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La Ressources R&D mutualisée Analyse thermique – Gaz – COV est spécialisée dans trois domaines différents.
Les analyses thermiques
L’Institut des Sciences Analytiques (ISA) possède une expertise approfondie en analyse thermique, notamment sur les polymères : de l’étude de l’évolution de masse pour différents matériaux lors de leur conception à la dégradation lors du chauffage, en passant par l’étude de la polymérisation ou dégradation de différents types de composés.
Les analyse des gaz et des composés organiques volatils
L’ISA a été l’un des premiers laboratoires à développer des méthodes de couplage de l’analyse thermogravimétrique (ATG) avec la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (CPG-SM). En outre, l’ISA dispose d’un couplage en ligne de la désorption thermique avec la chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (TD-GC-MS) depuis 1995.
Le personnel possède le savoir-faire en matière d’analyse des composés organiques volatils (COV) et des gaz pour aborder des études complexes sur la dégradation des polymères, sur l’émission de gaz par différents écosystèmes et sur les COV émis par les cheminées industrielles.
La chromatographie d’exclusion stérique
La chromatographie d’exclusion stérique (CES) est une méthode chromatographique généralement appliquée à de longues molécules ou à des macromolécules complexes (telles que des protéines et des polymères) solubles dans des phases aqueuses ou organiques. A l’ISA, la CES est également utilisée comme méthode préparative (c’est-à-dire pour la séparation de molécules dans des matrices complexes, pour la caractérisation par Maldi-ToF par exemple.
La ressources mutualisée Analyse thermique – Gaz – COV est intégrée dans l’équipe de recherche micro & nanobiotechnologies https://www.isa-lyon.fr/team/micro-nanobiotechnologies/.
Guy RAFFIN, ingénieur de recherche CNRS, est responsable de ce laboratoire Analyse thermique – Gaz – COV. Il dépose ses propres projets de recherche en tant que partenaire avec des laboratoires académiques et industriels (voir le paragraphe projets). Il collabore aussi sur le co encadrement de doctorants avec les chercheurs de l’ISA, sur la miniaturisation des systèmes chromatographiques (injecteurs, colonnes monolithiques, colonnes piliers), sur l’étude et l’intégration de nouveaux types de détecteurs (VUV, NGD) ainsi que sur le développement de micro/nano-biocapteurs portables et hautement sensibles pour l’analyse des gaz et des COV.
Équipements
Projets
La Ressource R&D mutualisée Analyse thermique – Gaz – COV a été partenaire dans les projets suivants :
Polywood (2012-2016)
Développement de nouveaux polyamides bio-sourcés à partir de dérivés issus du bois entrant dans les unités de fabrication de pâte à papier.
Les résultats ont démontré qu’il est possible d’extraire des jus de sucres du bois tout en garantissant une qualité de cellulose suffisante pour fabriquer du papier. Des voies d’accès originales ont été mises au point pour convertir ces sucres en monomères bio-sourcés puis pour obtenir deux nouveaux polyamides partiellement bio-sourcés (plus de 50%). D’autres voies de valorisation sont envisagées dans le secteur de l’ameublement. A l’issue du projet, 3 publications scientifiques ont été publiées et 2 brevets déposés.
Outre les produits développés (jus de sucres, monomères, polymères) aux échelles laboratoire et pilote, le projet POLYWOOD a permis de valider l’intérêt d’un nouveau modèle économique pour les usines de pâtes à papier françaises par la valorisation d’un coproduit vers un marché à forte valeur ajoutée.
Partenaires : CNRS (IRCELYON, ISA), SOLVAY, AD MAJORIS, CLEXTRAL, FIBRE EXCELLENCE, INPPAGORA, MECAFONCTION, NOVASEP, PETZL, SCHNEIDER ELECTRIC, TSL OUTDOOR
Financement : FUI
Projet labellisé par : AXELERA : www.axelera.org et FIBRES : www.fibres-energivie.eu
EL HAMICO (2014-2018)
Gestion électrochimique de communautés microbiennes.
El Hamico conçoit et valide une solution à faible coût, innovante, et in situ de bioremédiation écologique, adapté aux réseaux d’égouts, canaux artificiels et de petits ruisseaux, et ainsi il vise à améliorer la sécurité des personnes et la qualité de la rivière urbain dégradé tout en réduisant les coûts de bioremédiation. El Hamico propose une nouveau mode électrochimique de contrôler et de diriger les populations microbiennes vers des objectifs attendus par l’homme, en gérant le potentiel anodique. En outre, non seulement il ouvrira une voie innovante aux technologies de la bio-remédiation et élaborera des outils et méthodes de la gestion de l’eau et des effluents novatrices, son concept de gestion des populations microbiennes Pourrat être étendue à tout processus nécessitant un contrôle de population microbienne anaérobie. Pour avoir un objectif opérationnel permettant de diriger notre projet vers des applications réelles, El Hamico se concentre sur les applications environnementales: la gestion des microbes impliqués dans la biodégradation; mais il pourrait avoir des applications dans les domaines de l’alimentation et la santé, où la sélection et le suivi des populations microbiennes sont nécessaires.
