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Conception et réalisation de structures textiles lumineuses pour le traitement et le monitoring de la thérapie photo dynamique (PDT)
Conception et réalisation de structures textiles lumineuses pour le traitement et le monitoring de la thérapie photo dynamique (PDT)


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Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet PHOS-ISTOS 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement (FP7). L’objectif du projet est de développer une méthode alternative pour une application médicale, la thérapie photo dynamique (PDT), en combinant les méthodes de fabrication de l'industrie textile avec des sources laser et des dispositifs optiques. La PDT est une méthode de traitement de la Kératose Actinique efficace, bien tolérée et non invasive. L’effet thérapeutique de la PDT dépend de la substance photosensibilisante, de l'oxygénation de la tumeur et de la dose de lumière appliquée. Aujourd’hui la lumière utilisée pour activer les agents photo-sensibilisants dans le protocole de la PDT classique est délivrée par des panneaux constitués de LEDs. Cependant, ces panneaux ont des inconvénients tels que la non-uniformité de l’émission de la lumière sur les surfaces courbées, liés à leur rigidité, et la douleur provoquée par la dose élevée de la lumière pendant l'exposition. Afin de développer une alternative efficace aux panneaux LEDs, nous avons proposé d’insérer des fibres optiques en Poly(Méthacrylate de Méthyle) (PMMA) dans un textile flexible qui s’adapte à la morphologie du corps humain et qui diffuse une lumière issue des sources lasers connectées aux extrémités du tissu. Dans cette étude, le comportement des fibres optiques insérées dans des structures tissées est étudié afin de développer un tissu lumineux qui diffuse une lumière puissante et homogène. Ce projet s’intègre dans la démarche de développement des textiles intelligents, en élaborant des applications à haute valeur ajoutée destinées aux marchés des textiles médicaux.
This study is part of the PHOS-ISTOS project within 7th Framework Program for Research and Development (FP7). The objective of the project is to develop an alternative method for a medical application, Photo Dynamic Therapy (PDT), combining the manufacturing methods of the textile industry with laser sources and optical devices. PDT is an effective, well tolerated and non-invasive treatment procedure. The therapeutic effect of PDT depends on the photosensitizer substance, the oxygenation of the tumor and the dose of light applied. Today, the light used to activate the photo-sensitizing agents in the conventional PDT protocol is delivered by panels consisting of LEDs. However, these panels have disadvantages such as the non-uniformity of the emission of light on the curved surfaces due to their rigidity and the pain caused by the high dose of light during exposure. In order to develop an efficient alternative to LED panels, we proposed to insert Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) optical fibers into a flexible fabric that adapts to the morphology of the human body and that diffuses light from laser sources laterally. In this study, the behavior of optical fibers inserted in woven structures is studied in order to develop the light emitting fabric that diffuses a powerful and homogeneous light. The value of smart textiles has increased over the past fifteen years. This project is integrated into this approach by developing high value-added applications for the medical textile innovation markets.
Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet PHOS-ISTOS 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement (FP7). L’objectif du projet est de développer une méthode alternative pour une application médicale, la thérapie photo dynamique (PDT), en combinant les méthodes de fabrication de l'industrie textile avec des sources laser et des dispositifs optiques. La PDT est une méthode de traitement de la Kératose Actinique efficace, bien tolérée et non invasive. L’effet thérapeutique de la PDT dépend de la substance photosensibilisante, de l'oxygénation de la tumeur et de la dose de lumière appliquée. Aujourd’hui la lumière utilisée pour activer les agents photo-sensibilisants dans le protocole de la PDT classique est délivrée par des panneaux constitués de LEDs. Cependant, ces panneaux ont des inconvénients tels que la non-uniformité de l’émission de la lumière sur les surfaces courbées, liés à leur rigidité, et la douleur provoquée par la dose élevée de la lumière pendant l'exposition. Afin de développer une alternative efficace aux panneaux LEDs, nous avons proposé d’insérer des fibres optiques en Poly(Méthacrylate de Méthyle) (PMMA) dans un textile flexible qui s’adapte à la morphologie du corps humain et qui diffuse une lumière issue des sources lasers connectées aux extrémités du tissu. Dans cette étude, le comportement des fibres optiques insérées dans des structures tissées est étudié afin de développer un tissu lumineux qui diffuse une lumière puissante et homogène. Ce projet s’intègre dans la démarche de développement des textiles intelligents, en élaborant des applications à haute valeur ajoutée destinées aux marchés des textiles médicaux.
