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Évaluation du comportement mécanique d’un sol latéritique traité au ciment pour des applications routières
Évaluation du comportement mécanique d’un sol latéritique traité au ciment pour des applications routières


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Jusqu'à récemment dans de nombreuses régions tropicales et subtropicales, on utilisait surtout les graveleux latéritiques en géotechnique routière, comme matériaux d’assise de chaussée. Avec l'évolution des besoins, la récente prise en compte des contraintes environnementales et la rareté des graveleux latéritiques de bonne qualité, la promotion de matériaux dont l'usage est peu répandu pour diverses raisons techniques ou historiques est encouragée. En Afrique subsaharienne, la valorisation des matériaux marginaux naturels locaux, singulièrement les sols latéritiques fins, en technique routière est vivement encouragée pour une meilleure utilisation des ressources dans le cadre du développement durable et dans un contexte socio-économique particulier. Ce mémoire de thèse expose une étude du comportement mécanique d’un sol latéritique fin traité au ciment à différents dosages pour une valorisation en technique routière. Il comporte cinq parties: La première partie concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols latéritiques. On présente également les travaux réalisés sur les sols traités au ciment. La deuxième partie est consacrée à la description des matériaux étudiés. Après la présentation des caractérisations physiques, chimiques et minéralogiques de ces matériaux, on présente les paramètres de l’étude. Cette partie s’achève par la caractérisation minéralogique et microstructurale du sol latéritique traité au ciment à différents dosages. La troisième partie présente les résultats expérimentaux d’une étude de la consolidation unidimensionnelle du sol latéritique avant et après traitement au ciment à différents dosages. La vérification de l’aptitude au traitement du sol, la détermination des caractéristiques intrinsèques et de compactage du sol traité au ciment sont également présentées dans cette partie. La quatrième partie présente les résultats expérimentaux de la résistance mécanique du sol avant et après traitement au ciment. La portance, les résistances en compression et en traction, les résistances à la rupture et au cisaillement forment l’ossature de cette partie. Enfin la cinquième partie présente une analyse numérique et économique de la conception d’une assise de chaussée en sol latéritique traité au ciment à différents dosages L’influence du traitement du sol sur l’épaisseur de l’assise de chaussée est examinée, ainsi que le coût économique de l’assise de chaussée.
Until recently, in many tropical and subtropical regions, lateritic gravels have been used in geotechnical highway, like for example in the road foundations. With the increase of needs, the recent consideration of environmental constraints and the unavailability of lateritic gravels with good mechanical properties, the promotion of materials whose use is not widespread for various technical or historical reasons is encouraged. In Sub-saharan Africa, the valorization of local natural marginal materials particularly the fine grained lateritic soils, in road construction purposes is strongly encouraged where a better utilization of resources might help insure sustainable development in a particular socio-economic context. This thesis presents a study of the mechanical behavior of a cement treated fine grained lateritic soil for a valorization in road construction. It constains five parts: The first part concerns a literature review of work on lateritic soils. It also presents the work completed on soils treated with cement. The second part is devoted to the description of the materials studied. After the presentation of physical, chemical and mineralogical characterizations of these materials, we present the parameters of the study. At the end, mineralogical and microstructural characterization of cement treated lateritic at different dosages is presented. The third part presents the experimental results of a study of one-dimensional consolidation of lateritic soil before and after treatment with cement at different dosages. The verification of the processability of the soil, as well as the determination of intrinsic characteristics and compaction of the cement treated lateritic are also illustrated in this section. The fourth part shows the experimental results of the mechanical strength of the lateritic soil before and after treatment with cement. The discussion about bearing capacity, the compressive and tensile strength and the rupture and shear strengths constitutes the major concern of this part. Finally, the fifth part presents a numerical and economic analysis of the design of a road foundation of lateritic soil treated with cement at different dosages. The influence of soil treatment on the thickness of the road foundation is examined, as well as the economic cost of the road foundation.
Jusqu'à récemment dans de nombreuses régions tropicales et subtropicales, on utilisait surtout les graveleux latéritiques en géotechnique routière, comme matériaux d’assise de chaussée. Avec l'évolution des besoins, la récente prise en compte des contraintes environnementales et la rareté des graveleux latéritiques de bonne qualité, la promotion de matériaux dont l'usage est peu répandu pour diverses raisons techniques ou historiques est encouragée. En Afrique subsaharienne, la valorisation des matériaux marginaux naturels locaux, singulièrement les sols latéritiques fins, en technique routière est vivement encouragée pour une meilleure utilisation des ressources dans le cadre du développement durable et dans un contexte socio-économique particulier. Ce mémoire de thèse expose une étude du comportement mécanique d’un sol latéritique fin traité au ciment à différents dosages pour une valorisation en technique routière. Il comporte cinq parties: La première partie concerne une étude bibliographique des travaux réalisés sur les sols latéritiques. On présente également les travaux réalisés sur les sols traités au ciment. La deuxième partie est consacrée à la description des matériaux étudiés. Après la présentation des caractérisations physiques, chimiques et minéralogiques de ces matériaux, on présente les paramètres de l’étude. Cette partie s’achève par la caractérisation minéralogique et microstructurale du sol latéritique traité au ciment à différents dosages. La troisième partie présente les résultats expérimentaux d’une étude de la consolidation unidimensionnelle du sol latéritique avant et après traitement au ciment à différents dosages. La vérification de l’aptitude au traitement du sol, la détermination des caractéristiques intrinsèques et de compactage du sol traité au ciment sont également présentées dans cette partie. La quatrième partie présente les résultats expérimentaux de la résistance mécanique du sol avant et après traitement au ciment. La portance, les résistances en compression et en traction, les résistances à la rupture et au cisaillement forment l’ossature de cette partie. Enfin la cinquième partie présente une analyse numérique et économique de la conception d’une assise de chaussée en sol latéritique traité au ciment à différents dosages L’influence du traitement du sol sur l’épaisseur de l’assise de chaussée est examinée, ainsi que le coût économique de l’assise de chaussée.
Until recently, in many tropical and subtropical regions, lateritic gravels have been used in geotechnical highway, like for example in the road foundations. With the increase of needs, the recent consideration of environmental constraints and the unavailability of lateritic gravels with good mechanical properties, the promotion of materials whose use is not widespread for various technical or historical reasons is encouraged. In Sub-saharan Africa, the valorization of local natural marginal materials particularly the fine grained lateritic soils, in road construction purposes is strongly encouraged where a better utilization of resources might help insure sustainable development in a particular socio-economic context. This thesis presents a study of the mechanical behavior of a cement treated fine grained lateritic soil for a valorization in road construction. It constains five parts: The first part concerns a literature review of work on lateritic soils. It also presents the work completed on soils treated with cement. The second part is devoted to the description of the materials studied. After the presentation of physical, chemical and mineralogical characterizations of these materials, we present the parameters of the study. At the end, mineralogical and microstructural characterization of cement treated lateritic at different dosages is presented. The third part presents the experimental results of a study of one-dimensional consolidation of lateritic soil before and after treatment with cement at different dosages. The verification of the processability of the soil, as well as the determination of intrinsic characteristics and compaction of the cement treated lateritic are also illustrated in this section. The fourth part shows the experimental results of the mechanical strength of the lateritic soil before and after treatment with cement. The discussion about bearing capacity, the compressive and tensile strength and the rupture and shear strengths constitutes the major concern of this part. Finally, the fifth part presents a numerical and economic analysis of the design of a road foundation of lateritic soil treated with cement at different dosages. The influence of soil treatment on the thickness of the road foundation is examined, as well as the economic cost of the road foundation.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
Thèse

