Concentration des microalgues Arthrospira Platensis et Chlorella vulgaris par électrofiltration

Concentration of the microalgae Arthrospira Platensis and Chlorella vulgaris by electrofiltration

• Auteur / Autrice : Christa Aoude
• Direction : Henri El Zakhem, Eugène Vorobiev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels : Transformations intégrées de la matière renouvelable (EA-4297)
• Date : Soutenance le 04/11/2022
• Etablissement(s) : Compiègne en cotutelle avec Université de Balamand (Tripoli, Liban)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Transformation Intégrée de la Matière Renouvelable / TIMR
• DOI : 10.70675/a7d45635z2664z40e0z8ee9z7b92a0205dfd

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microalgues

Arthrospira platensis

Chlorella vulgaris

Filtration

Déshydratation

Extraction (chimie)

Champs électriques

Mots clés libres

Électrofiltration

Concentration

Lavage

Électrolavage

Bioraffineries

Filtration frontale sous pression

Arthrospira platensis

Chlorella vulgaris

Microalgae

Electrofiltration

Filtration

Drying

Concentration

Washing

Electrowashing

Biorefineries

Extraction

Electric fields

Pressure

Résumé

Les microalgues sont des organismes microscopiques qui présentent de nombreuses propriétés avantageuses et peuvent être utilisées dans différentes applications industrielles. L'un des problèmes principaux rencontrés dans les bioraffineries de microalgues est le coût associé à l'étape de récolte, cela est lié à la consommation énergétique élevée des processus les plus couramment utilisés pour la récolte des microalgues. En fonction de l'application, les microalgues peuvent subir un traitement supplémentaire après les étapes de récolte pour l'extraction de leurs composés intercellulaires. Chlorella vulgaris et Arthrospira platensis sont deux types de microalgues commercialisés et utilisés dans un large éventail d'industries. Compte tenu de leur pertinence industrielle, ce sont les souches de microalgues qui sont étudiées dans le cadre de cette thèse. L'objectif de cette thèse est d'optimiser l'utilisation de la filtration frontale comme technique de récolte des microalgues, en étudiant l'utilisation de la filtration frontale sous pression ainsi que la filtration frontale sous pression avec l’application d’un champ électrique externe (appelée électrofiltration). Dans ce contexte, ce travail étudie les effets de la pression, de l'intensité du champ électrique, et de la combinaison des deux sur la cinétique de filtration et les propriétés du gâteau de filtration et des filtrats. Ce travail également évalue la possibilité d'utiliser la filtration frontale comme technique d'extraction « in-situ » ainsi que l'utilisation du lavage des gâteaux pour récupérer les biocomposés résiduels présents dans les pores d'un gâteau de microalgues. Trois configurations différentes de lavage du gâteau de filtration ont été évaluées : sous pression, sous un champ électrique (électrolavage), et sous pression assistée par un champ électrique (électrolavage sous pression).

Microalgae are microscopic organisms that present many beneficial properties and can be used in a wide range of industrial applications. One of the main issues encountered in microalgae biorefineries are the costs associated with the harvesting step, this is due to the energy intensive nature of the most commonly used processes for microalgae harvesting. Depending on the application, the microalgae can undergo further processing after the harvesting steps for the extraction of its intercellular compounds. Chlorella vulgaris and Arthrospira platensis are two types of microalgae that are commercially used in a wide range of applications. Given their industrial relevance, they are the microalgae strains that are studied in the context of this thesis. The aim of this thesis is to optimize the use of dead-end filtration as a microalgae harvesting technique, this is achieved by studying the use of pressure driven dead-end filtration as well as electrically assisted dead-end filtration (hereby referred to as electrofiltration). In this context, the present work investigates the effects of the operating pressure, the electric current density, and the combination of the two on the filtration kinetics and the properties of the filter cake and filtrates. This work also assesses the possibility of using dead-end filtration as an in-situ extraction technique as well as the use of cake washing to recover biocompounds trapped in the pores of a microalgal cake. Three different cake washing configurations were assessed: pressure driven (pressure washing), electrically driven (electrowashing), and electrically enhanced pressure washing (pressure electrowashing).