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Peer Reviewed
See detailDévéloppement intégré de matériaux hybrides photosynthétiques par encapsulation de micro-algues en vue de la production de méthabolites à haute valeur ajoutée (projet FOTOBIOMAT)
Duprez, Marie-Eve; Hantson, Anne-Lise; Thomas, Diane et al

Poster (2013, November 15)

La production de métabolites à haute valeur ajoutée tels que les caroténoïdes peut se faire au travers de la culture de micro-algues de type Dunaliella sp. notamment. La croissance de la biomasse en ... [more ▼]

La production de métabolites à haute valeur ajoutée tels que les caroténoïdes peut se faire au travers de la culture de micro-algues de type Dunaliella sp. notamment. La croissance de la biomasse en cellules libres a pour inconvénient majeur la destruction de la souche micro-algale lors des différentes étapes d’extraction des composés d’intérêt. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région wallonne) a pour but de développer un nouveau type de photobioréacteur dans lequel sont mises en oeuvre les micro-algues encapsulées dans des billes constituées d’un matériau hybride (alginate-silice). Les billes sont maintenues en suspension dans un lit fluidisé (mélange assez doux ne compromettant pas l’intégrité des billes). Ce type de mélange permet de renouveler les billes à la paroi du photobioréacteur, au contact de la source lumineuse. Le processus de photosynthèse est ainsi utilisé afin de convertir du CO2 en composé à haute valeur ajoutée (-carotène par exemple). La viabilité des micro-algues encapsulées doit être très importante (minimum 6 mois). Idéalement, le -carotène produit devrait être récupéré par une voie non polluante et ce, quasi en continu. Le projet est réalisé conjointement par quatre institutions universitaires (Université de Namur, Université Catholique de Louvain, Université de Liège et Université de Mons). Nous présentons ici différents résultats relatifs aux transferts gazeux et de matière au sein des billes, des billes vers une solution liquide ou de la solution vers les billes. L’oxygène produit par les micro-algues ainsi que le dioxyde de carbone consommé, preuves d’une bonne activité photosynthétique, doivent pouvoir migrer entre la matrice solide et le milieu de culture. La consommation de certains nutriments, les nitrates par exemple, essentiels à la croissance et à la survie de la souche micro-algale choisie peut également être suivie au cours du temps. Pour ce faire, différents types de sondes ont été utilisés avec plus ou moins de succès (Tableau 1). Les métabolites à haute valeur ajoutée produits (ici, le -carotène) doivent pouvoir être extraits des micro-algues et du matériau afin d’être récupérés dans la phase liquide. Des mesures de diffusion de composés tels que la rhodamine B (colorant) et de -carotène d’une solution agitée aux billes a été étudiée (Figures 1 et 2). Enfin, afin d’étudier leur capacité d’extraction du -carotène en-dehors des billes, différents solvants, dont la plupart sont connus pour leur capacité efficacité d’extraction de caroténoïdes hors des micro-algues, ont été testés. Il s’est avéré que si quelques solvants permettaient effectivement d’extraire du -carotène en-dehors des billes, ils étaient « agressifs » vis-à-vis du matériau (Tableau 2) ou de la biomasse. En outre, à l’heure actuelle, si aucun solvant « vert » et biocompatible n’a pu encore se dégager, l’huile de tournesol est en cours de test, tout en étudiant également l’action de procédés plus physiques (sonication, variations légères de température, …). [less ▲]

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See detailProcédé de fabrication d'un matériau hybride photosynthétique obtenu par encapsulation de micro-algues en vue de sa mise en oeuvre dans un photobioréacteur à biomasse fixée
Lox, Frédéric ULg; Crine, Michel ULg; Toye, Dominique ULg et al

Poster (2013, November 15)

La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la ... [more ▼]