Etude micromécanique de l’endommagement anisotrope des géomatériaux hétérogènes
Etude micromécanique de l’endommagement anisotrope des géomatériaux hétérogènes


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La conception et l’exploitation du stockage des déchets radioactifs en milieu géologique nécessitent absolument que le comportement à long terme de la roche hôte soit caractérisé. Cette caractérisation doit tenir compte de l’hétérogénéité multi-échelle de la roche, qui affecte de façon significative ses propriétés et son comportement sous diverses sollicitations. Parmi les mécanismes de déformation observés expérimentalement la microfissuration joue un rôle important. Nous proposons dans cette thèse une approche micromécanique 3D pour l’endommagement anisotrope de l’argilite du Callovo-oxfordien sous sollicitations mécaniques. L’accent est mis sur l’endommagement différé par propagation subcritique des microfissures. La microstructure complexe du matériau hétérogène est repartie sur plusieurs échelles d’espace. Le comportement macroscopique est construit pour notre approche par homogénéisation non linéaire avec plusieurs étapes de changement d’échelle. Premièrement l’étude de l’endommagement différé est réalisée pour les états des microfissures ouvertes et des microfissures fermées lisses dans la matrice argileuse. Puis nous réalisons une étude complète du comportement mécanique à court terme et à long terme pour le cas des microfissures susceptibles de se propager avec frottement par glissement sur les lèvres des microfissures fermées. Les critères et les lois d’évolutions, pour l’endommagement et pour les déformations anélastiques, sont déterminés dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. Après analyse de leurs capacités prédictives, les modèles développés sont validés par comparaisons avec les données expérimentales.
To guarantee the performance and safety of a deep underground reposal for nuclear wastes, the long-term behavior of the rock host must be characterized. Generally the heterogeneity of the rock highly affects his properties. Therefore the long-term analysis of the rock behavior under different coupled loading conditions must be made for a heterogeneous material. From the experimental observations, microcracks growth plays an important role on the rock deformation. The objective of this thesis is to study, in the field of micromechanics, the induced anisotropic damage behavior of the Callovo-oxfordian claystone. We put for this study an emphasis on the delayed induced damage by subcritical crack growth. To take in to account the complex microstructure of the heterogeneous rock, the macroscopic nonlinear mechanic behavior is derived by nonlinear homogenization with multiple steps of separated scales. Firstly a model is built for the delayed anisotropic damage for the case of open microcrack and frictionless microcrack. Then a full study is performed for the instantaneous damage and delayed damage in the case of close microcracks with sliding friction. We take advantage of the frame of thermodynamics of irreversible process, for the writing of criterion and evolution law of the damage variables and the inelastic strain. Following the capacity analysis of all our built-model, a first validation is made by comparison with experimental data.
La conception et l’exploitation du stockage des déchets radioactifs en milieu géologique nécessitent absolument que le comportement à long terme de la roche hôte soit caractérisé. Cette caractérisation doit tenir compte de l’hétérogénéité multi-échelle de la roche, qui affecte de façon significative ses propriétés et son comportement sous diverses sollicitations. Parmi les mécanismes de déformation observés expérimentalement la microfissuration joue un rôle important. Nous proposons dans cette thèse une approche micromécanique 3D pour l’endommagement anisotrope de l’argilite du Callovo-oxfordien sous sollicitations mécaniques. L’accent est mis sur l’endommagement différé par propagation subcritique des microfissures. La microstructure complexe du matériau hétérogène est repartie sur plusieurs échelles d’espace. Le comportement macroscopique est construit pour notre approche par homogénéisation non linéaire avec plusieurs étapes de changement d’échelle. Premièrement l’étude de l’endommagement différé est réalisée pour les états des microfissures ouvertes et des microfissures fermées lisses dans la matrice argileuse. Puis nous réalisons une étude complète du comportement mécanique à court terme et à long terme pour le cas des microfissures susceptibles de se propager avec frottement par glissement sur les lèvres des microfissures fermées. Les critères et les lois d’évolutions, pour l’endommagement et pour les déformations anélastiques, sont déterminés dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. Après analyse de leurs capacités prédictives, les modèles développés sont validés par comparaisons avec les données expérimentales.
To guarantee the performance and safety of a deep underground reposal for nuclear wastes, the long-term behavior of the rock host must be characterized. Generally the heterogeneity of the rock highly affects his properties. Therefore the long-term analysis of the rock behavior under different coupled loading conditions must be made for a heterogeneous material. From the experimental observations, microcracks growth plays an important role on the rock deformation. The objective of this thesis is to study, in the field of micromechanics, the induced anisotropic damage behavior of the Callovo-oxfordian claystone. We put for this study an emphasis on the delayed induced damage by subcritical crack growth. To take in to account the complex microstructure of the heterogeneous rock, the macroscopic nonlinear mechanic behavior is derived by nonlinear homogenization with multiple steps of separated scales. Firstly a model is built for the delayed anisotropic damage for the case of open microcrack and frictionless microcrack. Then a full study is performed for the instantaneous damage and delayed damage in the case of close microcracks with sliding friction. We take advantage of the frame of thermodynamics of irreversible process, for the writing of criterion and evolution law of the damage variables and the inelastic strain. Following the capacity analysis of all our built-model, a first validation is made by comparison with experimental data.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
Thèse

Eco-procédés d'extraction de polyphénols antioxydants à partir d'un co-produit agro-alimentaire
Eco-procédés d'extraction de polyphénols antioxydants à partir d'un co-produit agro-alimentaire


