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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université A.MIRA-BEJAIA Faculté de Technologie Département de Génie des Procédés En vue de l’obtention du diplôme de Master En Génie des Procédés Option : Génie de polymères Thème Extraction des alginates de sodium à partir des algues brunes Présenté par : Melle : IBOUZITEN Sabrina Melle : BENMOUHOUB Warda Soutenu devant le jury composé de : Noms et Prénoms Grade Mr BOUKKEROU Pr Présidente Mme KERROUCHE MCB Examinateur Mme IHAMOUCHEN Chadia MCB Promotrice Mme. HAMMADACHE Hassiba Doctorante Co-promotrice Année Universitaire : 2019/2020 Remerciements Remerciements Avant tout, on remercie, Dieu le tout puissant de nous avoir donné le courage, la force, la volonté et la patience pour réaliser ce travail. Nous tenons d'abord à exprimer nos vifs remerciements à notre encadreur Mme IHAMOUCHEN Chadia, pour l'honneur qu’elle nous a fait de nous avoir encadrées, pour la confiance qu’elle nous a témoignée tout au long de ce travail et pour nous avoir éclairé par ses conseils, pour sa disponibilité, et avoir été à nos côtés pour mener à bien notre travail. Nos vifs et sincères remerciements vont aussi à notre Co-promotrice Mme HAMMADACHE Hassiba pour sa patience, son aide très précieuse, son soutien, sans oublier ses conseils tout au long de notre travail. Nous remercions également de présider le jury et l’examinateur d’avoir acceptés de présider et d’examiner notre travail. Un grand merci à toute la promotion 2019/2020, merci pour vos encouragements Enfin, nos remerciements vont à toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce modeste travail Dédicaces Dédicaces Avec toute mon affection, je dédie ce modeste travail à : Mon très cher père pour tous ce qu'il a fait pour moi durant tout me années d'étude, pour ses encouragements et ses orientations. Ma très chère mère pour son sacrifice, son aide, ses conseils et sa patience. Mon frère Massinissa et ma sœur Ines. Mon Mari MOUHAND SGHIR et sa famille Mes deux familles BOUGHANEM et IBOUZITEN A ma binôme BENMOUHOUB Warda et sa famille Mes très chères ami(e)s en particulier "wissam, siham , nawel "En témoignage de l'amitié sincère qui nous a liées et des bons moments passés ensemble, je vous dédié ce travail en vous souhaitant un avenir radieux Mes enseignants qui m'ont suivi tout au long de mon cursus universitaire. A tous mes collègues de la promotion 2019/2020 génie des procèdes Sabrina Dédicaces Dédicaces C'est avec un grand honneur que je dédie ce modeste travail aux deux personnes qui se sont sacrifiées pour que je grandisse avec un savoir faire et qui m'ont appris à ne jamais baissé les bras A mes chers parents, pour leur affection, leur effort qu’ils ont déployé durant toutes ces années, j'espère que ce travail soit l'expression de ma pleine gratitude et de mon profond respect. Je dédie ce travail également A mes très chers frères et sœurs" SALIM, KATIA, NADIRA et MOHAMED" A mon mari "MOHAMED" et sa famille A ma binôme "IBOUZITEN SABRINA" ainsi qu’a famille A toute ma famille "BENMOUHOUB " mes grands parant, toutes mes tantes, touts mes oncles, mes cousins et cousines A mes toutes chères amies qui m’ont encouragé dans ce travail, chacune son nom, et Pour leur présence et le soutien de tous les instants qu'ils m’ont apportés, avec toute mon affection et ma reconnaissance A mes enseignants qui m'ont suivi tout au long de mon cursus universitaire A tous mes collègues de la promotion 2019/2020 génie des polymères Warda Sommaire Sommaire Liste des abréviations……………………………………………………………………....…...i Liste des figures………………………………………………………………………….…….ii Liste des tableaux…………………………………………………………………………..…iii Introduction générale………………………………………………………………………. ..... 1 Chapitre I : Généralités sur les biopolymères I.1. Introduction ………………………………………………………………………………..3 I.2. Définitions ………………………………………………………………………………...3 I.2.1. Biopolymères ……………………………………………………………………………3 I.2.2. Bioplastique ……………………………………………………………………………..3 I.3. Classification des biopolymères……………………………………………………...……4 I.3.1. Les polysaccharides ………………………………………………………………….….5 a. La cellulose ……………………………………………………………………...………….5 b. Amidon………………………………………………………………………..