissance, l’analyse de l’endométabolome et de l’exométabolome et la réalisation d’un bilan carbone ont permis d’identifier les éléments limitants. Ces connaissances sont essentielles au développement d’un procédé de production d’AG valorisant de façon optimale l’ensemble des sucres lignocellulosiques
On an industrial scale, glycolic acid is produced from formaldehyde of which, due to its high toxicity, no traces are allowed in the end products destined for medical or cosmetic applications. Because of this reason, amongst others, its production by microbial fermentation of renewable carbon sources is of great industrial interest. Lignocellose is the most abundant, renewable carbon source on this planet and its hydrolysis yields mainly hexoses (i.e.D-glucose) and pentoses (i.e.D-xylose,L-arabinose). Hence, the existing microbial processes for the valorization of lignocellulose by the production of glycolic acid require the combination of metabolic pathways, optimised for the assimilation of pentoses and hexoses. Following the principles of metabolic engineering, production yields have been maximized by the combining an increased flux towards the production of glycolic acid with a reduction of by-product formation. Surprisingly, none of these studies consider the significant loss of carbon via the production of CO2. The here-proposed novel metabolic pathway distinguishes itself from the existing processes by its capacity to convert all lignocellulosic sugars whilst reducing CO2 emissions. The development and evaluation of two such approaches is presented in this PhD. The first approach uses the synthetic ‘xylulose-1-P’ (Xu1P) pathway for the conversion of D-glucose to glycolic acid (Alkim et al., 2015, 2016; Cam et al., 2016). The pentoses (C5) and hexoses (C6) are naturally converted by E. coli into D-xylulose-5P through the pentose phosphate pathway (PP). By expressing a mutase or phosphatase active on D-xylulose-5, the Xu1P pathway is opened up to Dglucose and L-arabinose. To this end, 7 phosphatases and 3 bacterial/yeast mutases have been selected as candidates. The second approach is completely novel and starts from D-ribulose-5P which is, much like D-xylulose-5P, a common metabolite in the C5 and C6 catabolism of E.coli. Three key enzymes have been identified to constitute a new metabolic pathway for the production of glycolic acid from Dribulose-5P and thereby valorize the C5 and C6 sugars. E.coli’s metabolism has been modified to avoid puyruvate decarboxylation and loss of carbon as CO2. The maximal theoretical yield is the highest reported so far with 3 and 2.5 mol of glycolic acid produced per mol of hexoses and pentoses respectively. The feasibility of both approached has been tested by in vitro enzymatic tests and through in vivo functional screening during growth essays. The enzymes’ capacity to redirect the carbon flux towards glycolic acid production could be evaluated by measuring growth. The second approach led to the development and characterization of a strain producing 0.34g/L and 0.4g/L of glycolic acid from Dglucose and D-xylose respectively. Follow-up of the growth, the endo- and exometabolome analysis and carbon mass balancing allowed to identify some bottlenecks which should be adressed by advanced engineering of the host metabolism to obtain a fermentation process in which glycolic acid production and growth are decoupled. Such biotechnological process has the potential to achieve yields superior to those reported for other existing processes and thereby assure an optimal valorization of all lignocellulosic sugars

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LARGITTE, LUCIE. "Preparation et caracterisation de charbons actifs issus de trois precurseurs lignocellulosiques : _ coques de dende, _ graines de goyave _ et ecorces d'amande tropicale." Paris 6, 2000. http://www.theses.fr/2000PA066264.