This study is part of the PHOS-ISTOS project within 7th Framework Program for Research and Development (FP7). The objective of the project is to develop an alternative method for a medical application, Photo Dynamic Therapy (PDT), combining the manufacturing methods of the textile industry with laser sources and optical devices. PDT is an effective, well tolerated and non-invasive treatment procedure. The therapeutic effect of PDT depends on the photosensitizer substance, the oxygenation of the tumor and the dose of light applied. Today, the light used to activate the photo-sensitizing agents in the conventional PDT protocol is delivered by panels consisting of LEDs. However, these panels have disadvantages such as the non-uniformity of the emission of light on the curved surfaces due to their rigidity and the pain caused by the high dose of light during exposure. In order to develop an efficient alternative to LED panels, we proposed to insert Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA) optical fibers into a flexible fabric that adapts to the morphology of the human body and that diffuses light from laser sources laterally. In this study, the behavior of optical fibers inserted in woven structures is studied in order to develop the light emitting fabric that diffuses a powerful and homogeneous light. The value of smart textiles has increased over the past fifteen years. This project is integrated into this approach by developing high value-added applications for the medical textile innovation markets.
26-06-2017
26-06-2017
Thèse
Thèse

Influence de la superhydrophobicité sur la récupération d'énergie par courant d'écoulement microfluidique
Influence de la superhydrophobicité sur la récupération d'énergie par courant d'écoulement microfluidique


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La récupération du courant d'écoulement en tant que source d'énergie est une technologie ayant vu un regain d'intérêt depuis le début des années 2000. Le courant d'écoulement est récupéré en faisant passer un liquide dans des canaux microfluidiques ayant une taille de l'ordre de la dizaine de microns. Des travaux récents ont montré des réalisations générant des densités de puissance comparables à celles de méthodes de récupération d'énergie plus connues (piézoélectricité etc...), montrant que le courant d'écoulement peut être employé pour l'alimentation d'électronique de faible puissance. Cependant l'efficacité de transduction reste faible, de l'ordre de quelques pourcents. Une des pistes très prometteuses pour l'amélioration du rendement du phénomène est l'utilisation de surfaces superhydrophobes dans les micro- ou nanocanaux, avec un gain d'efficacité théorisé d'un ordre de grandeur, allant jusqu'à 37%. Cependant, à ce jour très peu de réalisations expérimentales existent sur ce sujet. Mon travail de thèse s'est inscrit directement dans cette problématique, avec l'étude expérimentale de l'influence d'une surface superhydrophobe constituée d'un tapis de nanofils de silicium dans la récupération du courant d'écoulement. J'ai ainsi réalisé plusieurs récupérateurs d'énergie avec des canaux hydrophiles, hydrophobes et superhydrophobes et j’ai effectué leur caractérisation électrique. En dépit de problèmes de répétabilité et de dégradation des surfaces, une amélioration de la puissance récupérée a été mesurée pour la surface superhydrophobe par rapport à une surface hydrophobe.
Since the beginning of the last decade streaming current has seen renewed interest as a type of renewable energy harvesting. The streaming current is a phenomenon arising when a fluid moves through a porous medium or microchannels, and can be harvested as an electric current and potential. Recent works have shown power densities comparable to other energy harvesting techniques such as piezoelectricity, which opens the way to streaming current as a mean of powering low-power electronics such as wireless sensor networks. However, harvesting efficiencies have yet to reach higher than a few percents. A promising possibility is the use of superhydrophobic surfaces inside the microchannels, with theory predicting efficiencies nearing 40%. However, as of today very little experimental data is available to confirm or infirm this theory. My PhD work aimed at increasing the experimental data on whether energy harvesting streaming current through superhydrophobic microchannels increases the power generated. I have designed and fabricated several microfluidic energy harvesters with microchannel hydrophilic, hydrophobic or superhydrophobic surfaces, and characterized their electrical properties. Despite reproducibility issues and surface degradation, a net gain in power output has been recorded for superhydrophobic surfaces.
