Thèse Année : 2025

Development of thermosensitive, reversible, and recyclable flocculants

Développement de floculants thermosensibles, réversibles et recyclables

Souraya Alameddine
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1645105
  • IdRef : 29363081X

Résumé

Microalgae are a promising feedstock for biosourced materials (biofuels, pigments, vitamins, etc.). However, the production of microalgae on a large scale remains limited by the enormous cost of the harvesting phase which constitutes 20 to 30% of the total cost, due to the small size of the microalgae (3 – 30 µm), and the low concentration in the culture medium (0.5 – 5 g/L) which makes all conventional harvesting techniques long and energy-intensive. In order to solve this problem, the use of a flocculating agent in the harvest process seems an interesting approach. Microalgae have negatively charged proteins on their membrane walls which give them significant colloidal stability in their culture medium. Flocculants are chemical compounds, positively charged, which interact with microalgae to form aggregates which can then be separated by sedimentation or flotation. However, the flocculants used generally remain trapped in the biomass and contaminate it with toxic residues, which limits their final applications. This thesis subject therefore aims to develop a new family of flocculants based on cellulose nanocrystals modified by cationic centers (to induce flocculation) and by thermosensitive polymer chains (to selectively mask and unmask the cationic charges to harvest and/or recycle the flocculant). This approach will constitute the first example of the use of cellulose nanocrystals modified with thermosensitive polymers in the field of microalgae harvest.

Les microalgues représentent une source prometteuse pour la production de matériaux biosourcés (biocarburants, pigments, vitamines, etc.). Cependant, la production de microalgues à grande échelle reste limitée par le coût élevé de la phase de récolte, qui représente 20 à 30 % du coût total. Ce coût s’explique par la petite taille des microalgues (3 – 30 µm) et leur faible concentration dans le milieu de culture (0,5 – 5 g/L), ce qui rend les techniques de récolte conventionnelles longues et énergivores. Afin de résoudre ce problème, l’utilisation d’un agent floculant lors du processus de récolte apparaît comme une approche intéressante. Les microalgues possèdent des protéines chargées négativement sur les parois de leur membrane, ce qui leur confère une grande stabilité colloïdale dans leur milieu de culture. Les floculants sont des composés chimiques, chargés positivement, qui interagissent avec les microalgues pour former des agrégats pouvant ensuite être séparés par sédimentation ou par flottation. Cependant, les floculants utilisés restent généralement piégés dans la biomasse et la contaminent avec des résidus toxiques, ce qui limite leurs applications finales. Ce sujet de thèse vise donc à développer une nouvelle famille de floculants à base de nanocristaux de cellulose modifiés par des centres cationiques (pour induire la floculation) et par des chaînes polymères thermosensibles (pour masquer et démasquer sélectivement les charges cationiques afin de récolter et/ou recycler le floculant). Cette approche constituera le premier exemple d’utilisation de nanocristaux de cellulose modifiés avec des polymères thermosensibles dans le domaine de la récolte des microalgues.

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Dates et versions

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  • HAL Id : tel-05504943 , version 1

Citer

Souraya Alameddine. Développement de floculants thermosensibles, réversibles et recyclables. Polymères. Normandie Université, 2025. Français. ⟨NNT : 2025NORMIR34⟩. ⟨tel-05504943⟩
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