Spéciation inorganique de bio-huiles et de matières premières renouvelables par couplage de techniques de chromatographie à ICP-MS

Inorganic Speciation of Bio-oils and Renewable Feedstock by Hyphenated Methods of Chromatography Techniques and ICP-MS

• Auteur / Autrice : Wladimir Ruiz Marin
• Direction : Brice Bouyssière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Analytique et environnement
• Date : Soutenance le 06/05/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (IPREM UMR 5254) - Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : TOTAL
• Jury : Président / Présidente : Florence Pannier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Pannier, Charles-Philippe Lienemann, Davy Guillarme, Jimmy Castillo, Caroline Barrère-Mangote
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles-Philippe Lienemann, Davy Guillarme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie

Spéciation (chimie)

Biocarburants

Mots clés libres

Spéciation inorganique

Bio-huiles

Chromatographie

ICP-MS

Inorganic Speciation

Bio-oils

Chromatography

ICP-MS

Résumé

Cette thèse de doctorat se plonge dans le domaine de la production de biocarburants, en mettant l'accent sur la caractérisation critique des composants traces tels que les hétéroatomes et les métaux dans les bio-huiles dérivées du recyclage des déchets et de la biomasse. À travers une série d'avancées méthodologiques et d'explorations analytiques réparties sur six chapitres, la recherche présente une approche globale pour comprendre et améliorer la qualité et l'efficacité des biocarburants. Le premier chapitre souligne le besoin de méthodes analytiques standardisées pour quantifier précisément les constituants inorganiques dans les bio-huiles, plaidant pour l'intégration de systèmes chromatographiques avec des techniques de spectrométrie de masse avancées telles que ICP-MS et HRMS. Les chapitres suivants introduisent des techniques et méthodologies novatrices, incluant HILIC-ICP-HRMS pour l'analyse des phospholipides dans le chapitre 2, l'extraction assistée par ultrasons pour la fractionation des bio-huiles dans le chapitre 3, et l'utilisation de GPC couplé à ICP HRMS pour l'analyse inorganique non ciblée dans le chapitre 4. Le chapitre 5 explore les défis et solutions dans l'emploi de SFC couplé à ICP-MS pour la spéciation du fer dans les bio-huiles de pyrolyse. Enfin, le chapitre 6 évalue l'applicabilité de IRMS pour la caractérisation comparative des mélanges complexes dans les biocarburants par leurs signatures isotopiques de carbone. Les résultats soulignent la complexité des matrices de biocarburants et la nécessité d'innovations méthodologiques continues pour améliorer la précision et la fiabilité de l'analyse des biocarburants. Cette thèse contribue de manière significative au domaine de la recherche sur les biocarburants, offrant des perspectives sur la composition des bio-huiles et marquant un pas vers le développement de solutions énergétiques plus durables.

This doctoral thesis delves into the realm of biofuel production, emphasizing the critical characterization of trace components such as heteroatoms and metals within bio-oils derived from waste recycling and biomass. Through a series of methodological advancements and analytical explorations across six chapters, the research presents a comprehensive approach to understanding and improving biofuel quality and efficiency. Chapter 1 highlights the need for standardized analytical methods to accurately quantify inorganic constituents in bio-oils, advocating for the integration of chromatographic systems with advanced mass spectrometry techniques such as ICP-MS and HRMS. Subsequent chapters introduce novel techniques and methodologies, including HILIC-ICP-HRMS for phospholipid analysis in Chapter 2, ultrasound-assisted extraction for bio-oil fractionation in Chapter 3, and the use of GPC coupled with ICP HRMS for non-targeted inorganic analysis in Chapter 4. Chapter 5 explores the challenges and solutions in employing SFC coupled with ICP-MS for iron speciation in pyrolysis bio-oils. Finally, Chapter 6 assesses the applicability of IRMS for the comparative characterization of complex mixtures in biofuels by their isotopic carbon signatures. The findings underscore the complexity of biofuel matrices and the necessity for ongoing methodological innovations to enhance the precision and reliability of biofuel analysis. This thesis contributes significantly to the field of biofuel research, offering insights into the composition of bio-oils and marking a step towards the development of more sustainable energy solutions.