La récupération du courant d'écoulement en tant que source d'énergie est une technologie ayant vu un regain d'intérêt depuis le début des années 2000. Le courant d'écoulement est récupéré en faisant passer un liquide dans des canaux microfluidiques ayant une taille de l'ordre de la dizaine de microns. Des travaux récents ont montré des réalisations générant des densités de puissance comparables à celles de méthodes de récupération d'énergie plus connues (piézoélectricité etc...), montrant que le courant d'écoulement peut être employé pour l'alimentation d'électronique de faible puissance. Cependant l'efficacité de transduction reste faible, de l'ordre de quelques pourcents. Une des pistes très prometteuses pour l'amélioration du rendement du phénomène est l'utilisation de surfaces superhydrophobes dans les micro- ou nanocanaux, avec un gain d'efficacité théorisé d'un ordre de grandeur, allant jusqu'à 37%. Cependant, à ce jour très peu de réalisations expérimentales existent sur ce sujet. Mon travail de thèse s'est inscrit directement dans cette problématique, avec l'étude expérimentale de l'influence d'une surface superhydrophobe constituée d'un tapis de nanofils de silicium dans la récupération du courant d'écoulement. J'ai ainsi réalisé plusieurs récupérateurs d'énergie avec des canaux hydrophiles, hydrophobes et superhydrophobes et j’ai effectué leur caractérisation électrique. En dépit de problèmes de répétabilité et de dégradation des surfaces, une amélioration de la puissance récupérée a été mesurée pour la surface superhydrophobe par rapport à une surface hydrophobe.
Since the beginning of the last decade streaming current has seen renewed interest as a type of renewable energy harvesting. The streaming current is a phenomenon arising when a fluid moves through a porous medium or microchannels, and can be harvested as an electric current and potential. Recent works have shown power densities comparable to other energy harvesting techniques such as piezoelectricity, which opens the way to streaming current as a mean of powering low-power electronics such as wireless sensor networks. However, harvesting efficiencies have yet to reach higher than a few percents. A promising possibility is the use of superhydrophobic surfaces inside the microchannels, with theory predicting efficiencies nearing 40%. However, as of today very little experimental data is available to confirm or infirm this theory. My PhD work aimed at increasing the experimental data on whether energy harvesting streaming current through superhydrophobic microchannels increases the power generated. I have designed and fabricated several microfluidic energy harvesters with microchannel hydrophilic, hydrophobic or superhydrophobic surfaces, and characterized their electrical properties. Despite reproducibility issues and surface degradation, a net gain in power output has been recorded for superhydrophobic surfaces.
26-06-2017
26-06-2017
Thèse
Thèse

Development and optimization of the tufting process for textile composite reinforcement
Development and optimization of the tufting process for textile composite reinforcement


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Dans plusieurs industries, les composites 3D sont largement utilisés pour fabriquer les pièces composites épaisses et complexes. La technologie de piquage permet de lier des renforts secs ensemble ou de renforcer les composites dans l’épaisseur grâce à des fils structuraux. Cette thèse est consacrée au développement de cette technologie et à l'analyse de l'influence des paramètres de piquage sur les comportements de préformage et les propriétés mécaniques de la préforme et du composite piqués. Le procédé de piquage est décrit dans la thèse. La configuration d'équipement est conçue pour réaliser ce procédé. Les paramètres de piquage peuvent être contrôlés par l'utilisateur. L’influence de la profondeur de piquage sur les propriétés mécaniques des 3D préformes renforcées par le piquage est analysé. Des 3D échantillons composites sont piqués avec des profondeurs de piquage variées. Les résultats d’essais mécaniques en traction et l’analyse microscopique sur la section transverse de l’éprouvette montrent que la profondeur influence fortement les performances mécaniques des composites. Le contrôle de ces paramètres est indispensable pour optimiser l’utilisation du piquage et améliorer les propriétés des renforts assemblés. Les comportements de préformage du renforcement piqué dans le procédé d'emboutissage hémisphérique sont aussi analysés. L'influence des fils de piquage sur l’avalement des plis, le glissement entre les couches et le phénomène de plissement lors de la formation est démontrée. De plus, les orientations du fil de piquage ont affecté les résultats de formage, qui ont conduit à un défaut de désalignement dans la zone où le cisaillement dans le plan est fort.