La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la porosité, de la composition chimique et la stabilité mécanique est fondamental. Cette étape de recherche consiste en la détermination des formulations chimiques idéales (densité cellulaire, compositions chimiques, porosité,…) et des conditions de synthèse (précurseurs chimiques, conditions d’encapsulation sol-gel) des matériaux hybrides photosynthétiques avec des microalgues sélectionnées; la géométrie (forme et dimensions) d’un matériau hybride donné (densité cellulaire, composition chimique, porosité) a une grande influence sur le transfert de matière (CO2, nutriments) et sur la transmission de la lumière jusqu’aux microalgues et donc sur l’activité métabolique et la viabilité de celles-ci. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région wallonne) est réalisé conjointement par quatre institutions universitaires Université de Namur (UNAMUR), Université Catholique de Louvain (UCL), Université de Liège (ULg) et Université de Mons UMONS)). La composition de départ du MHPS a été déterminée par UNAMUR. Nous aborderons ici les étapes de conception, construction et mise au point d’un dispositif de fabrication en continu de billes de matériau hybride photosynthétique contenant une microalgue du genre Dunaniella ainsi que l’adaptation du protocole de synthèse des billes en vue de permettre une production importante puis une production en continu qui ont été développées par le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) de l’Université de Liège. Nous présenterons des études sur la caractérisation des MHPSs : -le transfert de lumière au sein du matériau et la diffusion de composés tels qu’un colorant (la rhodamine B), un pigment (le b-carotène) ou une protéine (l’hémoglobine) d’une solution agitée aux billes ont été réalisées ainsi que des tests d’extraction de b-carotène encapsulé directement dans les billes (UMONS) ; -la résistance, la distribution de la composition, la surface spécifique et la porosité de la couche La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la porosité, de la composition chimique et la stabilité mécanique est fondamental. Cette étape de recherche consiste en la détermination des formulations chimiques idéales (densité cellulaire, compositions chimiques, porosité,…) et des conditions de synthèse (précurseurs chimiques, conditions d’encapsulation sol-gel) des matériaux hybrides photosynthétiques avec des microalgues sélectionnées; la géométrie (forme et dimensions) d’un matériau hybride donné (densité cellulaire, composition chimique, porosité) a une grande influence sur le transfert de matière (CO2, nutriments) et sur la transmission de la lumière jusqu’aux microalgues et donc sur l’activité métabolique et la viabilité de celles-ci. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région wallonne) est réalisé conjointement par quatre institutions universitaires Université de Namur (UNAMUR), Université Catholique de Louvain (UCL), Université de Liège (ULg) et Université de Mons UMONS)). La composition de départ du MHPS a été déterminée par UNAMUR. Nous aborderons ici les étapes de conception, construction et mise au point d’un dispositif de fabrication en continu de billes de matériau hybride photosynthétique contenant une microalgue du genre Dunaniella ainsi que l’adaptation du protocole de synthèse des billes en vue de permettre une production importante puis une production en continu qui ont été développées par le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) de l’Université de Liège. Nous présenterons des études sur la caractérisation des MHPSs : -le transfert de lumière au sein du matériau et la diffusion de composés tels qu’un colorant (la rhodamine B), un pigment (le b-carotène) ou une protéine (l’hémoglobine) d’une solution agitée aux billes ont été réalisées ainsi que des tests d’extraction de b-carotène encapsulé directement dans les billes (UMONS) ; -la résistance, la distribution de la composition, la surface spécifique et la porosité de la couche externe des MHPS (UNAMUR) ; -la répartition des dimensions et de la densité des billes obtenue en fonction du mode de production (ULg). [less ▲]

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See detailEncapsulation de micro-algues dans un matériaux hybride alginate-silice et production de molécules à hautes valeur ajoutée
Duprez, Marie-Eve; Mirisola, A; Desmet, Jonathan et al

Poster (2013, October 10)

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc ... [more ▼]

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc.). Certaines souches, Dunaliella sp. par exemple, sont couramment utilisées dans le cadre de la biosynthèse de caroténoïdes[1] (b-carotène, lutéine entre autres). Quelques recherches ont montré qu’il était possible de réaliser l’extraction in situ des métabolites produits dans un réacteur biphasique (le b-carotène hydrophobe est extrait dans une phase organique biocompatible telle que le décane ou le dodécane) [2,3,4,5]. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région Wallonne – Belgique) a pour but de développer un nouveau type de photobioréacteur dans lequel sont mises en oeuvre les micro-algues encapsulées dans des billes constituées d’un matériau hybride. Le processus de photosynthèse est ainsi utilisé afin de convertir du CO2 en composés à haute valeur ajoutée (b-carotène p. ex.). La viabilité des micro-algues encapsulées doit être très importante (min. 6 mois). Idéalement, le b-carotène produit devrait être récupéré par une voie “propre” et ce, quasi en continu. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailCharacterization of H3+xPMo12 xVxO40 heteropolyacids supported on HMS mesoporous molecular sieve and their catalytic performance in propene oxidation
Benadji, Siham; Eloy, Pierre; Léonard, Alexandre ULg et al

in Microporous and Mesoporous Materials (2012), 154

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Peer Reviewed
See detailWhole-cell based hybrid materials for green energy production, environmental remediation and smart cell-therapy
Léonard, Alexandre ULg; Dandoy, Philippe; Danloy, Emeric et al

in Chemical Society Reviews (2011), 40(2), 860-885

This critical review highlights the advances that have been made over recent years in the domain of whole-cell immobilisation and encapsulation for applications relating to the environment and human ... [more ▼]