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Dans un contexte de développement durable, des méthodologies pour l'optimisation multicritère d'éco-procédés pour la récupération de polyphénols antioxydants à partir de co-produits ont été proposées, tenant compte des rendements en polyphénols totaux, de l'activité antioxydante des extraits obtenus à partir de marc de chicorée ainsi que de la consommation d'énergie de l'équipement durant le temps de traitement. L'étude d'un procédé d'extraction assistée par ultrasons a permis de mettre en évidence les gains en durée de traitement et en énergie grâce à l'application des ultrasons. Un modèle global a été développé comme outil pour l’optimisation multicritère (rendement en polyphénols, activité antioxydante et consommation d'énergie) des conditions d’extraction des polyphénols (intégrant le temps, la température, la composition du solvant et la puissance des ultrasons). Après une étude préliminaire d’enrichissement des extraits en utilisant différents adsorbants, la résine Amberlite XAD 16 a été choisie comme la plus appropriée pour l’adsorption des polyphénols extraits du marc de chicorée. Un procédé intégré permettant d'extraire et de purifier simultanément a permis un enrichissement en polyphénols de 2 à 4 fois des extraits de marc de chicorée. Un modèle permettant l'optimisation multicritère de ce procédé a été proposé en tenant compte de la quantité de polyphénols récupérés, de l'activité antioxydante des extraits et de la consommation d'énergie de l'équipement sur la base des conditions opératoires temps de traitement, débit de la phase aqueuse et ratio marc de chicorée-adsorbant.
In a sustainable context, methodologies for multi-criteria optimization of green processes for the recovery of antioxidant polyphenols from by-products have been proposed, taking into account the total polyphenols yield, the antioxidant activity of the extracts obtained from chicory ground and the energy consumption of the equipment during processing time. Study on ultrasound-assisted extraction has helped to highlight the gains in processing time and energy through the application of ultrasounds. A comprehensive model was developed as a tool for multi-criteria optimization (total polyphenols yield, antioxidant activity and energy consumption) of extraction conditions (including time, temperature, solvent composition and power of ultrasounds). After preliminary studies on extract's enrichment using different adsorbents, the Amberlite XAD 16 resin was chosen as the most suitable for the adsorption of polyphenols extracted from chicory ground. An integrated process for simultaneous extraction and purification allowed enrichment in polyphenols of 2 to 4 times of chicory ground extracts. A model for multi-criteria optimization of this process has been proposed taking into account the amount of recovered polyphenols, the antioxidant activity of the extracts and the energy consumption of the equipment in function of operating conditions: processing time, aqueous phase flow and chicory ground-adsorbent ratio.
Dans un contexte de développement durable, des méthodologies pour l'optimisation multicritère d'éco-procédés pour la récupération de polyphénols antioxydants à partir de co-produits ont été proposées, tenant compte des rendements en polyphénols totaux, de l'activité antioxydante des extraits obtenus à partir de marc de chicorée ainsi que de la consommation d'énergie de l'équipement durant le temps de traitement. L'étude d'un procédé d'extraction assistée par ultrasons a permis de mettre en évidence les gains en durée de traitement et en énergie grâce à l'application des ultrasons. Un modèle global a été développé comme outil pour l’optimisation multicritère (rendement en polyphénols, activité antioxydante et consommation d'énergie) des conditions d’extraction des polyphénols (intégrant le temps, la température, la composition du solvant et la puissance des ultrasons). Après une étude préliminaire d’enrichissement des extraits en utilisant différents adsorbants, la résine Amberlite XAD 16 a été choisie comme la plus appropriée pour l’adsorption des polyphénols extraits du marc de chicorée. Un procédé intégré permettant d'extraire et de purifier simultanément a permis un enrichissement en polyphénols de 2 à 4 fois des extraits de marc de chicorée. Un modèle permettant l'optimisation multicritère de ce procédé a été proposé en tenant compte de la quantité de polyphénols récupérés, de l'activité antioxydante des extraits et de la consommation d'énergie de l'équipement sur la base des conditions opératoires temps de traitement, débit de la phase aqueuse et ratio marc de chicorée-adsorbant.
In a sustainable context, methodologies for multi-criteria optimization of green processes for the recovery of antioxidant polyphenols from by-products have been proposed, taking into account the total polyphenols yield, the antioxidant activity of the extracts obtained from chicory ground and the energy consumption of the equipment during processing time. Study on ultrasound-assisted extraction has helped to highlight the gains in processing time and energy through the application of ultrasounds. A comprehensive model was developed as a tool for multi-criteria optimization (total polyphenols yield, antioxidant activity and energy consumption) of extraction conditions (including time, temperature, solvent composition and power of ultrasounds). After preliminary studies on extract's enrichment using different adsorbents, the Amberlite XAD 16 resin was chosen as the most suitable for the adsorption of polyphenols extracted from chicory ground. An integrated process for simultaneous extraction and purification allowed enrichment in polyphenols of 2 to 4 times of chicory ground extracts. A model for multi-criteria optimization of this process has been proposed taking into account the amount of recovered polyphenols, the antioxidant activity of the extracts and the energy consumption of the equipment in function of operating conditions: processing time, aqueous phase flow and chicory ground-adsorbent ratio.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
Thèse

Characterization of Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and Bacillus subtilis BBG131 properties responsible for their ability to colonize tomato rhizosphere
Characterization of Bacillus amyloliquefaciens FZB42 and Bacillus subtilis BBG131 properties responsible for their ability to colonize tomato rhizosphere


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Les bactéries qui promeuvent la croissance de plantes (PGPR) font une partie indispensable du biote dans la rhizosphère. Plusieurs espèces de Bacillus appartiennent aux PGPR et ont la capacité de produire des peptides non ribosomiques différents, tels que les lipopeptides cycliques. La surfactine, fengycine et iturine sont des lipopeptides cycliques produits par B. subtilis and B. amyloliquefaciens. Dans cette étude, nous avons mis en avant l’étude de deux facteurs. Premièrement, la croissance bactérienne et la production de surfactine dans la rhizosphère pendant 21 jours. On outre, les effets des exsudats racinaires et des certaines sources de carbone. Finalement, le rôle de la formation de biofilm a été élaboré par la construction d’un mutant qui a perdu la capacité de la formation de biofilm. Deux souches ont été choisies pour cette étude : B. amyloliquefaciens FZB42 est une souche sauvage et B. subtilis BBG131 qui est un micro-organisme génétiquement modifié. La biomasse de B. amyloliquefaciens FZB42 était 25 fois plus élevée qu’avec B. subtilis BBG131, tandis que la production de surfactine était 5 fois plus faible que celle de B. subtilis BBG131. Les deux souches ont la capacité de croitre dans des exsudats racinaires et produire de la surfactine. B. amyloliquefaciens FZB42 a montré la capacité intense un biofilm alors que B. subtilis BBG131 a montré le contraire. Un mutant de B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- a été comparé à d’autres souches. Un comportement similaire de B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- et B. subtilis BBG131 a été observé dans la formation de biofilm qui se reflète dans leur colonisation dans la rhizosphère.
Plant growth promoting bacteria (PGPR) are an indispensable part of rhizosphere biota. Many of Bacillus species belong to PGPR and have the ability to produce different non-ribosomal peptides such as cyclic lipopeptides. Surfactin, Fengycin and Iturin are cyclic lipopeptides produced by B. subtilis, and B. amyloliquefaciens. In this work, we shed light to study these factors. Firstly, bacterial growth and surfactin production in the rhizosphere during 21 days. Additionally, the effects of root exudates and certain carbon sources. Finally, the role of biofilm formation was elaborated by the construction of a mutant that lost the ability to form a biofilm. Two strains were chosen: Bacillus amyloliquefaciens FZB42 which is a natural wild-type strain and Bacillus subtilis BBG131 which is a genetically engineered microorganism. The biomass of B. amyloliquefaciens FZB42 was 25 times higher than with B. subtilis BBG131, whereas surfactin production was 5 times less than this produced by B. subtilis BBG131. The two strains have the ability to grow in the root exudates and produce surfactin. B. amyloliquefaciens FZB42 and B. subtilis BBG131. B. amyloliquefaciens FZB42 showed intense ability to form a biofilm whereas B. subtilis BBG131 showed contrarily. A mutant of B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- was compared to other strains. A similar behavior of B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- and B. subtilis BBG131 was observed in the biofilm formation which is reflected to their colonisation in the rhizosphere.
Les bactéries qui promeuvent la croissance de plantes (PGPR) font une partie indispensable du biote dans la rhizosphère. Plusieurs espèces de Bacillus appartiennent aux PGPR et ont la capacité de produire des peptides non ribosomiques différents, tels que les lipopeptides cycliques. La surfactine, fengycine et iturine sont des lipopeptides cycliques produits par B. subtilis and B. amyloliquefaciens. Dans cette étude, nous avons mis en avant l’étude de deux facteurs. Premièrement, la croissance bactérienne et la production de surfactine dans la rhizosphère pendant 21 jours. On outre, les effets des exsudats racinaires et des certaines sources de carbone. Finalement, le rôle de la formation de biofilm a été élaboré par la construction d’un mutant qui a perdu la capacité de la formation de biofilm. Deux souches ont été choisies pour cette étude : B. amyloliquefaciens FZB42 est une souche sauvage et B. subtilis BBG131 qui est un micro-organisme génétiquement modifié. La biomasse de B. amyloliquefaciens FZB42 était 25 fois plus élevée qu’avec B. subtilis BBG131, tandis que la production de surfactine était 5 fois plus faible que celle de B. subtilis BBG131. Les deux souches ont la capacité de croitre dans des exsudats racinaires et produire de la surfactine. B. amyloliquefaciens FZB42 a montré la capacité intense un biofilm alors que B. subtilis BBG131 a montré le contraire. Un mutant de B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- a été comparé à d’autres souches. Un comportement similaire de B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- et B. subtilis BBG131 a été observé dans la formation de biofilm qui se reflète dans leur colonisation dans la rhizosphère.
Plant growth promoting bacteria (PGPR) are an indispensable part of rhizosphere biota. Many of Bacillus species belong to PGPR and have the ability to produce different non-ribosomal peptides such as cyclic lipopeptides. Surfactin, Fengycin and Iturin are cyclic lipopeptides produced by B. subtilis, and B. amyloliquefaciens. In this work, we shed light to study these factors. Firstly, bacterial growth and surfactin production in the rhizosphere during 21 days. Additionally, the effects of root exudates and certain carbon sources. Finally, the role of biofilm formation was elaborated by the construction of a mutant that lost the ability to form a biofilm. Two strains were chosen: Bacillus amyloliquefaciens FZB42 which is a natural wild-type strain and Bacillus subtilis BBG131 which is a genetically engineered microorganism. The biomass of B. amyloliquefaciens FZB42 was 25 times higher than with B. subtilis BBG131, whereas surfactin production was 5 times less than this produced by B. subtilis BBG131. The two strains have the ability to grow in the root exudates and produce surfactin. B. amyloliquefaciens FZB42 and B. subtilis BBG131. B. amyloliquefaciens FZB42 showed intense ability to form a biofilm whereas B. subtilis BBG131 showed contrarily. A mutant of B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- was compared to other strains. A similar behavior of B. amyloliquefaciens FZB42 EPS- and B. subtilis BBG131 was observed in the biofilm formation which is reflected to their colonisation in the rhizosphere.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
Thèse