…………….5 c. Chitosane et le chitosane…………………………………………………………………...6 d. Les alginates…………………………………………………………………………….......6 I.4. Propriétés des biopolymères……………………………………………………….…….7 I.4.1. La biodégradabilité ………………………………………………………………..…….7 I.4.2. La perméabilité à la vapeur d’eau……………………………………………………….7 I.4.3. Biocompatibilité et biorésorbabilité…………………………………………………….8 I.4.4. Propriétés chimiques ………………………………………………………………..….8 I.5. Application des biopolymères……………………………………………………………..8 I.5.1. Emballages et sacs…………………………………………………………………….....9 I.5.2. Produits de restauration……………………………………………………………….…9 I.5.3. Technologie et automobile……………………………………………………………....9 I.5.4. Domaine médical……………………………………………………………………..…9 I.5.5. Domaine de l’agriculture………………………………………………………………..9 Chapitre II : Synthèse bibliographique sur les algues II.1. Définition des algues ……………………………………………………………………10 Sommaire II.2.Classification des algues....................................................................................................10 II.2.1. Les microalgues ( Les cyanobactéries) ………………………………………………..10 II.2.2. Les macroalges……………………………………………………………………...…11 a. Algues vertes (Chlorophycées)…………………………………………………………….12 b. Algues brunes (Phéophycées)...............................................................................................13 c. Algues rouges (Rhodophycées)…………………………………………………………….13 II.3. Facteurs de répartition des algues……………………………………………………….14 a. Lumière ……………………………………………………………………….…………..14 b. Salinité …………………………………………………………………………………….14 c. Nature du substrat …………………………………………………………………………15 II.4. Compositions Chimiques des algues…………………………………………………….15 II.5. Production mondiale des algues………………………………………………………....16 II.6. L’industrie et le marché des algues ……………………………………………………..18 II.6.1. Médicale et pharmaceutique …………………………………………………………..18 II.6.2. Cosmétique …………………………………………………………………………....18 II.6.2. Agricole………………………………………………………………………………..18 II.6.4. Environnemental ……………………………………………………………………...18 II.6.5. Industrie agro-alimentaire …………………………………………………………….19 Chapitre III : Des alginates à partir des algues brunes III.1. Les algues brunes…………………………………………………………………….....20 III.1.1. Définition…………………..........................................................................................20 III.1.2. Caractéristiques des algues brunes................................................................................21 a. Morphologie..........................................................................................................................21 b. Physiologie ...........................................................................................................................21 III.1.3. Descriptif de l’espèce Halopterisscoparia…………………………………………...22 III.1.4. Composition chimique de Halopterisscoparia……………………………………….22 III.2. Les alginates ……………………………………………………………………………23 III.2.1. Historique …………………………………………………………………………….23 III.2.2. Définition ……………………………………………………………………………24 III.2.3. Origines des alginates………………………………………………………………...24 III.2.4. Composition chimique des alginates…………………………………………………24 III.2.5. Extraction des alginates………………………………………………………………27 Sommaire a. Préparation de la matière première (Formolisation)…………………………… …………27 b. Lixiviation ou acidification………………………………………………………………..28 c. Carbonatation……………………………………………………………………………...28 d. Séchage et broyage………………………………………………………………………...28 e. Filtration et précipitation…………………………………………………………………..29 III.2.6. Grandeurs caractéristiques de l'alginate………………………………………………29 a. Rapport M/G……………………………………………………………………………….29 b. Solubilité…………………………………………………………………………………...30 c. Caractérisation rhéologique………………………………………………………………...30 Chapitre IV : Initiation à la lecture et à la compréhension d’un article scientifique 1er article ……………………………………………………………………………………...32 2ème article ……………………………………………………………………………………32 3ère article …………………………………………………………………………………….33 1. Extraction d'alginate…………………………………………………………….