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Abstract:

Des charbons actifs ont ete prepares a partir de precurseurs lignocellulosiques tropicaux : - graines de goyave (psidium guajava l. ) - coques de dende (acrocomia karukerana) - et ecorces d'amande (terminalia catappa l. ) le processus de fabrication comporte deux etapes. La premiere est une etape de carbonisation. Elle s'est realisee a 800\c sous atmosphere d'azote. Elle a permis d'obtenir un charbon plus ou moins organise en fonction du type du precurseur de depart, riche en carbone et de porosite etroite. La seconde est l'etape d'activation. Elle consiste a faire passer un flux de gaz oxydant sur le charbon afin de supprimer du carbone et de permettre la creation d'une porosite nouvelle ou de reveler la porosite existante. L'activation a ete menee a 800\c en utilisant le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. La texture des charbons actifs a ete etudiee au microscope electronique a balayage, par adsorptiometrie et par diffusion x aux petits angles. Que l'activation soit menee sous dioxyde de carbone ou sous vapeur d'eau, les trois types de charbons actifs restent essentiellement micro poreux. Cependant, le developpement de leur meso porosite varie en fonction du type de charbon actif ou du gaz oxydant utilise. Sous vapeur d'eau, les trois charbons actifs reussissent un developpement optimal de leur meso porosite (des trois charbons actifs, le charbon d'ecorces d'amande est celui qui developpe la porosite moindre). Sous dioxyde de carbone, seul le charbon actif de graines de goyave presente un developpement optimal de sa meso porosite, la meso porosite du charbon actif de coques de dende est moyenne, celle du charbon actif d'ecorces d'amande est quasi inexistante. Ces charbons actifs de laboratoire ont des proprietes d'adsorption tres voisines de celles des charbons actifs commerciaux. Or, les charbons actifs sont utilises dans le cadre de l'epuration des atmospheres polluees et des eaux usees. La prochaine etape de ce travail consistera a utiliser ces charbons actifs de maniere concrete, a les tester dans des atmospheres ou des eaux polluees.

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Padovani, Justine. "Développement d'une chaine de traitement d’images pour relier la morphologie de fibres lignocellulosiques aux propriétés de composites thermoplastiques à fibres courtes." Thesis, Reims, 2019. http://www.theses.fr/2019REIMS046.

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Abstract:

L’objectif global de cette thèse est de relier la morphologie des fibres lignocellulosiques aux propriétés fonctionnelles des composites thermoplastiques. Un premier axe de travail a consisté à identifier l’impact du procédé de transformation des fibres sur leurs propriétés finales, en particulier sur leur morphologie. Le second axe a concerné l’étude des liens entre les propriétés des fibres avec les propriétés mécaniques fonctionnelles des composites.Un traitement hydromécanique appliqué à des fibres de chanvre nous a fourni des lots d’échantillons contrastés en termes de morphologie et propriétés physicochimiques. Nous avons généré de la fibrillation, et la nanoindentation a montré une perte de propriétés mécaniques pariétales. Ces propriétés sont fortement corrélées au taux de cristallinité de la cellulose et aux teneurs en 3 monosaccharides : rhamnose, galactose et mannose. Le développement d’une chaine de traitement et d’analyse d’images a permis de quantifier les caractéristiques de taille, de forme et de complexité structurale des fibres à l’échelle des populations. Les caractéristiques morphologiques ont été suivies dans les composites injectés avec ou sans anhydride maléique. Les caractéristiques des mélanges et des composites ont été explorées. Deux rapports de forme (L/D) des fibres ont été distingués (avec et sans fibrillation) et ont été injectés dans des modèles de micromécanique pour évaluer l’influence des fibrillations sur la prédiction du module de Young des composites. À l’échelle du composite la contribution des fibrilles reste très modérée même si la description morphologique individuelle et de population des fibres est significativement améliorée
The global objective of this thesis is to link the morphology of linocellulosic fibres to the functional properties of composites. A first area of work consisted in identifying the impact of the fibre transformation process on its final properties, in particular on its morphology. The second axis concerned the study of the links between the properties of fibres and the functional mechanical properties of composites.A hydromechanical treatment applied to hemp fibres provided us with contrasting batches in terms of morphology and physicochemical properties. We generated fibrillation, and nanoindentation showed a loss of parietal mechanical properties. These properties are strongly correlated to the crystallinity rate of cellulose and to the contents of 3 oses: rhamnose, galactose and mannose. The development of an image processing and analysis chain has made it possible to quantify the size, shape and structural complexity of fibres at the population level. Morphological characteristics were monitored in composites injected with or without maleic anhydride. The characteristics of mixtures and composites have been explored. Two fibre aspect ratios (L/D) were distinguished (with and without fibrillation) and injected into micromechanical models to assess the influence of fibrillation on the prediction of the Young's modulus of composites. At the composite level, the contribution of fibrils remains very moderate, although the individual morphological and population description of the fibres has been significantly improved