Analyse par ondelettes de champs aléatoires stables harmonisables à accroissements stationnaires
Analyse par ondelettes de champs aléatoires stables harmonisables à accroissements stationnaires


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L’étude du comportement trajectoriel des champs/processus stochastiques est un sujet de recherche classique en théorie des probabilités et dans des domaines connexes comme la géométrie fractale. Dans cet objectif, plusieurs méthodes ont été développées depuis longtemps afin d’étudier le comportement des trajectoires de champs/processus gaussiens. Ces méthodes reposent souvent sur une structure hilbertienne « sympathique », et peuvent aussi nécessiter la finitude de moments d’ordre élevé. Ainsi, elles sont difficilement transposables dans des cadres de lois à queue lourde. Ces dernières sont importantes en probabilités et en statistique parce qu’elles constituent une contrepartie naturelle des lois gaussiennes. Dans le cas de certains champs/processus stables linéaires de type moyenne mobile non anticipative, tels que le drap fractionnaire stable linéaire et le mouvement multifractionnaire stable linéaire, des méthodes d’ondelettes, assez nouvelles, se sont déjà avérées fructueuses dans l’étude du comportement trajectoriel. Peut-on adapter cette méthodologie à certains champs/processus stables harmonisables ? Donner une réponse à cette question est un problème assez délicat car, de façon générale, de grandes différences séparent le cadre stable harmonisable de celui de type moyenne mobile. Le principal objectif de la thèse est d’étudier cette question dans le cadre d’un champ stable harmonisable symétrique à accroissement stationnaire de forme générale.
Studying sample path behaviour of stochastic fields/processes is a classical research topic in probability theory and related areas such as fractal geometry. To this end, many methods have been developed for a long time in order to study sample path behaviour of Gaussian fields/processes. They often rely on some underlying "nice" Hilbertian structure, and can also require finiteness of moments of high order. Therefore, they can hardly be transposed to frames of heavy-tailed stable probability distributions. Such distributions are very important in probability and statistics because they are a natural counterpart to the Gaussian ones. In the case of some linear non-anticipative moving average stable fields/processes, such as the linear fractional stable sheet and the linear multifractional stable motion, rather new wavelet methods have already proved to be successful in studying sample path behaviour. Can this methodology be adapted to some harmonizable stable fields/processes? Providing an answer to this question is a non trivial problem, since, generally speaking, there are large differences between an harmonizable stable setting and a moving average one. The main goal of the thesis is to study this issue in the case of a stationary increments symmetric stable harmonizable field of a general form.
L’étude du comportement trajectoriel des champs/processus stochastiques est un sujet de recherche classique en théorie des probabilités et dans des domaines connexes comme la géométrie fractale. Dans cet objectif, plusieurs méthodes ont été développées depuis longtemps afin d’étudier le comportement des trajectoires de champs/processus gaussiens. Ces méthodes reposent souvent sur une structure hilbertienne « sympathique », et peuvent aussi nécessiter la finitude de moments d’ordre élevé. Ainsi, elles sont difficilement transposables dans des cadres de lois à queue lourde. Ces dernières sont importantes en probabilités et en statistique parce qu’elles constituent une contrepartie naturelle des lois gaussiennes. Dans le cas de certains champs/processus stables linéaires de type moyenne mobile non anticipative, tels que le drap fractionnaire stable linéaire et le mouvement multifractionnaire stable linéaire, des méthodes d’ondelettes, assez nouvelles, se sont déjà avérées fructueuses dans l’étude du comportement trajectoriel. Peut-on adapter cette méthodologie à certains champs/processus stables harmonisables ? Donner une réponse à cette question est un problème assez délicat car, de façon générale, de grandes différences séparent le cadre stable harmonisable de celui de type moyenne mobile. Le principal objectif de la thèse est d’étudier cette question dans le cadre d’un champ stable harmonisable symétrique à accroissement stationnaire de forme générale.
Studying sample path behaviour of stochastic fields/processes is a classical research topic in probability theory and related areas such as fractal geometry. To this end, many methods have been developed for a long time in order to study sample path behaviour of Gaussian fields/processes. They often rely on some underlying "nice" Hilbertian structure, and can also require finiteness of moments of high order. Therefore, they can hardly be transposed to frames of heavy-tailed stable probability distributions. Such distributions are very important in probability and statistics because they are a natural counterpart to the Gaussian ones. In the case of some linear non-anticipative moving average stable fields/processes, such as the linear fractional stable sheet and the linear multifractional stable motion, rather new wavelet methods have already proved to be successful in studying sample path behaviour. Can this methodology be adapted to some harmonizable stable fields/processes? Providing an answer to this question is a non trivial problem, since, generally speaking, there are large differences between an harmonizable stable setting and a moving average one. The main goal of the thesis is to study this issue in the case of a stationary increments symmetric stable harmonizable field of a general form.
05-09-2017
05-09-2017
Thèse
Thèse

Que veut dire Richesse ? Du Travail, de l’Argent, du Don et du Vivre Ensemble à Bokokopé (Togo) : une analyse des politiques et pratiques de développement à partir des institutions
Que veut dire Richesse ? Du Travail, de l’Argent, du Don et du Vivre Ensemble à Bokokopé (Togo) : une analyse des politiques et pratiques de développement à partir des institutions