…………33 2. Techniques de caractérisation …………………………………………………………….34 2.1. Le rendement …………………………………………………………………………….34 2.2. Surveillance de la purification par spectroscopie de fluorescence ……………………...34 2.3. Caractérisation chimique…………………………………………………………………34 3. Résultats et discussion……………………………………………………………………..35 3.1. Le Rendement …………………………………………………………………………...35 3.2. Surveillance des impuretés………………………………………………………………35 3.3. Mesures infrarouges……………………………………………………………………..36 3.4. Viscosité intrinsèque……………………………………………………………………..37 3.5. Détermination du poids moléculaire …………………………………………………….38 4. Conclusions………………………………………………………………………………..38 Conclusion générale…………………………………………………………………………..39 Références bibliographiques……………………………………………………………….....40 Liste des Abréviations i Liste des Abréviations ADN : Acide désoxyribonucléique Blocs GG : Ensembles d’homopolymères de motifs G Blocs MG : Ensembles d’homopolymères de motifs M et G respectivement Blocs MM : Ensembles d’homopolymères de motifs M BS : L’échantillon de grand de taille C : Concentration de la solution FAO : Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture FGG : Fraction de bloc GG FGM : Fraction de bloc GM FMM : Fraction de bloc MM G : α-L-guluronate IRTF: Infrarouge à transformer de Fourier Kh : Constant de Huggins Kv : Paramètres caractéristiques du système Polymère /Solvant à une température donnée RMN : Résonance magnétique nucléaire. M : β-D-mannuronate Mw: Masse moléculaire viscosimétrique NaAlg: Alginate de sodium pH: Potentiel hydrogène PEA : Polyesteramide PHA: Polyhydroxyalcanoate PHBV: Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) PGA : Polyglycolide PLA : l’acide polylactique Liste des figures ii Liste des Figures Figure I.1. Classification des biopolymères. Figure I.2. Structure chimique de la cellulose Figure I.3. Structure chimique de l’amylose et de l’amylopectine Figure I.4. Structure chimique de la chitine et du chitosane Figure I.5: Structure chimique des alginates Figure II.1 : Représentation des cyanobactéries (ou algues bleues). Figure II.2 : Les macro-algues. Figure II.3 : Les algues vertes (Chlorophycées) Figure II.4 : Les algues brunes (Phéophycées) Figure II.5 : Les algues rouges (Rhodophycées) Figure II.6: Production mondiale d'algues par cueillette et aquaculture (FAO 2013). Figure II.7 : Répartition géographique de la production mondiale des algues Figure II.8: Production mondiale de différents types d'algues (Source FAO, 2012) Figure III.1 : Exemples d'algues brunes. A. Halopetrisscoparia. B. Fucus serratus, C. Pylaiellalittoralis, D. Laminariadigitata et E. Desmarestialigulata, Figure III.2 : Photos de l’algue brune type « HalopterisScoparia » Figure III. 3 : Structure schématique de la paroi des algues brunes. Figure III.4 : Monomères composant la chaîne alginate. Figure III.5 : Structure moléculaire de l’alginate. Figure III.6 : Interactions entre les unités M. Figure III.7: Interactions entre unités G. Figure III.8: Les étapes d'extraction de l'alginate de sodium et de l'acide alginique Figure IV.1 : Le comportement des impuretés par fluorescence (a) Courbe d'émission pour la première purification (b) deuxième purification (c) troisième purification (d) quatrième purification Figure IV.2: Spectre IRTF de l'alginate de sodium de la Laminaria Digitata Figure IV.3 : Détermination graphique de la viscosité spécifique des échantillons d'alginate de sodium dans 0,1 M NaCl. Liste des tableaux iii Liste des tableaux Tableau 1. Rendement d'extraction d'alginates pour différentes tailles d'échantillon et différentes températures. Introduction Générale 1 Introduction Générale Les algues sont des organismes vivants chlorophylliens photosynthétiques que l'on trouve dans les milieux aquatiques [1]. On distingue deux grandes catégories d'algues: les micro-algues (unicellulaires) et les macro-algues (multicellulaires). L’aquaculture des algues s’est massivement développée pour faire face à une demande de plus en plus importante, à laquelle la cueillette ne pouvait plus répondre. Ils constituent aujourd'hui un enjeu majeur de développement économique. Les 15 milliards de tonnes de produits fabriqués dans le monde, représentent un marché total annuel de 6 milliards de dollars. Les principales substances extraites sont les polysaccharides, désignés sous le nom de phycocolloïdes comme les agars, les carraghenanes et les alginates. Ce travail est centré sur les alginates [2]. L’alginate fait partie de la famille des polysaccharides produits par les algues brunes et bactéries. L’acide alginique a été découvert, extrait, et fait breveter uploads/Geographie/ extraction-d-x27-alginate-autre-methode-43.pdf