Dirigée par Farid Chemat et Catherine Caris Veyrat et co-encadrée par Marc Valat (Univ. Bordeaux 1) et Pascale Goupy, Alice a réalisé ses travaux de recherche au sein des équipes GREEN et MicroNut, en partenariat avec l'IFTS (Institut de le Filtration et des Techniques Séparatives) dans le cadre d'un doctorat CIFRE. Elle a travaillé sur :

l'Éco-extraction par micro-ondes couplée à un champ centrifuge

Les préoccupations environnementales actuelles comme l’épuisement des ressources fossiles, l’émission de gaz à effets de serre ou le réchauffement climatique imposent aux industriels de réduire leur impact sur l’environnement et de s’insérer dans une démarche plus verte. Dans le domaine de l’extraction cela se traduit, depuis quelques années, par le développement de techniques innovantes pour remplacer les procédés actuels utilisant des solvants pétro-sourcés et très énergivores. L’objectif de cette thèse a donc consisté en la recherche et le développement d’un nouveau procédé d’éco-extraction de produits végétaux, grâce à la combinaison d’un effet thermique, le chauffage par micro-ondes et d’un effet mécanique, la centrifugation. L’extraction est réalisée directement sur la matrice végétale fraîche, l’eau intracellulaire de la plante jouant le rôle du solvant extracteur.
La première partie de ce manuscrit présentera le pilote expérimental à l’échelle semi-industrielle combinant micro-ondes et centrifugation et son adaptation potentielle pour le domaine de l’éco-extraction.
Dans la seconde partie, les essais réalisés à l’aide de ce pilote ont été décrits pour l’extraction de métabolites secondaires choisis. Les résultats, obtenus sur des produits modèles comme la salade et les écorces d’oranges, mettent en évidence que ce pilote est opérationnel pour l’extraction de certains micronutriments. De plus, l’utilisation d’une centrifugation combinée à l’application de micro-ondes permet d’intensifier le rendement d’extraction et un gain de temps. Néanmoins, des questions quant à la compréhension relative à l’aéraulique du système et à la distribution du champ de température au cours de l’extraction sont soulevées pour maîtriser parfaitement tous les paramètres d’extraction.
Enfin, ce procédé apparait comme une réelle innovation dans le domaine de l’extraction et est très prometteur car il peut encore être optimisé. Il peut apporter aux industriels une solution alternative aux procédés classiques.

Mots clés : Éco-extraction, pilote, micro-ondes, centrifugation, chimie verte, optimisation, matrices végétales, métabolites secondaires.

Green extraction by microwaves and centrifugal force

Summary : Current environmental concerns such as the depletion of fossil fuels, the emission of greenhouse gases or global warming are forcing industry to reduce their impact on the environment and to be part of a greener approach. In the field of extraction, this has led, for some years now, to the development of innovative techniques to replace current processes using petroleum-based and energy-intensive solvents. The aim of this thesis was therefore to research and develop a new green extraction process for plant products, thanks to the combination of a thermal effect (microwave heating) and an effect mechanical (centrifugal force). The extraction is carried out directly on the fresh vegetable matrix, the intracellular water of the plant acting as the extracting solvent.
The first part of this manuscript will present the experimental pilot at the semi-industrial scale combining microwaves and centrifugation and its potential adaptation for the field of green extraction.
In the second part, the tests carried out using this pilot have been described for the extraction of selected secondary metabolites. The results, obtained on “model” products such as salad and orange peel, highlight that this pilot is operational for the extraction of certain micronutrients. In addition, the use of a centrifugation combined with the application of microwaves makes it possible to intensify the extraction yield and a saving of time. Nevertheless, questions about the understanding of the aeraulic system and the distribution of the temperature field during extraction are raised to fully control all extraction parameters.
Finally, this process appears as a real innovation in the field of extraction and is very promising because it can still be optimized. It can provide manufacturers with an alternative solution to conventional processes.

Keywords: green extraction, pilot, microwaves, centrifugation, green chemistry, optimization, vegetable matrix, secondary metabolites.