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"Eyu", l'Homme, naît riche, c'est la société qui l'appauvrit par le biais des institutions qui établissent les catégories de pensée et les règles sur lesquelles les individus s'appuient pour penser et agir. À Bokokopé au Togo, des migrants kabyè bénéficient de projets de développement. Le but de ces projets est d'augmenter le revenu de ces paysans, garanti d'une amélioration de conditions de vie et de bien-être. Mais les différents acteurs de ce processus ne partagent pas ce style de pensée qui lie le bien-être au revenu. Ce qui entraine des difficultés à s'entendre sur les indicateurs d’évaluation. L'outil principal des techniciens du développement est le cadre logique. Toute action non-logique et non mesurable est par conséquent presque exclue. C'est ainsi que, lorsque Hazou décide par exemple de revendre sa chèvre "à perte" en justifiant qu'il "gagnait en amitié", cela suscite interrogation. Pourquoi résiste-t-il au calcul de rentabilité, moyen incontournable pour améliorer son revenu ? Cette réticence à tout calculer, tout quantifier et tout marchandiser peut se comprendre en se référant à la perception du monde qu'ont les acteurs en présence à Bokokopé ainsi que des rapports qu'ils entretiennent avec le travail et l'argent dans une perspective du vivre ensemble. Leurs actions sont déterminées par plusieurs mondes de pensée qui fluctuent entre des principes marchands portés essentiellement par certaines organisations de développement, et des principes non-marchands véhiculés principalement par des mythes ou des rites auxquels adhèrent les membres de la communauté.
"Eyu", the Human, is born rich, the society impoverishes him by means of the institutions which establish the categories of thought and rules on which the individuals learn to think and act. In Bokokopé in Togo, migrants of the so-called kabyè ethnic group benefit from development projects. The purpose of these projects is to increase the income of these peasants, guaranteeing an improvement of living conditions and well-being. But the different stakeholders of this process do not share this style of thought which links well-being to income. Therefore, many difficulties to adopt indicators appear during different evaluations. The main tool of the technicians of development is the Logical Framework. Any unmeasurable and non-logical action is almost excluded. That's how, when Hazou decides, for instance, to sell his goat 'at a loss ' but giving proof that he ' won in friendship ', it provokes questioning. Why does it resist the counting of profitability, the inevitable means to ameliorate its income? This reticence to calculate everything, to quantify everything and to the marketization of all can be understood by referring to the perception of the world that the participants have in Bokokopé as well as of the relationship which they maintain with work (job) and money while living a Community lifestyle. Their actions are determined by several ways of thinking which fluctuate between the logic of the trade world carried principally by certain developmental organizations, and alternately nonprofit principles, in most cases, myths or rituals to which the members of the community adhere.
"Eyu", l'Homme, naît riche, c'est la société qui l'appauvrit par le biais des institutions qui établissent les catégories de pensée et les règles sur lesquelles les individus s'appuient pour penser et agir. À Bokokopé au Togo, des migrants kabyè bénéficient de projets de développement. Le but de ces projets est d'augmenter le revenu de ces paysans, garanti d'une amélioration de conditions de vie et de bien-être. Mais les différents acteurs de ce processus ne partagent pas ce style de pensée qui lie le bien-être au revenu. Ce qui entraine des difficultés à s'entendre sur les indicateurs d’évaluation. L'outil principal des techniciens du développement est le cadre logique. Toute action non-logique et non mesurable est par conséquent presque exclue. C'est ainsi que, lorsque Hazou décide par exemple de revendre sa chèvre "à perte" en justifiant qu'il "gagnait en amitié", cela suscite interrogation. Pourquoi résiste-t-il au calcul de rentabilité, moyen incontournable pour améliorer son revenu ? Cette réticence à tout calculer, tout quantifier et tout marchandiser peut se comprendre en se référant à la perception du monde qu'ont les acteurs en présence à Bokokopé ainsi que des rapports qu'ils entretiennent avec le travail et l'argent dans une perspective du vivre ensemble. Leurs actions sont déterminées par plusieurs mondes de pensée qui fluctuent entre des principes marchands portés essentiellement par certaines organisations de développement, et des principes non-marchands véhiculés principalement par des mythes ou des rites auxquels adhèrent les membres de la communauté.
"Eyu", the Human, is born rich, the society impoverishes him by means of the institutions which establish the categories of thought and rules on which the individuals learn to think and act. In Bokokopé in Togo, migrants of the so-called kabyè ethnic group benefit from development projects. The purpose of these projects is to increase the income of these peasants, guaranteeing an improvement of living conditions and well-being. But the different stakeholders of this process do not share this style of thought which links well-being to income. Therefore, many difficulties to adopt indicators appear during different evaluations. The main tool of the technicians of development is the Logical Framework. Any unmeasurable and non-logical action is almost excluded. That's how, when Hazou decides, for instance, to sell his goat 'at a loss ' but giving proof that he ' won in friendship ', it provokes questioning. Why does it resist the counting of profitability, the inevitable means to ameliorate its income? This reticence to calculate everything, to quantify everything and to the marketization of all can be understood by referring to the perception of the world that the participants have in Bokokopé as well as of the relationship which they maintain with work (job) and money while living a Community lifestyle. Their actions are determined by several ways of thinking which fluctuate between the logic of the trade world carried principally by certain developmental organizations, and alternately nonprofit principles, in most cases, myths or rituals to which the members of the community adhere.
04-09-2017
04-09-2017
Thèse
Thèse

Production d’hydrogène par transformation du bioéthanol sur catalyseurs à base de nickel
Production d’hydrogène par transformation du bioéthanol sur catalyseurs à base de nickel