Three-dimensional fabrics are widely used in several industries to manufacture thicker and more complex composite parts. Tufting technology is employed to bond dry reinforcements together or to reinforce the composites in the thickness by structural yarns. The thesis is dedicated to the development of tufting technology and the analysis of the influence of tufting parameters on preforming behaviours and mechanical properties of tufted preform and composite. The tufting process and the self-designed equipment configuration are described in detail in the thesis. The tufting parameters can be completely controlled by user. Influence of tufting length through the thickness on mechanical properties of 3D tufted preform and composite is analysed in this study. 3D composite samples are prepared with varied tufting length. Tensile tests are carried out to determine the influence of the tuft length on the mechanical performance of tufted samples. The tensile results and microscopic analysis on the cross section of 3D specimen show that the tuft length strongly influences on the mechanical properties of composite. Therefore, the control of these parameters is necessary to optimize the tufting process and thus improve the mechanical performance of assembled thick reinforcements. The preforming behaviours of tufted 3D reinforcement in the hemispherical stamping process are also analysed. The experimental data demonstrates the influence of tufting yarns on the material draw-in, interply sliding, and winkling phenomenon during forming. Furthermore, the orientations of tufting yarn affected the forming results, which leaded to misalignment defect in the zone of strong in-plane shear.
Dans plusieurs industries, les composites 3D sont largement utilisés pour fabriquer les pièces composites épaisses et complexes. La technologie de piquage permet de lier des renforts secs ensemble ou de renforcer les composites dans l’épaisseur grâce à des fils structuraux. Cette thèse est consacrée au développement de cette technologie et à l'analyse de l'influence des paramètres de piquage sur les comportements de préformage et les propriétés mécaniques de la préforme et du composite piqués. Le procédé de piquage est décrit dans la thèse. La configuration d'équipement est conçue pour réaliser ce procédé. Les paramètres de piquage peuvent être contrôlés par l'utilisateur. L’influence de la profondeur de piquage sur les propriétés mécaniques des 3D préformes renforcées par le piquage est analysé. Des 3D échantillons composites sont piqués avec des profondeurs de piquage variées. Les résultats d’essais mécaniques en traction et l’analyse microscopique sur la section transverse de l’éprouvette montrent que la profondeur influence fortement les performances mécaniques des composites. Le contrôle de ces paramètres est indispensable pour optimiser l’utilisation du piquage et améliorer les propriétés des renforts assemblés. Les comportements de préformage du renforcement piqué dans le procédé d'emboutissage hémisphérique sont aussi analysés. L'influence des fils de piquage sur l’avalement des plis, le glissement entre les couches et le phénomène de plissement lors de la formation est démontrée. De plus, les orientations du fil de piquage ont affecté les résultats de formage, qui ont conduit à un défaut de désalignement dans la zone où le cisaillement dans le plan est fort.
Three-dimensional fabrics are widely used in several industries to manufacture thicker and more complex composite parts. Tufting technology is employed to bond dry reinforcements together or to reinforce the composites in the thickness by structural yarns. The thesis is dedicated to the development of tufting technology and the analysis of the influence of tufting parameters on preforming behaviours and mechanical properties of tufted preform and composite. The tufting process and the self-designed equipment configuration are described in detail in the thesis. The tufting parameters can be completely controlled by user. Influence of tufting length through the thickness on mechanical properties of 3D tufted preform and composite is analysed in this study. 3D composite samples are prepared with varied tufting length. Tensile tests are carried out to determine the influence of the tuft length on the mechanical performance of tufted samples. The tensile results and microscopic analysis on the cross section of 3D specimen show that the tuft length strongly influences on the mechanical properties of composite. Therefore, the control of these parameters is necessary to optimize the tufting process and thus improve the mechanical performance of assembled thick reinforcements. The preforming behaviours of tufted 3D reinforcement in the hemispherical stamping process are also analysed. The experimental data demonstrates the influence of tufting yarns on the material draw-in, interply sliding, and winkling phenomenon during forming. Furthermore, the orientations of tufting yarn affected the forming results, which leaded to misalignment defect in the zone of strong in-plane shear.