This critical review highlights the advances that have been made over recent years in the domain of whole-cell immobilisation and encapsulation for applications relating to the environment and human health, particularly focusing on examples of photosynthetic plant cells, bacteria and algae as well as animal cells. Evidence that encapsulated photosynthetic cells remain active in terms of CO 2 sequestration and biotransformation (solar driven conversion of CO2 into biofuels, drugs, fine chemicals etc.), coupled with the most recent advances made in the field of cell therapy, reveals the need to develop novel devices based on the preservation of living cells within abiotic porous frameworks. This review shall corroborate this statement by selecting precise examples that unambiguously demonstrate the necessity and the benefits of such smart materials. As will be described, the handling and exploitation of photosynthetic cells are enhanced by entrapment or encapsulation since the cells are physically separated from the liquid medium, thereby facilitating the recovery of the metabolites produced. In the case of animal cells, their encapsulation within a matrix is essential in order to create a physical barrier that can protect the cells auto-immune defenders upon implantation into a living body. For these two research axes, the key parameters that have to be kept in mind when designing hybrid materials will be identified, concentrating on essential aspects such as biocompatibility, mechanical strength and controlled porosity (264 references). © 2011 The Royal Society of Chemistry. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailSuperlative Scaffold of 1,2,4-Triazole Derivative of Glycine Steering Linear Chain to a Chiral Helicate
Dirtu, Marinela M; Neuhausen, Christine; Naik, Anil D et al

in Crystal Growth & Design (2011), 11

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Peer Reviewed
See detail(Di)-aminoguanidine Functionalization through Transamination: An Avenue to an Auspicious Class of Supramolecular Synthons
Naik, Anil D; Tinant, Bernard; Léonard, Alexandre ULg et al

in Crystal Growth & Design (2011), 11

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Peer Reviewed
See detailProlonging the lifetime and activity of silica immobilized Cyanidium Caldarium
Rooke, Joanna; Vandoorne, Bertrand; Léonard, Alexandre ULg et al

in Journal of Colloid & Interface Science (2011), 356

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Peer Reviewed
See detailWell Shaped Mn(3)O(4) Nano-octahedra with Anomalous Magnetic Behavior and Enhanced Photodecomposition Properties
Li, Yu; Tan, Haiyan; Yang, Xiao-Yu et al

in Small : Nano Micro (2011), 7(4), 475-483

Very uniform and well shaped Mn(3)O(4) nano-octahedra are synthesized using a simple hydrothermal method under the help of polyethylene glycol (PEG200) as a reductant and shape-directing agent. The nano ... [more ▼]

Very uniform and well shaped Mn(3)O(4) nano-octahedra are synthesized using a simple hydrothermal method under the help of polyethylene glycol (PEG200) as a reductant and shape-directing agent. The nano-octahedra formation mechanism is monitored. The shape and crystal orientation of the nanoparticles is reconstructed by scanning electron microscopy and electron tomography, which reveals that the nano-octahedra only selectively expose {101} facets at the external surfaces. The magnetic testing demonstrates that the Mn(3)O(4) nano-octahedra exhibit anomalous magnetic properties: the Mn(3)O(4) nano-octahedra around 150 nm show a similar Curie temperature and blocking temperature to Mn(3)O(4) nanoparticles with 10 nm size because of the vertical axis of [001] plane and the exposed {101} facets. With these Mn(3)O(4) nano-octahedra as a catalyst, the photodecomposition of rhodamine B is evaluated and it is found that the photodecomposition activity of Mn(3)O(4) nano-octahedra is much superior to that of commercial Mn(3)O(4) powders. The anomalous magnetic properties and high superior photodecomposition activity of well shaped Mn(3)O(4) nano-octahedra should be related to the special shape of the nanoparticles and the abundantly exposed {101} facets at the external surfaces. Therefore, the shape preference can largely broaden the application of the Mn(3)O(4) nano-octahedra. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailHierarchical macro-mesoporous oxides and carbons: towards new and more efficient hierarchical catalysis
Léonard, Alexandre ULg; Vantomme, Aurélien; Su, Bao-Lian

in Cao, Guozhong; Brinker, Jeffrey C (Eds.) Annual Review of Nano Research-Volume 2 (2008)