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Produire l’hydrogène, énergie propre, à partir de ressources renouvelables (biomasse) est un enjeu international d’actualité. Deux types de catalyseurs à base de Ni, CeNiXOY et NiXMg2AlOY, sont étudiés pour la production de H2 à partir de l’éthanol selon deux voies, le reformage vapeur et le reformage oxydant (H2O/EtOH = 3). De nombreuses caractérisations physico-chimiques des catalyseurs permettent de proposer des sites actifs et un mécanisme réactionnel. Les nano-composés CeNiXOY et NiXMg2AlOY sont capables de stocker différentes espèces hydrogène, en particulier des espèces hydrures. Une fois traités in situ sous H2 à température adéquate, ces oxydes mixtes deviennent des nano-oxyhydrures avec la présence d’espèces O2-, de cations en interaction forte et de lacunes anioniques. Ces solides sont des catalyseurs très actifs et efficaces pour la transformation de l’éthanol. Le catalyseur Ni12Mg2AlOY permet d’obtenir un haut rendement en H2 à basse température avec une production de 3 mol molEtOH-1 à 300 °C sans formation de CO. Les catalyseurs Ni3Mg2AlOY et CeNi1OY permettent une forte production de H2 avec 5 mol molEtOH-1 à 650 °C. En présence de O2, les oxyhydrures CeNiXHZOY et NiXMg2AlHZOY (30 mg) sont capables de convertir totalement l’éthanol en produisant 45 mol% de H2 avec une température de four de seulement 60 °C, avec une remarquable stabilité pendant au moins 75 h. Cette réaction auto-entretenue à température ambiante est principalement due à l’énergie dégagée par la réaction exothermique entre les espèces hydrures stockées dans les catalyseurs avec O2 ; les espèces hydrures sont continuellement formées à partir de l’éthanol permettant une réaction soutenue.
The potential benefits of hydrogen economy based on renewable energy sources (biomass) have drawn much attention. Hence studies on H2 production from catalytic transformation of bio-ethanol are very interesting and promising. Two types of Ni-based catalysts, CeNiXOY and NiXMg2AlOY, are studied for H2 production from ethanol through two routes, steam reforming and oxidative steam reforming (H2O/EtOH = 3). Numerous physico-chemical characterizations of the catalysts allow proposing active sites and possible mechanism. The CeNiXOY and NiXMg2AlOY nano-compounds are able to store different hydrogen species in particular hydride species. Once in situ treated in H2 at proper temperature, these mixed oxides become nano-oxyhydrides with the presence of anionic vacancies, O2- species and cations in close interactions which are highly active and efficient catalysts for ethanol steam reforming. The Ni12Mg2AlOY catalyst allows obtaining a low-temperature high-yield H2 production of 3 mol molEtOH-1 at 300 °C without the formation of CO. The Ni3Mg2AlOY and CeNi1OY catalysts are able to produce a very high H2 production of about 5 mol molEtOH-1 at 650 °C. In the presence of O2, CeNiXHZOY and NiXMg2AlHZOY oxyhydrides (30 mg) enable to completely convert ethanol with about 45 mol% H2 production with the oven temperature at only 60 °C, showing remarkable stability for 75 h on stream. This self-sustainable reaction is driven by the energy released from the strong exothermic reaction between the hydride species stored in the catalysts with O2, at the same time hydride species are continuously formed from ethanol to make the reaction sustainable.
Produire l’hydrogène, énergie propre, à partir de ressources renouvelables (biomasse) est un enjeu international d’actualité. Deux types de catalyseurs à base de Ni, CeNiXOY et NiXMg2AlOY, sont étudiés pour la production de H2 à partir de l’éthanol selon deux voies, le reformage vapeur et le reformage oxydant (H2O/EtOH = 3). De nombreuses caractérisations physico-chimiques des catalyseurs permettent de proposer des sites actifs et un mécanisme réactionnel. Les nano-composés CeNiXOY et NiXMg2AlOY sont capables de stocker différentes espèces hydrogène, en particulier des espèces hydrures. Une fois traités in situ sous H2 à température adéquate, ces oxydes mixtes deviennent des nano-oxyhydrures avec la présence d’espèces O2-, de cations en interaction forte et de lacunes anioniques. Ces solides sont des catalyseurs très actifs et efficaces pour la transformation de l’éthanol. Le catalyseur Ni12Mg2AlOY permet d’obtenir un haut rendement en H2 à basse température avec une production de 3 mol molEtOH-1 à 300 °C sans formation de CO. Les catalyseurs Ni3Mg2AlOY et CeNi1OY permettent une forte production de H2 avec 5 mol molEtOH-1 à 650 °C. En présence de O2, les oxyhydrures CeNiXHZOY et NiXMg2AlHZOY (30 mg) sont capables de convertir totalement l’éthanol en produisant 45 mol% de H2 avec une température de four de seulement 60 °C, avec une remarquable stabilité pendant au moins 75 h. Cette réaction auto-entretenue à température ambiante est principalement due à l’énergie dégagée par la réaction exothermique entre les espèces hydrures stockées dans les catalyseurs avec O2 ; les espèces hydrures sont continuellement formées à partir de l’éthanol permettant une réaction soutenue.
The potential benefits of hydrogen economy based on renewable energy sources (biomass) have drawn much attention. Hence studies on H2 production from catalytic transformation of bio-ethanol are very interesting and promising. Two types of Ni-based catalysts, CeNiXOY and NiXMg2AlOY, are studied for H2 production from ethanol through two routes, steam reforming and oxidative steam reforming (H2O/EtOH = 3). Numerous physico-chemical characterizations of the catalysts allow proposing active sites and possible mechanism. The CeNiXOY and NiXMg2AlOY nano-compounds are able to store different hydrogen species in particular hydride species. Once in situ treated in H2 at proper temperature, these mixed oxides become nano-oxyhydrides with the presence of anionic vacancies, O2- species and cations in close interactions which are highly active and efficient catalysts for ethanol steam reforming. The Ni12Mg2AlOY catalyst allows obtaining a low-temperature high-yield H2 production of 3 mol molEtOH-1 at 300 °C without the formation of CO. The Ni3Mg2AlOY and CeNi1OY catalysts are able to produce a very high H2 production of about 5 mol molEtOH-1 at 650 °C. In the presence of O2, CeNiXHZOY and NiXMg2AlHZOY oxyhydrides (30 mg) enable to completely convert ethanol with about 45 mol% H2 production with the oven temperature at only 60 °C, showing remarkable stability for 75 h on stream. This self-sustainable reaction is driven by the energy released from the strong exothermic reaction between the hydride species stored in the catalysts with O2, at the same time hydride species are continuously formed from ethanol to make the reaction sustainable.
04-09-2017
04-09-2017
Thèse
Thèse

Étude radicalaire de la chimie de l'atmosphère, de l'air intérieur et de la combustion "basse température" par détection de OH et HO2 par technique optique de fluorescence induite par laser - FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion)
Étude radicalaire de la chimie de l'atmosphère, de l'air intérieur et de la combustion "basse température" par détection de OH et HO2 par technique optique de fluorescence induite par laser - FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion)


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Les radicaux OH et HO2 sont des espèces réactives majeures dans de nombreux environnements et les processus chimiques dans lesquels ils sont impliqués sont multiples et complexes. Dans l’atmosphère, OH est le principal oxydant le jour et HO2 lui est fortement lié. OH a également été mesuré récemment en air intérieur, ce qui met en évidence la présence d'une réactivité rapide, potentielle source de polluants secondaires, dans les bâtiments. En combustion, OH et HO2 sont également au cœur de la réactivité. Afin de mieux comprendre les processus chimiques impliquant ces radicaux et par conséquent la formation des polluants dans ces domaines d’application, le dispositif mobile FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion) a été utilisé lors de cette thèse. Cette technique permet de caractériser OH et HO2 en combinant des mesures de concentration et de temps de vie (réactivité de OH) avec une haute sensibilité et sélectivité ainsi qu’une grande résolution temporelle. Elle est basée sur la détection des radicaux OH et HO2 (après conversion en OH par ajout de NO) par Fluorescence Induite par Laser (LIF) haute cadence après expansion gazeuse et adaptée pour des mesures de réactivité de OH par couplage avec une cellule de photolyse (pump-probe FAGE). Une campagne de mesure, réalisée sur le campus de Lille 1 a permis d’étudier la variation de la réactivité en milieu urbain. Deux campagnes de mesure ont été réalisées en air intérieur pour la mesure de la réactivité de OH et la quantification de OH et HO2. Le dispositif FAGE a également été utilisé pour la première fois pour l'étude de la chimie de la combustion dans un réacteur parfaitement agité (Jet-Stirred Reactor : JSR).
OH and HO2 radicals are major reactive species in many environments and the chemical processes in which they are involved are numerous and complex. In the atmosphere, OH is the main oxidant during the day and HO2 is strongly linked to it. OH has also been measured recently in indoor air; highlighting the presence of a rapid reactivity and therefore a potential source of secondary pollutants in buildings. In combustion, OH and HO2 are also important for the reactivity. To better understand chemical processes involving these radicals and consequently the formation of pollutants in these fields of application, the mobile device FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion) has been used in this thesis. This technique allows characterizing OH and HO2 by combining concentration and lifetime (OH reactivity) measurements with a high sensitivity, selectivity and temporal resolution. It is based on the detection of OH and HO2 radicals by Laser Induced Fluorescence (LIF) at a high repetition after gas expansion. It is adapted for OH reactivity measurements by the coupling of a photolysis cell (pump-probe FAGE). A field campaign, performed on the Lille 1 campus, allowed the study of the variation of the reactivity in an urban environment. Two field campaigns were performed in indoor air to both measure OH reactivity and quantify OH and HO2. The FAGE device was also used for the first time in the field of combustion chemistry, by coupling it to a Jet-Stirred Reactor (JSR).
Les radicaux OH et HO2 sont des espèces réactives majeures dans de nombreux environnements et les processus chimiques dans lesquels ils sont impliqués sont multiples et complexes. Dans l’atmosphère, OH est le principal oxydant le jour et HO2 lui est fortement lié. OH a également été mesuré récemment en air intérieur, ce qui met en évidence la présence d'une réactivité rapide, potentielle source de polluants secondaires, dans les bâtiments. En combustion, OH et HO2 sont également au cœur de la réactivité. Afin de mieux comprendre les processus chimiques impliquant ces radicaux et par conséquent la formation des polluants dans ces domaines d’application, le dispositif mobile FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion) a été utilisé lors de cette thèse. Cette technique permet de caractériser OH et HO2 en combinant des mesures de concentration et de temps de vie (réactivité de OH) avec une haute sensibilité et sélectivité ainsi qu’une grande résolution temporelle. Elle est basée sur la détection des radicaux OH et HO2 (après conversion en OH par ajout de NO) par Fluorescence Induite par Laser (LIF) haute cadence après expansion gazeuse et adaptée pour des mesures de réactivité de OH par couplage avec une cellule de photolyse (pump-probe FAGE). Une campagne de mesure, réalisée sur le campus de Lille 1 a permis d’étudier la variation de la réactivité en milieu urbain. Deux campagnes de mesure ont été réalisées en air intérieur pour la mesure de la réactivité de OH et la quantification de OH et HO2. Le dispositif FAGE a également été utilisé pour la première fois pour l'étude de la chimie de la combustion dans un réacteur parfaitement agité (Jet-Stirred Reactor : JSR).
OH and HO2 radicals are major reactive species in many environments and the chemical processes in which they are involved are numerous and complex. In the atmosphere, OH is the main oxidant during the day and HO2 is strongly linked to it. OH has also been measured recently in indoor air; highlighting the presence of a rapid reactivity and therefore a potential source of secondary pollutants in buildings. In combustion, OH and HO2 are also important for the reactivity. To better understand chemical processes involving these radicals and consequently the formation of pollutants in these fields of application, the mobile device FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion) has been used in this thesis. This technique allows characterizing OH and HO2 by combining concentration and lifetime (OH reactivity) measurements with a high sensitivity, selectivity and temporal resolution. It is based on the detection of OH and HO2 radicals by Laser Induced Fluorescence (LIF) at a high repetition after gas expansion. It is adapted for OH reactivity measurements by the coupling of a photolysis cell (pump-probe FAGE). A field campaign, performed on the Lille 1 campus, allowed the study of the variation of the reactivity in an urban environment. Two field campaigns were performed in indoor air to both measure OH reactivity and quantify OH and HO2. The FAGE device was also used for the first time in the field of combustion chemistry, by coupling it to a Jet-Stirred Reactor (JSR).
04-09-2017
04-09-2017
Thèse
Thèse