27-06-2017
27-06-2017
Thèse
Thèse

ALE and SPH formulations for Fluid Structure Interaction : shock waves impact
ALE and SPH formulations for Fluid Structure Interaction : shock waves impact


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Ce travail de thèse porte sur l’étude numérique de la propagation d’ondes de choc dans les écoulements compressibles multiphasiques et en interaction (fluide-structure). Deux approches sont étudiées pour la résolution numérique de la partie fluide : L’approche ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) et l’approche lagrangienne SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) ; la partie structure, quant à elle, est résolue par une approche classique EF (Éléments finis). L’étude des méthodes ALE et SPH constituent les deux principaux axes de recherche. La problématique des coups de bélier dans l’ingénierie nucléaire est abordée dans cette thèse. Lors d’un coup de bélier, les nombreuses réflexions d’ondes de choc dans les tuyauteries nucléaires peuvent faire baisser la pression de l’eau en dessous de sa pression de saturation et générer localement de la cavitation. Le modèle HEM (Homogeneous Equilibrium Model) de changement de phase proposé par Saurel et al. (1999) à trois équations est étudié et appliqué aux coups de bélier. Les résultats obtenus sont comparés aux données expérimentales. Malgré l’utilisation des techniques de renormalisation en SPH, des instabilités (oscillations numériques) se développent à l’interface entre les particules de matériaux différents. Ces instabilités restreignent l’utilisation des schémas SPH classiques pour des problèmes à faible ratio de densité. Afin de résoudre les problèmes de choc, le schéma proposé par Hu et Adams (2006) est adapté au régime fortement compressible en considérant le couplage entre la densité et la longueur de lissage. Les différents schémas SPH sont comparés entre eux pour les problèmes de chocs multiphasiques en 1-D et 2-D. Les résultats SPH sont validés avec la solution exacte pour les problèmes 1-D et la solution ALE pour les problèmes 2-D.
This thesis focuses on the numerical study of the propagation of shock waves in compressible multiphase flows and fluid structure interaction. Two approaches are being studied for the numerical solution of the fluid part: the ALE approach (Arbitrary Lagrangian Eulerian) and the Lagrangian SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) approach; while the structure part is solved by a conventional FE (Finite Element). The numerical investigation of the ALE and SPH methods are the two main areas of research. Water Hammers phenomena occuring in nuclear industries are investigated in this thesis. During a Water Hammer, the shock waves reflections in nuclear piping may drop locally the water pressure below its saturation pressure and generate cavitation. The three equations HEM (Homogeneous Equilibrium Model) phase change model proposed by Saurel et al. (1999) is studied and applied to solve water hammers. The obtained results are compared with experimental data. Despite the use of renormalization techniques in SPH, instabilities (numerical oscillations) are developed at the interface between particles from different materials. These instabilities restrict the use of traditional SPH schemes to problems with low density ratio. In order to solve the shock problems in the compressible regime, the scheme originally proposed by Hu and Adams (2006) is adapted to fully compressible regime (FC-SPH) by considering the coupling between the density and the smoothing length. The different SPH schemes are compared for 1-D and 2-D multiphase shock problems. Validation is performed in comparison with exact solutions for 1-D problems and ALE solution for 2-D problems.
Ce travail de thèse porte sur l’étude numérique de la propagation d’ondes de choc dans les écoulements compressibles multiphasiques et en interaction (fluide-structure). Deux approches sont étudiées pour la résolution numérique de la partie fluide : L’approche ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) et l’approche lagrangienne SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) ; la partie structure, quant à elle, est résolue par une approche classique EF (Éléments finis). L’étude des méthodes ALE et SPH constituent les deux principaux axes de recherche. La problématique des coups de bélier dans l’ingénierie nucléaire est abordée dans cette thèse. Lors d’un coup de bélier, les nombreuses réflexions d’ondes de choc dans les tuyauteries nucléaires peuvent faire baisser la pression de l’eau en dessous de sa pression de saturation et générer localement de la cavitation. Le modèle HEM (Homogeneous Equilibrium Model) de changement de phase proposé par Saurel et al. (1999) à trois équations est étudié et appliqué aux coups de bélier. Les résultats obtenus sont comparés aux données expérimentales. Malgré l’utilisation des techniques de renormalisation en SPH, des instabilités (oscillations numériques) se développent à l’interface entre les particules de matériaux différents. Ces instabilités restreignent l’utilisation des schémas SPH classiques pour des problèmes à faible ratio de densité. Afin de résoudre les problèmes de choc, le schéma proposé par Hu et Adams (2006) est adapté au régime fortement compressible en considérant le couplage entre la densité et la longueur de lissage. Les différents schémas SPH sont comparés entre eux pour les problèmes de chocs multiphasiques en 1-D et 2-D. Les résultats SPH sont validés avec la solution exacte pour les problèmes 1-D et la solution ALE pour les problèmes 2-D.
