Etude physicochimique du comportement d'une solution synthétique d'un broyat de microalgues et de la séparation par procédés membranaires des lipides qu'il contient

par Erika Clavijo Rivera

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Le président du jury était Murielle Rabiller-Baudry.

Le jury était composé de Alain Riaublanc, Jack Legrand.

Les rapporteurs étaient Véronique Vié, Romain Kapel.


  • Résumé

    Ce travail est développé dans un contexte de bioraffinage de produits issus de microalgues. L’objectif principal était d’étudier la filtration membranaire de lipides produits par des microalgues ainsi que de comprendre les phénomènes physicochimiques pouvant avoir lieu à l’interface liquide-liquide lors de la séparation. Pour cela, trois axes de recherche ont été suivis. Initialement, sur la base de la caractérisation d’un broyat réel de la microalgue P. kessleri, cultivée en conditions de carence en azote, un mélange synthétique constitué d’une émulsion d’huile dans l’eau a été préparé. Une composition spécifique a été définie et un protocole d’émulsification a été établi. Deuxièmement, le comportement des surfactants de l’émulsion à l’interface huile/eau et air/eau a été évalué par la méthode de la goutte pendante et de la balance de Langmuir. La tension interfaciale à l’équilibre, la dynamique d’adsorption (interface huile/eau) et les isothermes de compression (interface air/eau) ont été ainsi déterminées. Finalement, afin d’évaluer la séparation des lipides de l’émulsion par des procédés membranaires, les performances de plusieurs membranes hydrophobes et hydrophiles (polyéthersulfone, polyfluorure de vinylidène, polyacrylonitrile) de micro et ultrafiltration ont été examinées pour la concentration des lipides de l’émulsion préparée. En complément, afin de fournir des éléments permettant d’évaluer le lien entre les propriétés de l’interface huile/eau et les performances de la filtration, l’évolution de la taille de gouttelettes et l’apparition du phénomène de coalescence et de colmatage au cours de la filtration, ont été analysés.

  • Titre traduit

    Physicochemical study of a ground microalgae synthetic mixture and its lipids separation by membrane processes


  • Résumé

    This work is developed within the framework of microalgae biorefinery. The main objective was to study the membrane separation of lipids produced by microalgae and to understand the physicochemical phenomena that can occur at the liquid-liquid interface during separation. To this purpose, three main axis of research were followed. Initially, based on the characterization of a real suspension of ground P. kessleri microalgae, growth under starving nitrogen conditions, a synthetic mixture, consisting of an oil-in-water emulsion, was prepared. A specific composition was formulated and an emulsification protocol was established. Then, the behavior of the surfactants of the emulsion at the oil/water and air/water interface was evaluated using the pendant drop and Langmuir trough methods. The interfacial tension at equilibrium, the adsorption dynamics (oil/water interface) and the pressure isotherms (air/water interface) were determined. Finally, in order to evaluate the separation of the lipids from the emulsion by membrane processes, the performances of several hydrophobic and hydrophilic micro and ultrafiltration membranes (polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile) were assessed for a lipid concentration equivalent to the prepared emulsion. In addition, in order to provide elements allowing to evaluate the link between the properties of the oil / water interface and the filtration performances, the evolution of droplet size and the arising of the coalescence phenomenon and clogging during filtration, were analyzed.


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