Développement de catalyseurs hétérogènes pour la réaction de déshydratation de l’acide lactique en acide acrylique
Développement de catalyseurs hétérogènes pour la réaction de déshydratation de l’acide lactique en acide acrylique


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A l’heure de la transition énergétique, la production d’un grand nombre d’intermédiaires chimique pétrosourcés est désormais remise en question en vue de l’inévitable épuisement des ressources fossiles. La principale alternative est l’utilisation de la biomasse, ressource complexe chimiquement et qui nécessite de repenser les réactions chimiques impliquées. L’un de ces intermédiaires, l’acide acrylique, peut être produit par déshydratation en phase gaz de l’acide lactique. En étudiant cette réaction, nous avons montré les principaux obstacles que représente cette réaction : la forte sensibilité de l’acide lactique à l’activation thermique favorise la formation de produits secondaires (acétaldéhyde, acide propionique) et des phénomènes de polymérisation. Enfin, cette réaction nécessite une fine association de sites acides et basiques et non pas un catalyseur acide comme c’est souvent le cas pour une déshydratation. Nous avons donc synthétisé, modifié et testé un ensemble de catalyseurs avant de nous focaliser sur un matériau très versatile, les hydroxyapatites. Nous avons étudié ces apatites, que nous avons modifiées en substituant efficacement les ions OH- par des ions F-. Cette substitution s’est avérée être un atout pour la réaction, améliorant à la fois la sélectivité en acide acrylique tout en diminuant la formation indésirable de l’acétaldéhyde. La caractérisation de nos matériaux montre un impact de cette substitution sur la cristallinité, la surface et le rapport Ca/P, paramètre majeur modulant les propriétés acides et basiques des apatites. L’adsorption de propyne suivie par FTIR suggère une adsorption concertée de l’acide lactique sur ces sites acides et basiques.
Due to the limited petrol resources, the synthesis of numerous chemical intermediates from renewable biomass has become into the focus of research. Nevertheless, due to the complexity of these bio-based resource, the chemical process have to be reconsidered, which has given rise to the new biorefinery concept. One of the most interesting intermediates for the chemical industry is acrylic acid, which can be derived from lactic acid by the catalytic dehydration in gas phase. From the preliminary results and literature, it is known that the strong thermal activation leading to the formation of undesired by-products (acetaldehyde and propanoic acid) as well as polymerization. Hence, we studied this reaction using various catalysts and finally focused on hydroxylapatites and the modification of the latter by substitution of the hydroxyl ions by fluoride. The latter increased notably the selectivity to acrylic acid by reducing the formation of undesired acetaldehyde. From the characterization of the catalysts, we found an important impact of the substitution on the crystallinity and the calcium/phosphorous ratio at the surface. The latter is known to be the key-parameter influencing the acidity and basicity of the hydroxyapatites. Using FT-IR spectroscopy with propyne as probe molecule, we could show that lactic acid was concertedly adsorption on the basic as well as the acid sites.
A l’heure de la transition énergétique, la production d’un grand nombre d’intermédiaires chimique pétrosourcés est désormais remise en question en vue de l’inévitable épuisement des ressources fossiles. La principale alternative est l’utilisation de la biomasse, ressource complexe chimiquement et qui nécessite de repenser les réactions chimiques impliquées. L’un de ces intermédiaires, l’acide acrylique, peut être produit par déshydratation en phase gaz de l’acide lactique. En étudiant cette réaction, nous avons montré les principaux obstacles que représente cette réaction : la forte sensibilité de l’acide lactique à l’activation thermique favorise la formation de produits secondaires (acétaldéhyde, acide propionique) et des phénomènes de polymérisation. Enfin, cette réaction nécessite une fine association de sites acides et basiques et non pas un catalyseur acide comme c’est souvent le cas pour une déshydratation. Nous avons donc synthétisé, modifié et testé un ensemble de catalyseurs avant de nous focaliser sur un matériau très versatile, les hydroxyapatites. Nous avons étudié ces apatites, que nous avons modifiées en substituant efficacement les ions OH- par des ions F-. Cette substitution s’est avérée être un atout pour la réaction, améliorant à la fois la sélectivité en acide acrylique tout en diminuant la formation indésirable de l’acétaldéhyde. La caractérisation de nos matériaux montre un impact de cette substitution sur la cristallinité, la surface et le rapport Ca/P, paramètre majeur modulant les propriétés acides et basiques des apatites. L’adsorption de propyne suivie par FTIR suggère une adsorption concertée de l’acide lactique sur ces sites acides et basiques.
Due to the limited petrol resources, the synthesis of numerous chemical intermediates from renewable biomass has become into the focus of research. Nevertheless, due to the complexity of these bio-based resource, the chemical process have to be reconsidered, which has given rise to the new biorefinery concept. One of the most interesting intermediates for the chemical industry is acrylic acid, which can be derived from lactic acid by the catalytic dehydration in gas phase. From the preliminary results and literature, it is known that the strong thermal activation leading to the formation of undesired by-products (acetaldehyde and propanoic acid) as well as polymerization. Hence, we studied this reaction using various catalysts and finally focused on hydroxylapatites and the modification of the latter by substitution of the hydroxyl ions by fluoride. The latter increased notably the selectivity to acrylic acid by reducing the formation of undesired acetaldehyde. From the characterization of the catalysts, we found an important impact of the substitution on the crystallinity and the calcium/phosphorous ratio at the surface. The latter is known to be the key-parameter influencing the acidity and basicity of the hydroxyapatites. Using FT-IR spectroscopy with propyne as probe molecule, we could show that lactic acid was concertedly adsorption on the basic as well as the acid sites.
04-09-2017
04-09-2017
Thèse
Thèse