This thesis focuses on the numerical study of the propagation of shock waves in compressible multiphase flows and fluid structure interaction. Two approaches are being studied for the numerical solution of the fluid part: the ALE approach (Arbitrary Lagrangian Eulerian) and the Lagrangian SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) approach; while the structure part is solved by a conventional FE (Finite Element). The numerical investigation of the ALE and SPH methods are the two main areas of research. Water Hammers phenomena occuring in nuclear industries are investigated in this thesis. During a Water Hammer, the shock waves reflections in nuclear piping may drop locally the water pressure below its saturation pressure and generate cavitation. The three equations HEM (Homogeneous Equilibrium Model) phase change model proposed by Saurel et al. (1999) is studied and applied to solve water hammers. The obtained results are compared with experimental data. Despite the use of renormalization techniques in SPH, instabilities (numerical oscillations) are developed at the interface between particles from different materials. These instabilities restrict the use of traditional SPH schemes to problems with low density ratio. In order to solve the shock problems in the compressible regime, the scheme originally proposed by Hu and Adams (2006) is adapted to fully compressible regime (FC-SPH) by considering the coupling between the density and the smoothing length. The different SPH schemes are compared for 1-D and 2-D multiphase shock problems. Validation is performed in comparison with exact solutions for 1-D problems and ALE solution for 2-D problems.
07-07-2017
07-07-2017
Thèse
Thèse

Apport de nouvelles propriétés antibactériennes et analgésiques sur un implant de réfection pariétale
Apport de nouvelles propriétés antibactériennes et analgésiques sur un implant de réfection pariétale


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Longtemps sous-estimées, les complications (douleurs, infections) en chirurgie viscérale par pose d’implants pariétaux s’avère critique par leur implication sur le retour à une activité normale du patient. Les techniques actuelles (ex. infiltration cicatricielle) ne parviennent à assurer qu’une analgésie de courte durée, voir des effets indésirables. La solution proposée a consisté à modifier deux implants pariétaux, l’un biostable (PET) et l’autre résorbable (PLA), par un polymère de cyclodextrine (polyCD), molécule cage connue pour sa capacité à former des complexes d'inclusions réversibles avec des médicaments. L'étude a d'abord porté sur la fonctionnalisation des supports en faisant varier les paramètres afin de maîtriser le degré de polyCD présent sur le textile, ensuite caractérisé par diverses techniques. Une étude de cytocompatibilité in vitro a été réalisée afin de détecter l'impact du polyCD sur la vitalité cellulaire. Les supports ont été imprégnés de ciprofloxacine. Après avoir mesuré leur capacité de chargement, des études de libération in vitro ont été menées, suivies de tests microbiologiques sur E. coli et S. aureus. Ces derniers ont montré la contribution du polyCD à augmenter la durée de l'activité antibactérienne. Puis deux molécules anesthésiques (lidocaïne et ropivacaine) ont été étudiées. D'abord, leur inclusion dans la cavité de la CD a été observée en solution par RMN et électrophorèse capillaire. Leurs isothermes d'adsorption ont été réalisées pour évaluer leur taux de chargement respectif sur le textile modifié. Ce taux s’est avéré correspondre aux doses thérapeutiques couramment appliquées localement dans les thérapies existantes.