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Peer Reviewed
See detailHierarchical multimodal mesoporous carbon materials with parallel macrochannels
Su, Bao-Lian; Vantomme, Aurelien; Surahy, Lidwine et al

in Chemistry of Materials (2007), 19(13), 3325-3333

Hierarchically structured multimodal meso-macroporous carbon materials have been prepared by using the nanoreplication of the mesoporous walls of a meso-macroporous zirconia exotemplate. Like the zirconia ... [more ▼]

Hierarchically structured multimodal meso-macroporous carbon materials have been prepared by using the nanoreplication of the mesoporous walls of a meso-macroporous zirconia exotemplate. Like the zirconia exotemplate, the pure carbon material possesses funnel shaped straight macrochannels, parallel to each other and perpendicular to the tangent of the particles' dense mesoporous shell. As a result of the funnel-like shape, each macrochannel has a pore size gradient with a large opening centered at 300-700 nm. The walls of the macrochannels and the dense mesoporous shells are formed by a hierarchical mesostructured porous system with uniform mesopore sizes centered at 3, 15-17, and 25-50 nm. Macrochannels are interconnected with hierarchically mesostructured walls and shells. A high surface area of 950 m(2)/g with a mesopore volume of 0.44 cm(3)/g is obtained. The possibility of the nanoreplication of other meso-macroporous oxides such as aluminosilicates, titania, and niobium oxide with different macrochannel size, shape, and organization has also been studied to generate meso-macroporous carbon materials with different organizations of the macrochannels. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailNanostructured mesoporous TiO2, ZrO2 and SiO2 synthesis by using the non-ionic Cm(EO)n - inorganic alkoxyde system : toward a better understanding on the formation mechanism
Blin, Jean-Luc; Léonard, Alexandre ULg; Gigot, Laurent et al

in Studies in Surface Science and Catalysis (2003), 146

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Peer Reviewed
See detailControl of ordered mesoporous molecular sieves synthesis using non-ionic surfactants by incorporation of transition metal ions in the micellar solution
Léonard, Alexandre ULg; Blin, Jean-Luc; Herrier, Gontran et al

in Studies in Surface Science and Catalysis (2003), 146

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Peer Reviewed
See detailWell-ordered spherical mesoporous materials CMI-1 synthesized via an assembly of decaoxyethylene cetyl ether and TMOS
Blin, Jean-Luc; Léonard, Alexandre ULg; Su, Bao-Lian

in Chemistry of Materials (2001), 13(10), 3542-3553

Well-ordered spherical CMI-1 mesoporous materials with a hexagonal arrangement of channels, analogous to MCM-41, have been directly synthesized by variation of the weight percentage of decaoxyethylene ... [more ▼]

Well-ordered spherical CMI-1 mesoporous materials with a hexagonal arrangement of channels, analogous to MCM-41, have been directly synthesized by variation of the weight percentage of decaoxyethylene cetyl ether [C 16(EO) 10] in aqueous solution. XRD, TEM, SEM, and nitrogen adsorption-desorption results led us to propose two different synthesis pathways for surfactant concentrations higher and lower than 30 wt %, respectively. For samples obtained with an elevated surfactant concentration (>30 wt %), in addition to the possible perturbation induced by methanol released in low amount during the hydrolysis of TMOS, other factors such as the interactions of the silica source with hydrophilic chain heads of surfactant molecules should also disturb the preformed hexagonal micelle array, and disordered wormhole mesostructured materials (DWM), analogous to MSU, are obtained. For the synthesis with a C 16(EO) 10 concentration less than 30 wt %, a cooperative mechanism, which involves the polymerization of silica source and the interface interactions between the hydroxyl groups of silica source produced from the hydrolysis of TMOS and hydrophilic chain heads of surfactant molecules which are present in the single rod micelle form, has been evidenced, leading to well-ordered CMI-1 materials with hexagonal arrangement of their channels. [less ▲]

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