Caractérisation hydrogéochimique et qualité des eaux souterraines du système aquifère volcano-sédimentaire côtier sous climat aride de Djibouti (Afrique de l'Est)
Caractérisation hydrogéochimique et qualité des eaux souterraines du système aquifère volcano-sédimentaire côtier sous climat aride de Djibouti (Afrique de l'Est)


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Les eaux souterraines du système aquifère complexe volcano-sédimentaire, exploité pour l’alimentation en eau potable de Djibouti-ville, connaissent une dégradation de leur qualité face à une croissance démographique élevée, un exode rural, une désertification qui s’accentuent dans un contexte à climat aride sévère. Cette dégradation s’exprime par la salinisation et la contamination des eaux en relation directe avec la surexploitation. Les données hydrogéochimiques ont été analysées en utilisant une combinaison de méthodes géochimiques et statistiques pour évaluer la qualité afin de connaitre les processus géochimiques contrôlant la chimie des eaux. L’étude a montré une variété d’origines et de processus de salinisation des eaux. Notre étude a démontré que l’anomalie de forte salinité est certainement due au phénomène d’intrusion marine. Le mélange des eaux de la nappe avec de l’eau de mer est justifié par les fortes teneurs en chlorures due à une proportion d’eau de mer significative. Cependant, la salinité est acquise par la contribution d’une autre source d’eau salée provenant de la remobilisation d’une eau salée ancienne probablement piégée dans les scories. Cette source est différente de l’eau de mer actuelle par son cortège cationique, et correspond à une eau de mer modifiée par l’interaction avec le basalte. L’étude a permis de mettre en évidence que les réactions d’échanges cationiques inverse liées à l’intrusion marine et les processus de dissolution géochimiques sont les caractéristiques géochimiques des eaux contaminées par les eaux marines. L’étude de la qualité chimique des eaux, montre des teneurs excessives en éléments majeurs dépassant largement les seuils autorisés. Les teneurs en éléments traces (Se, As) montrent une contamination importante dans les eaux de la plaine côtière. L’augmentation de ces éléments est probablement due à l’influence des formations volcaniques et est accentuée par l’intrusion saline, liée à une exploitation intensive.
Subterranean waters of the complex volcano-sedimentary aquifer system, exploited for drinking water supply of the Djibouti capital, undergo a degradation of their quality faced with high population growth, rural exodus, desertification which is accentuated in a context to severe arid climate. This degradation expresses itself by the salinization and the contamination of waters in direct relation with the overexploitation. The hydrogeochemical data were analyzed by using a combination of classic and statistical geochemical methods to estimate the quality in order to recognize the geochemical processes governing the chemistry of subterranean waters. The study indicated a variety of origins and processes of waters salinization. Our study has demonstrated that the anomaly of strong salinity is certainly due to the phenomenon of marine intrusion. The mixture of the groundwater sheet with some sea water is justified by the strong contents in chlorides. However, salinity is acquired by the contribution of another source of salt water resulting from the remobilization of old salt water, probably trapped in scorias. This second source of chlorinated water, is different from some current sea water by its cationic procession, and would correspond to sea water modified by the interaction with the basalt. Our study allowed highlighting that the reactions of inverse cationic exchange bounded to the marine intrusion and the geochemical dissolution processes are the geochemical characteristics of waters contaminated by marine waters. The study of the chemical water quality of various aquifers shows excessive contents in major elements exceeding widely the authorized thresholds. The contents in trace elements (Se, As) show an important contamination of groundwater of the coastal plain. The increase of the toxic elements is probably due to the influence of the volcanic formations and is stressed by the salt intrusion, related to an intensive exploitation.
Les eaux souterraines du système aquifère complexe volcano-sédimentaire, exploité pour l’alimentation en eau potable de Djibouti-ville, connaissent une dégradation de leur qualité face à une croissance démographique élevée, un exode rural, une désertification qui s’accentuent dans un contexte à climat aride sévère. Cette dégradation s’exprime par la salinisation et la contamination des eaux en relation directe avec la surexploitation. Les données hydrogéochimiques ont été analysées en utilisant une combinaison de méthodes géochimiques et statistiques pour évaluer la qualité afin de connaitre les processus géochimiques contrôlant la chimie des eaux. L’étude a montré une variété d’origines et de processus de salinisation des eaux. Notre étude a démontré que l’anomalie de forte salinité est certainement due au phénomène d’intrusion marine. Le mélange des eaux de la nappe avec de l’eau de mer est justifié par les fortes teneurs en chlorures due à une proportion d’eau de mer significative. Cependant, la salinité est acquise par la contribution d’une autre source d’eau salée provenant de la remobilisation d’une eau salée ancienne probablement piégée dans les scories. Cette source est différente de l’eau de mer actuelle par son cortège cationique, et correspond à une eau de mer modifiée par l’interaction avec le basalte. L’étude a permis de mettre en évidence que les réactions d’échanges cationiques inverse liées à l’intrusion marine et les processus de dissolution géochimiques sont les caractéristiques géochimiques des eaux contaminées par les eaux marines. L’étude de la qualité chimique des eaux, montre des teneurs excessives en éléments majeurs dépassant largement les seuils autorisés. Les teneurs en éléments traces (Se, As) montrent une contamination importante dans les eaux de la plaine côtière. L’augmentation de ces éléments est probablement due à l’influence des formations volcaniques et est accentuée par l’intrusion saline, liée à une exploitation intensive.
Subterranean waters of the complex volcano-sedimentary aquifer system, exploited for drinking water supply of the Djibouti capital, undergo a degradation of their quality faced with high population growth, rural exodus, desertification which is accentuated in a context to severe arid climate. This degradation expresses itself by the salinization and the contamination of waters in direct relation with the overexploitation. The hydrogeochemical data were analyzed by using a combination of classic and statistical geochemical methods to estimate the quality in order to recognize the geochemical processes governing the chemistry of subterranean waters. The study indicated a variety of origins and processes of waters salinization. Our study has demonstrated that the anomaly of strong salinity is certainly due to the phenomenon of marine intrusion. The mixture of the groundwater sheet with some sea water is justified by the strong contents in chlorides. However, salinity is acquired by the contribution of another source of salt water resulting from the remobilization of old salt water, probably trapped in scorias. This second source of chlorinated water, is different from some current sea water by its cationic procession, and would correspond to sea water modified by the interaction with the basalt. Our study allowed highlighting that the reactions of inverse cationic exchange bounded to the marine intrusion and the geochemical dissolution processes are the geochemical characteristics of waters contaminated by marine waters. The study of the chemical water quality of various aquifers shows excessive contents in major elements exceeding widely the authorized thresholds. The contents in trace elements (Se, As) show an important contamination of groundwater of the coastal plain. The increase of the toxic elements is probably due to the influence of the volcanic formations and is stressed by the salt intrusion, related to an intensive exploitation.
04-09-2017
04-09-2017
Thèse
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