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Simon, Caroline. "Copolymères à base de tannins et déchets lignocellulosiques avec des matériaux synthétiques en substitution des sels de chrome pour applications en flexibilité." Nancy 1, 2002. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2002_0226_SIMON.pdf.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de formuler de nouveaux agents de tannage, respectueux de l'environnement, en substitution partielle et totale des sels de chrome pour le tannage du cuir par mise au point de copolymères de tannins et déchets lignocellulosiques associés à des matériaux synthétiques. L'utilisation de l'acide acrylique copolymérisé avec les matériaux naturels a conduit à des résultats relativement satisfaisants dans le cas du retannage de peaux déjà prétannées au chrome. Dans la deuxième partie du travail, des substitutions partielles et totales des sels de chrome par utilisation de tannins végétaux corréagis avec des résines MUF nouvelles se sont avérées très performantes. De nouveaux systèmes d'analyse des cuirs ont été développés et comparés aux systèmes d'analyses classiques de l'industrie du cuir : Résonance Paramagnétique Electronique et Analyse Thermomécanique. Les formulations les plus performantes ont été isolées et testées dans une tannerie industrielle
The purpose of this study was to formulate new leather tanning agents, non toxic environment-friendly products for partial or total chrome substitution by the use of copolymers of tannins and waste lignocellulosic materials with synthetic materials. The use of acrylic acid copolymerized with natural materials gave acceptable results in the case of retanning application with pelts pretanned with chrome. In the second part of the work, partial and total substitutions of chromium salts by the use of vegetal tannins coreacted with new MUF resins were definitely very successful. New leather analysis techniques have been developed and compared with the classical analysis systems well-known in the leather tannin industry : Electronic Spin Resonance (ESR) and Thermomechanical Analysis (TMA). A new method to determine the leather shrinkage temperature based on TMA has been successful developed

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Motte, Jean-Charles. "Digestion anaérobie par voie sèche de résidus lignocellulosiques : Etude dynamique des relations entre paramètres de procédés, caractéristiques du substrat et écosystème microbien." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20123/document.

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Abstract:

L'optimisation de la digestion anaérobie par voie sèche est actuellement limitée par un manque de connaissances fondamentales. En particulier, les effets des principaux paramètres de procédé sur la dynamique réactionnelle sont peu connus en digestion sèche : teneur en eau, propriétés du substrat ou taux d'inoculation. Ces conditions opératoires ont des conséquences importantes à l'échelle des micro-organismes par la modification des conditions environnementales locales. Si la relation entre les propriétés des substrats lignocellulosiques et l'activité de la biomasse microbienne est au cœur de la dynamique réactionnelle, elle reste très peu prise en compte lors de l'ajustement des conditions opératoires. Ce travail vise à comprendre l'impact des paramètres de procédé (teneur en eau, caractéristiques du substrat, taux d'inoculation) sur le développement, la structuration et l'activité des micro-organismes au cours de la digestion sèche de substrats lignocellulosiques, en vue de maitriser le procédé dans son ensemble. La stratégie retenue a consisté à suivre la dégradation de la paille de blé, modèle des résidus agricoles méthanisables, en réacteurs discontinus faiblement inoculés. Quatre séries d'expériences ont été mises en place pour : i) comprendre comment les paramètres de procédés impactent les réactions, ii) étudier le comportement métabolique des micro-organismes à faibles teneurs en eau, iii) déterminer comment les communautés microbiennes se spécialisent selon l'évolution des caractéristiques du substrat au cours de sa dégradation, et enfin iv) valider les résultats par un taux d'inoculation moins contraignant. Tout d'abord, le criblage des principaux paramètres de procédés (teneur en matières sèches, taille des particules et taux d'inoculation) a montré une évolution progressive de leurs effets au cours de l'avancement de la réaction, sur les processus de digestion. Ensuite, l‘étude de la fermentation en voie sèche a permis de montrer, qu'en présence d'eau libre, l'augmentation de la siccité n'impacte pas le métabolisme microbien, mais modifie les équilibres entre les communautés microbiennes. Le recours à un protocole de compartimentation de la biomasse microbienne spécialement développé dans cette thèse a mis en évidence une spécialisation forte et progressive des communautés microbiennes associées à l'hydrolyse du substrat, au cours de sa dégradation. Des observations par microscopie électronique à transmission indiquent que cette modification coïncide avec la dégradation progressive des tissus de la paille en fonction de leur degré de lignification. La mise en évidence de barrières physiques, récalcitrantes à la biodégradation et rarement décrites dans le contexte de la méthanisation, indique que l'accessibilité du substrat est le paramètre principal limitant la réaction. Ces informations suggèrent que le broyage du substrat est un prétraitement de choix en digestion sèche. Cependant, une dernière expérience a montré qu'en voie sèche, un broyage fin limite les gains de performances du procédé par une augmentation des risques d'acidification des digesteurs
Nowadays, optimization of solid-state anaerobic digestion is limited by a lack of fundamental knowledge. In particular, the effects of the main process parameters, such as water content, substrate property or inoculation rate, on the reaction dynamics are poorly understood in solid-state anaerobic digestion. In fact, process parameters have consequences at microbial scale by the modification of the local environmental conditions. Nevertheless, even if the relationship between the lignocellulosic substrate characteristics and the microbial activity is a keystone of the reaction dynamics, it is rarely considered for the selection of operating conditions.This work aims to understand the influence of process parameters (total solid content, substrate characteristics, and inoculation ratio) on the microbial development, compartmentation and activity in order to optimize dry anaerobic digestion of lignocellulosic substrate. The selected strategy consisted in following wheat straw biodegradation, which is a model of agricultural wastes available for anaerobic digestion, in low inoculated batch reactors. Four series of experiment have been established to: i) understand the impact of process parameters on the reaction, ii) study the metabolic behavior of microorganisms face to low water content, iii) evaluate the relationship between substrate characteristics and modification of microbial communities and finally iv) validate results by less restricting inoculation rate.First, a screening of solid-state process parameters (total solid content, particle size and inoculation rate) showed a progressive change of their effect on digestion process during the reaction progress. Then, the study of dry fermentation indicated that, when water is free within the media, increasing total solid content has a low impact on the microbial metabolism, but modifies equilibriums between microbial communities. Based on a protocol developed to investigate the biomass compartmentation, we enlightened a strong and progressive specialization of the microbial communities associated to substrate hydrolysis during its biodegradation. Observations using transmission electronic microscopy indicated that this modification corresponds to a progressive degradation of the straw tissues depending on their lignification degree. Furthermore, the identification of physical barriers, rarely described in anaerobic digestion, suggests that substrate accessibility is the main parameter limiting the reaction. This information suggests that substrate milling can be theoretically a good pretreatment to improve dry anaerobic digestion. However, a last experiment showed that fine milling limits the process performances by a higher risk of acidification in digesters

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Pintiaux, Thibaud. "Study of a high-pressure uniaxial thermocompression process for the molding of natural lignocellulosic materials." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14259/1/pintiaux_partie_1_sur_2.pdf.

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Abstract:

This thesis work objective is the study of a novel forming process for the production of agromaterials: a high-pressure uniaxial thermocompression process for the molding of natural lignocellulosic materials, without pretreatment or binders. The first chapter is the state-of-the-art of « self-bonded » lignocellulosic materials as defined in the domain of wood-based panels. It comprises the study of the effect of the operating conditions even though reported pressures are much lower than the intended pressure in our study: the influence of the biomass type, the use of steam pretreatment and the fibers modification during processing. Data from closely related scientific domains are compared in order to discuss about the possible mechanisms of cohesion. A short technological part describes the process and its evolution over the prototyping steps in this work. Some limits are reported in particular about the major influence of the technological capability on the exploratory field and on the results. At first, cellulose is chosen as a model polymer. A method is developed in order to study the influence of the operating conditions on the compacted materials’ mechanical properties. Pressure has a limited effect above 100 MPa, the molding time has no significant effect (it can be reduced to 3 seconds) and a minimum of moisture content is necessary. Temperature is the most impacting factor and is correlated with higher mechanical properties, higher density and lower moisture uptake of the specimens as well as to a significant decrease of interparticular space on the surface. At 8% moisture and 200°C, steam accumulates in the core of the material which leads to the delamination of the samples. The moisture / temperature couple (0-8% and 175-250°C) is thus specifically studied; above 225°C the effect of delamination is decreased. The best mechanical properties are obtained at 2% and 250°C: 31/70 MPa of stress at break in tensile/bending and 2 and 8 GPa for the corresponding moduli. The structure / property relationship is discussed thanks to the data obtained. Water has a key role yet contradictory because of its plasticizing effect and higher thermal conductivity in one hand, and the accumulation of steam which hinders the cohesion at the core and leads to delamination. The addition of fatty compounds to cellulose increases the water resistance of the specimens: 5% of stearic acid and magnesium stearate increased the water drop penetration time and its surface contact angle. The grafting of octanoïc acid (and its anhydride equivalent) during the molding process is studied and confirmed by CPG analysis with a maximum DS value of 3.9 10-2 for the acid and 4.8 10-2 for the anhydride. Pretreatments (solvent exchange and high pressure homogenizer) are necessary in order to increase the cellulose / grafts contact and to obtain a significant grafting yield. The grafting yield is correlated with a decrease of the bending properties of the grafted materials. The process is then applied to a variety of raw plant materials (crop residues or byproducts of a first processing) with the aim of establishing a link between the physico-chemical properties of the plant materials and the compacted materials’ mechanical properties. Despite a mediocre statistical significance and lower properties of the materials compared to cellulose, the link is confirmed between high cellulose and lignin contents, low extractives, hemicelluloses, ashes and protein contents and high mechanical properties and water resistance. In response to the limits of this technique, an alternative process of transfer molding is proposed, together with preliminary tests that confirm numerous prospects.

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El, Achkar Jean. "Méthanisation de marc de raisin. Caractérisation et optimisation du procédé et des prétraitements." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS459/document.

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Abstract:

La digestion anaérobie représente un élément clé dans la dynamique de développement durable contribuant à la valorisation verte des déchets organiques sous forme de biogaz et d'engrais. Dans le cadre de ce travail de thèse franco-libanais, nous cherchons à valoriser le marc de raisin, déchet majeur et principal sous-produit issu de la viniculture, par la digestion anaérobie, afin de générer de l’énergie dite verte sous forme de méthane. Dans un premier temps, le potentiel méthane du marc de raisin est démontré, validant notre biomasse végétale comme source potentielle d’énergie. Des informations détaillées sur les productions maximales de méthane à partir du marc entier, des pulpes et des pépins, séparément, sont obtenues en mode batch à 37 °C. La faisabilité technique du procédé est alors validée suite à une extrapolation au mode continu. De plus, des essais d’acclimatation du digesteur continu à la température moyenne de la vallée de la Bekaa (25 °C) permettent de simuler et d’adapter le système au milieu libanais. D’autre part, nous avons mené une caractérisation bio-physico-chimique de différents cépages de marcs de raisins en provenance de différentes régions viticoles. La diversité du contenu lignocellulosique et du potentiel méthanogène des substrats choisis a été mise en évidence. Une corrélation négative existe, en particulier, entre le potentiel méthane et les teneurs en lignine et en cellulose. Afin d’intensifier la production de méthane, le dimensionnement des digesteurs anaérobies en mode continu est optimisé en déterminant un optimum de fonctionnement pour une charge appliquée de 3,7 kg DCO m-3 j-1 et un temps de séjour de 20 jours. Enfin, nous évaluons les effets d’une variété de prétraitements (congélation, traitement alcalin, traitement acide, ultrasons et champs électriques pulsés) sur la production de méthane et sur la biodégradabilité des fractions. Le couplage du traitement alcalin à 10% NaOH avec la congélation à -20 °C s’avère être le meilleur procédé d’intensification
Anaerobic digestion is considered to be a crucial part of a sustainable development strategy, contributing to the green valorization of organic waste as biogas and fertilizers. As part of this doctoral thesis, we explored the valorization of grape pomace, the major waste and main by-product of winemaking, by anaerobic digestion, to generate green energy in the form of methane. Firstly, the methane potential of grape pomace is demonstrated, validating our vegetal biomass as a potential source of energy. Detailed information on the maximum production of methane from whole pomace, pulps and seeds are obtained in batch mode at 37 °C. The technical feasibility of the process is then validated following an extrapolation to the continuous mode. Moreover, the acclimation of the continuous digester at the average temperature of the Beqaa valley (25 °C) allowed to simulate and adapt the current system to the Lebanese environment. On another note, we carried out a bio- physico-chemical characterization of different grape varieties from different wine-growing areas. The diversity of the lignocellulosic content and the methane potential of the selected substrates was highlighted. A negative correlation exists, in particular, between the methane potential and the lignin and cellulose fractions. In order to intensify methane production, we conducted an optimization of anaerobic digesters dimensioning in continuous mode by determining an optimum of operation for an applied load of 3.7 kg COD m-3 d-1 and a residence time of 20 days. Finally, we evaluated the effects of a variety of pretreatments (freezing, alkaline treatment, acid treatment, ultrasounds and pulsed electric fields) on the methane production and the biodegradability of lignocellulosic fractions. The coupling of the alkaline treatment using 10% NaOH with freezing at -20 °C seems to be the best intensification process

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Sabatier, Damien. "Influence des facteurs agro-climatiques sur les modalités d'allocation de la biomasse produite aux différentes composantes lignocellulosiques des structures de la canne à sucre." Phd thesis, AgroParisTech, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00944800.

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Abstract:

Malgré l'impact économique et les enjeux environnementaux liés à la production d'énergie renouvelable par combustion de la biomasse de canne à sucre, les systèmes de culture canniers ne sont optimisés que pour maximiser la production de sucre. Ce travail contribue à l'élaboration d'un module de simulation de l'évolution des composantes du rendement énergétique (CRE) de la biomasse de canne à sucre qui à terme servira à la conception et l'optimisation de systèmes de culture innovants visant une production multi-usages. Les deux critères retenus dans le cadre de ces systèmes de culture sont les rendements énergétique (MJ m-2) et sucrier (kg m-2). En préalable à la formalisation des dynamiques d'évolution des CRE(fractions anatomiques, structures et lignocelluloses) dans la biomasse de canne à sucre, l'influence de facteurs de variations agro-climatiques sur ces dynamiques d'évolution a du être testé. La vérification de cette hypothèse supposant la collecte massive de données au champ, un modèle proche infrarouge de prédiction des CRE dans la biomasse de canne à sucre a été développé. Ce modèle a permis de quantifier les CRE et de suivre leurs évolutions pour 3 cultivars de canne à sucre (R570, R579 et R585) cultivés dans des environnements contrastés (4 sites) durant deux cycles de culture (vierge et première repousse). Cette étude a révélé des différences significatives entre cycles de culture, sites, cultivars, méthodes coupe et composantes anatomiques pour les CRE et le rendement énergétique. Cependant, lerendement en biomasse aérienne de canne à sucre explique 97% de la variabilité du rendement énergétique à la récolte. La maximisation du rendement en biomasse aérienne s'avère être le principal paramètre à optimiser pour maximiser le rendement énergétique de la production. Toutefois, ces nouveaux objectifs de production peuvent être à l'origine de diminution importantes des rendements en sucre par pertes lors du procédé d'extraction. Ces antagonismes doivent être quantifiés et pris en compte dans l'évaluation de performances de système de culture tant que le sucre sera la principale source de rémunération.

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Dissertations / Theses on the topic 'Lignocellulosiques'

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