Financement : ANR
VAMAGPHAR (2017-2022)
VAlorisation de Métabolites secondaires bactériens en AGronomie et en PHARmaceutique.
L’objectif du projet VAMAGPHAR a été d’identifier et de développer des métabolites bactériens secondaires qui peuvent être utilisés dans l’agriculture comme biostimulants et/ou un traitement pharmaceutique comme nouvelle source de molécules actives, pour répondre à des questions de santé publique indirectement (agriculture) en substituant l’apport chimique en engrais et pesticides ou directement (pharmaceutique). Cela nécessitait une grande coopération interdisciplinaire entre différents spécialistes (collaboration avec des entreprises) : les agronomes, les microbiologistes, les chimistes et les biochimistes pour obtenir les produits innovants.
Partenaires : Agronutrition, Explorair, LGC/CNRS Laboratoire de génie chimique CNRS, ISA
Projet financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR)
Quality Air (2020-2023)
Qualité de l’air sur avion conventionnel. Développement de nouveaux équipements innovants pour améliorer la qualité de l’air cabine des avions, afin de répondre à un enjeu majeur pour la santé des passagers et personnels navigants.
L’objectif de QUALITY AIR est de proposer des équipements permettant d’assurer une bonne qualité de l’air respiré en cabine avion, qui constitue un enjeu majeur pour la santé des passagers et personnels navigants. Le projet permettra de développer des capteurs capables de détecter la présence de polluants nocifs, comme certaines espèces chimiques issues de la décomposition des huiles moteurs. En parallèle, des équipements de traitement multifonctionnels des polluants (conversion catalytique) seront mis au point. Enfin, une plateforme d’essais dédiée à la qualité de l’air sera mise en place afin de valider la performance des équipements en conditions environnementales représentatives.
Partenaires : Le projet regroupe notamment les entreprises Liebherr, Rubix et Alsys pour la tâche qui concerne IRCELYON, CP2M et ISA
Projet PSPC régions financé par BPI France
Resol (2021-2023)
Procédé de recyclage spécifique qui permet d’obtenir une poudre de PVC de qualité nécessaire à être réincorporée dans un processus industriel.
L’objectif du projet ReSol est de trouver une solution pour obtenir un PVC recyclé qui soit réutilisable dans des procédés d’enduction plastisol suite au processus de recyclage. Pour ce faire, l’aide allouée par le R&D Booster va permettre de construire un démonstrateur sous la forme d’un pilote de taille intermédiaire pouvant traiter 5 kg de déchets et permettant de vérifier la viabilité technique pour incorporer du r-PVC dans le procédé plastisol pour les domaines du vêtement de protection et du bâtiment.
Partenaires : Polyloop, Chomarat, UCBL (LAGEP et ISA)
Projet financé par la Région Auvergne-Rhône-Alpes dans le cadre de l’appel à projets R&D Booster
Appareillages
ANALYSE THERMOGRAVIMETRIQUE
L’analyse thermogravimétrique (ATG) mesure la variation de la masse d’un échantillon soumis à la température, à un refroidissement ou maintenu à une température constante, dans une atmosphère contrôlée inerte ou oxydante.
TGA TA Instruments Q50
ANALYSE DE GAZ
La micro chromatographie (micro-GC) est une technique chromatographique utilisée pour détecter et quantifier rapidement des gaz dans un mélange. La durée d’une analyse ne dépasse pas 3 minutes.
Micro chromatographe Agilent 3000A
ANALYSE DE COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS
Certaines applications nécessitent des mélanges ou étalons gazeux qui ne sont pas commercialement disponibles en bouteilles. L’appareil Liqmix Nephos de la société Alytech génère à façon ces gaz étalons à partir de liquides purs ou en mélanges.
Alytech Liqmix Nephos
Couplage TD-CPG-SM (Perkin Elmer TurboMatrix 650 – Agilent technologies 6890)
L’analyse thermogravimétrique couplé à un chromatographe en phase gazeuse suivi d’un spectromètre de masse (GC-MS) est l’instrument idéal pour la caractérisation des émissions de composés volatils dans des matrices complexes.
CHROMATOGRAPHIE D’EXCLUSION STERIQUE
Couplage de la CES organique avec plusieurs détecteurs et dépôt sur plaque Maldi-Tof (Agilent Technologies 1200 Series)
Personnels
Soutien à la recherche
Publications (sources HAL)
Articles dans une revue
- Zouhair Ait-Touchente, Maya Khellaf, Guy Raffin, Noureddine Lebaz, Abdelhamid Elaissari. Recent advances in polyvinyl chloride (PVC) recycling. Polymers for Advanced Technologies, 2024, 35 (1), ?10.1002/pat.6228?. ?hal-04267777?
- Eslam Elkalla, Sumera Khizar, Zouhair Ait-Touchente, Noureddine Lebaz, Marie Hangouët, et al.. Synthesis and characterization of silica-coated oil-in-water (O/W) magnetic emulsion. Emergent Materials, 2023, 6 (6), pp.2027-2039. ?10.1007/s42247-023-00563-3?. ?hal-04252688?
