Caractérisation des procédés de séchage de macroalgues brunes en vue de leur valorisation en bioraffinage

Characterization of drying processes of brown macroalgae for their valorization in biorefinery

• Auteur / Autrice : Jeanne Le Loeuff
• Direction : Jean-Louis Lanoisellé, Virginie Boy, Pascal Morançais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Spécialité : Génie des Procédés et Bioprocédés
• Date : Soutenance le 07/12/2022
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Pour l'Ingénieur (Lorient ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme (Lorient ; Brest ; Plouzané ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Bourgougnon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karim Allaf, Nabil Grimi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Stiger-Pouvreau, Catherine Bonazzi
• DOI : 10.70675/ca2c3140z5077z48fdzb969zee5a4ecad28d

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algues -- Aspect économique

Algues marines

Déshydratation

Mots clés libres

Champs électriques pulsés

Convection naturelle

Déshydratation par pressage

Jets d’air impactants

Lit fluidisé

Sargassum

Air impingement jets

Dehydration by pressing

Pulsed electric fields

Fluidized bed

Natural convection

Résumé

Depuis 2011, des échouages récurrents de macroalgues brunes du genre Sargassum causent des problèmes environnementaux, économiques et sanitaires aux Antilles. Ces algues, composées de molécules d’intérêts, sont en voie de valorisation dans divers domaines. En revanche, lors de leur échouage sur les côtes, et à cause de leur forte teneur en eau, elles se dégradent rapidement. Leur stabilisation est donc une étape essentielle dans le processus de valorisation de cette biomasse. Une autre espèce du genre Sargassum, également invasive, prolifère sur les côtes européennes, à savoir S. muticum. Cette thèse s’est donc intéressée à divers procédés de séchage en vue de stabiliser ces biomasses. Les paramètres procédés des séchages par jets d’air impactants, en lit fluidisé, par convection naturelle en étuve et de la lyophilisation ont été étudiés. Leur impact sur les cinétiques de séchage, les coefficients de diffusion, les temps de séchage ont également été définis. De plus, la qualité des algues séchées a été quantifiée par leurs caractérisations biochimiques, leur propriétés fonctionnelles et leurs couleurs. Des prétraitements par champs électriques pulsés et par déshydratation par pressage ont été appliqués afin d’optimiser les procédés de séchage et d’améliorer la qualité des algues séchées. Cette étude a permis de quantifier l’impact des procédés de séchage sur la matière algale Sargassum et de déterminer les propriétés des algues séchées en vue d’adapter le procédé de stabilisation à la voie de valorisation choisie. Ces résultats permettront également le dimensionnement d’un sécheur pour sécher les algues à une échelle semi-industrielle.

Since 2011, recurrent stranding of brown macroalgae of the genus Sargassum cause environmental, economic and health issues in the Caribbean. These seaweeds, composed of molecules of interest, are starting to be valorized in different fields. On the other hand, during their stranding on the coasts, and because of their high-water content, they degrade very fast. Their stabilization is thus an essential stage in the process of valorization of this biomass. Another specie of the genus Sargassum, also invasive, proliferates on the European coasts, namely S. muticum. This thesis has therefore focused on various drying processes to stabilize these biomasses. The process parameters of air impingement jets drying, fluidized bed drying, natural convection drying in an oven and freeze-drying were studied. Their impact on drying kinetics, diffusion coefficients and drying times were also defined. Moreover, the quality of the dried algae was quantified by their biochemical characterization, their functional properties and their colors. Two pre-treatments, namely pulsed electric fields and dehydration by pressing, were applied in order to optimize the drying processes and improve the quality of the dried seaweeds. This study permits to quantify the impact of the drying processes on the Sargassum biomass and to determine the properties of the dried seaweeds in order to adapt the stabilization process to the chosen valorization field. These results will also allow the dimensioning of a dryer to dry the seaweeds on a semi-industrial scale.