For a long time underestimated, complications (pain, infection) in visceral surgery with implants, are critical in their impact on the return to normal activity of the patient. Current techniques (scar infiltration, ...) fail to ensure a short analgesia with sometimes side effects. The proposed solution is to confer bioactivity to the prosthesis. To this end, two textiles, a biostable (PET) and an absorbable (PLA), were modified by coating fibers with a cyclodextrin polymer (polyCD). Cyclodextrins are cage molecules known for their ability to form reversible inclusion complexes with bioactive molecules. The study initially focused on the functionalization of materials by varying the parameters to control the degree of polyCD, then characterized by various techniques. Cytocompatibility study was performed to detect the polyCDs impact on the vitality of cells. Concerning the biological activation of the materials, a series of tests was performed with ciprofloxacin. After measuring their loading capacity, release studies were conducted in vitro, followed by microbiological tests on E. coli and S. aureus. The latter showed the contribution of polyCD on the duration of the antibacterial activity. Then two local anesthetics (lidocaine and ropivacaine) were studied. First, their inclusion in the cyclodextrin was observed in solution by NMR and capillary electrophoresis. Their sorption isotherms were conducted to evaluate their respective loading rate, which corresponded to therapeutic doses commonly used in usual therapeutics.
Longtemps sous-estimées, les complications (douleurs, infections) en chirurgie viscérale par pose d’implants pariétaux s’avère critique par leur implication sur le retour à une activité normale du patient. Les techniques actuelles (ex. infiltration cicatricielle) ne parviennent à assurer qu’une analgésie de courte durée, voir des effets indésirables. La solution proposée a consisté à modifier deux implants pariétaux, l’un biostable (PET) et l’autre résorbable (PLA), par un polymère de cyclodextrine (polyCD), molécule cage connue pour sa capacité à former des complexes d'inclusions réversibles avec des médicaments. L'étude a d'abord porté sur la fonctionnalisation des supports en faisant varier les paramètres afin de maîtriser le degré de polyCD présent sur le textile, ensuite caractérisé par diverses techniques. Une étude de cytocompatibilité in vitro a été réalisée afin de détecter l'impact du polyCD sur la vitalité cellulaire. Les supports ont été imprégnés de ciprofloxacine. Après avoir mesuré leur capacité de chargement, des études de libération in vitro ont été menées, suivies de tests microbiologiques sur E. coli et S. aureus. Ces derniers ont montré la contribution du polyCD à augmenter la durée de l'activité antibactérienne. Puis deux molécules anesthésiques (lidocaïne et ropivacaine) ont été étudiées. D'abord, leur inclusion dans la cavité de la CD a été observée en solution par RMN et électrophorèse capillaire. Leurs isothermes d'adsorption ont été réalisées pour évaluer leur taux de chargement respectif sur le textile modifié. Ce taux s’est avéré correspondre aux doses thérapeutiques couramment appliquées localement dans les thérapies existantes.
For a long time underestimated, complications (pain, infection) in visceral surgery with implants, are critical in their impact on the return to normal activity of the patient. Current techniques (scar infiltration, ...) fail to ensure a short analgesia with sometimes side effects. The proposed solution is to confer bioactivity to the prosthesis. To this end, two textiles, a biostable (PET) and an absorbable (PLA), were modified by coating fibers with a cyclodextrin polymer (polyCD). Cyclodextrins are cage molecules known for their ability to form reversible inclusion complexes with bioactive molecules. The study initially focused on the functionalization of materials by varying the parameters to control the degree of polyCD, then characterized by various techniques. Cytocompatibility study was performed to detect the polyCDs impact on the vitality of cells. Concerning the biological activation of the materials, a series of tests was performed with ciprofloxacin. After measuring their loading capacity, release studies were conducted in vitro, followed by microbiological tests on E. coli and S. aureus. The latter showed the contribution of polyCD on the duration of the antibacterial activity. Then two local anesthetics (lidocaine and ropivacaine) were studied. First, their inclusion in the cyclodextrin was observed in solution by NMR and capillary electrophoresis. Their sorption isotherms were conducted to evaluate their respective loading rate, which corresponded to therapeutic doses commonly used in usual therapeutics.
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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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


Accéder à la ressource
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

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)


Accéder à la ressource
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
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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
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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
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Cité Scientifique BP 30155 59653 VILLENEUVE D'ASCQ CEDEX Tél.:+33 (0)3 20 43 44 10