- Anis Madaci, Patcharapan Suwannin, Guy Raffin, Marie Hangouet, Marie Martin, et al.. A Sensitive Micro Conductometric Ethanol Sensor Based on an Alcohol Dehydrogenase-Gold Nanoparticle Chitosan Composite. Nanomaterials, 2023, 13 (16), pp.2316. ?10.3390/nano13162316?. ?hal-04204911?
- Michel Rachkidi, Laura Alonso-Sobrado, Guy Raffin, Eric Colinet, Jérôme Randon. Dual detection chromatographic method for fast characterization of nano-gravimetric detector. Talanta, 2023, 257, pp.124359. ?10.1016/j.talanta.2023.124359?. ?hal-04204916?
- Essyllt Louarn, Antoinette Boreave, Guy Raffin, Christian George, Philippe Vernoux. Analysis of Unregulated VOCs Downstream a Three-Way Catalyst in a Simulated Gasoline Engine Exhaust under Non-Optimum Conditions. Catalysts, 2023, 13 (3), pp.563. ?10.3390/catal13030563?. ?hal-04037553?
- Ibrahim Musa, Guy Raffin, Marie Hangouet, Marie Martin, Joan Bausells, et al.. Electrospun PVC-nickel phthalocyanine composite nanofiber based conductometric methanol microsensor. Microchemical Journal, 2022, 182, pp.107899. ?10.1016/j.microc.2022.107899?. ?hal-03997245?
- Manelle Radjai, Hana Ferkous, Zayneb Jebali, Hatem Majdoub, Riadh Bourzami, et al.. Adsorptive removal of cationic and anionic dyes on a novel mesoporous adsorbent prepared from diatomite and anionic cellulose nanofibrils: Experimental and theoretical investigations. Journal of Molecular Liquids, 2022, 361, pp.119670. ?10.1016/j.molliq.2022.119670?. ?hal-03714148?
- Ibrahim Musa, Guy Raffin, Marie Hangouet, Marie Martin, Albert Alcacer, et al.. Development of a Chitosan/Nickel Phthalocyanine Composite based Conductometric Micro‐sensor for Methanol Detection. Electroanalysis, 2022, pp.early access. ?10.1002/elan.202100707?. ?hal-03714065?
- Marie Roveretto, Philippe Namour, Guy Raffin. Development of Sampling and Analysis Methods to Identify and Quantify Gas Emissions in the Sewerage Network Développement de Méthodes. Instrumentation, Mesure, Métrologie, 2021, 20 (4), pp.235-246. ?10.18280/i2m.200408?. ?hal-03499216?
- Anis Madaci, Guy Raffin, Marie Hangouet, Christophe Pages, Catherine Jose, et al.. A microconductometric ethanol sensor prepared through encapsulation of alcohol dehydrogenase in chitosan: application to the determination of alcoholic content in headspace above beverages. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2021, 32 (13), pp.17752-17763. ?10.1007/s10854-021-06311-9?. ?hal-03715229?
- Huian Liu, Guy Raffin, Guillaume Trutt, Vincent Dugas, Claire Demesmay, et al.. Hyphenation of short monolithic silica capillary column with vacuum ultraviolet spectroscopy detector for light hydrocarbons separation. Journal of Chromatography A, 2019, 1595, pp.174-179. ?10.1016/j.chroma.2019.02.033?. ?hal-02109278?
- Elie Derrien, Mohammed Ahmar, Emilie Martin-Sisteron, Guy Raffin, Yves Queneau, et al.. Oxidation of Aldoses Contained in Softwood Hemicellulose Acid Hydrolysates into Aldaric Acids under Alkaline or Noncontrolled pH Conditions. Industrial and engineering chemistry research, 2018, 57 (13), pp.4543-4552. ?10.1021/acs.iecr.8b00239?. ?hal-01779815?
- Adrien Maniquet, Nicolas Bruyer, Guy Raffin, Franck Baco-Antionali, Claire Demesmay, et al.. Behavior of macroporous vinyl silica and silica monolithic columns in high pressure gas chromatography. Journal of Chromatography A, 2017, 1504, pp.105-111. ?10.1016/j.chroma.2017.05.002?. ?hal-01569429?
- Josiane Saadé, Claire Bordes, Guy Raffin, Marie Hangouët, Pédro Marote, et al.. Response surface optimization of miniemulsion: application to UV synthesis of hexyl acrylate nanoparticles. Colloid and Polymer Science, 2016, 294 (1), pp.27-36. ?10.1007/s00396-015-3778-2?. ?hal-01252718?
- Laurence Bois, Anne Bonhommé, Annie Ribes, Bernadette Pais, Guy Raffin, et al.. Functionalized silica for heavy metal ions adsorption. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2003, 221 (1-3), pp.221-230. ?10.1016/S0927-7757(03)00138-9?. ?hal-00511111?
