References of "Toye, Dominique"
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Peer Reviewed
See detailAssessment of Solvent Degradation within a Global Process Model of Post-Combustion CO2 Capture
Léonard, Grégoire ULg; Toye, Dominique ULg; Heyen, Georges ULg

in Computer Aided Chemical Engineering (in press), 33

Solvent degradation may be a major drawback for the large-scale implementation of post-combustion CO2 capture due to amine consumption and emission of degradation products. However, its influence on the ... [more ▼]

Solvent degradation may be a major drawback for the large-scale implementation of post-combustion CO2 capture due to amine consumption and emission of degradation products. However, its influence on the process operations has rarely been studied. In the present work, a kinetics model describing solvent oxidative and thermal degradation has been developed based on own experimental results for the benchmark solvent, i.e. 30 wt% monoethanolamine (MEA) in water. This model has been included into a global Aspen Plus model of the CO2 capture process. The selected process modelling approaches are described in the present work. Using the resulting simulation model, optimal operating conditions can be identified to minimize both the energy requirement and the solvent degradation in the process. This kind of process model assessing solvent degradation may contribute to the design of large-scale CO2 capture plants to consider not only the process energy penalty, but also its environmental penalty. Indeed, both aspects are relevant for the large-scale deployment of the CO2 capture technology. [less ▲]

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See detailHow to correctly determine the kinetics of a photocatalytic degradation reaction?
Pirard, Sophie ULg; Malengreaux, Charline ULg; Toye, Dominique ULg et al

in Chemical Engineering Journal (2014), 249

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Peer Reviewed
See detailCFD-based Compartment model for description of mixing in bioreactors
Delafosse, Angélique ULg; Calvo, Sébastien ULg; Collignon, Marie-Laure ULg et al

in Chemical Engineering Science (2014), 106

In most bioprocesses, it is fundamental to accurately predict the hydrodynamics behavior of bioreactors of different size and its interaction with the biological reaction. Computational Fluid Dynamics can ... [more ▼]

In most bioprocesses, it is fundamental to accurately predict the hydrodynamics behavior of bioreactors of different size and its interaction with the biological reaction. Computational Fluid Dynamics can provide detailed modeling about hydrodynamics and mixing. However, it is computationally intensive, especially when reactions are taken into account. Another way to predict hydrodynamics is the use of “Compartment” or “Network-of-zones” model which are much less demanding in computation time than CFD. However, compartments and fluxes between them are often defined by considering global quantities not representative of the flow complexity. To overcome the limitations of these two methods, a solution is to combine compartment modeling and CFD simulations. The aim of this study is to propose a compartment model where the flow rates between two adjacent compartments are easily computed from the velocity fields obtained by CFD. The mixing evolution predicted by the CFD-based compartment model have been then compared with mixing experiment results. Unlike a CFD mixing simulation and a classical compartment model, the CFD-based compartment model proposed in this work reproduces with a good accuracy the spatial distribution of concentrations during the mixing process and this, without any adjustable parameters. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailIMPLEMENTATION OF A METAL STRUCTURED PACKING IN A FUNGAL BIOFILM REACTOR FOR THE PRODUCTION OF A RECOMBINANT PROTEIN BY ASPERGILLUS ORYZAE
Zune, Quentin ULg; Delepierre, Anissa; Toye, Dominique ULg et al

in Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences (2014, February 07)

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See detailEpuration catalytique de biogaz
Claude, Vincent ULg; Lambert, Stéphanie ULg; Heinrichs, Benoît ULg et al

Poster (2013, November 15)

The poster presents the recent observations concerning the of Ni-Al2O3 catalysts synthesized in 2013. Particles size, surface areas and crystallinity of the samples are controlled thanks to the initial ... [more ▼]

The poster presents the recent observations concerning the of Ni-Al2O3 catalysts synthesized in 2013. Particles size, surface areas and crystallinity of the samples are controlled thanks to the initial reactives (surfactants, EDAS). [less ▲]

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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 detail« Product-oriented engineering » applied to the development of porous scaffolds for tissue engineering.
de Bien, Charlotte ULg; Ounally, Thameur; Collard, Valérie ULg et al

Poster (2013, November 15)

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire [1]. Parmi les ... [more ▼]

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire [1]. Parmi les différents polymères biosourcés et biodégradables déjà utilisés pour la fabrication de scaffolds, l’acide polylactique (PLA) a été choisi [2]. Des matrices poreuses ont été obtenues par un procédé de moussage par lyophilisation puis leur microstructure 2D/3D a été caractérisée par microtomographie à rayons X avant d’être mise en lien avec les conditions d’élaboration testées [3]. La diminution de la porosité ainsi que l’augmentation de l’épaisseur des parois avec l’augmentation de rapport polymère/solvant ont été confirmées. [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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See detailEncapsulation de micro-algues dans un matériaux hybride alginate-silice et production de molécules à hautes valeur ajoutée
Duprez, Marie-Eve; Mirisola, A.; Rooke, Joanna 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 detailLe « génie orienté produit » appliqué à l’élaboration de matrices poreuses pour l’ingénierie tissulaire.
de Bien, Charlotte ULg; Ounally, Thameur ULg; Collard, Valérie ULg et al

in Récents Progrès en Génie des Procédés (2013, October 08)

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire. Parmi les ... [more ▼]

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire. Parmi les différents polymères biosourcés et biodégradables déjà utilisés pour la fabrication de scaffolds, l’acide polylactique (PLA) a été choisi. Des matrices poreuses ont été obtenues par un procédé de moussage par lyophilisation puis leur microstructure 2D/3D a été caractérisée par microtomographie à rayons X avant d’être mise en lien avec les conditions d’élaboration testées. La diminution de la porosité ainsi que l’augmentation de l’épaisseur des parois avec l’augmentation de rapport polymère/solvant ont été confirmées. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailConvective Drying of Mixtures of Sewage Sludge and Sawdust in a Fixed Bed
Li, Jie ULg; Fraikin, Laurent ULg; Salmon, Thierry ULg et al

Conference (2013, October 04)

This work is part of a project aiming at developing a renewable fuel for gasification purposes, through the convective drying of sludge/wood mixtures. The first step consists in characterizing the drying ... [more ▼]

This work is part of a project aiming at developing a renewable fuel for gasification purposes, through the convective drying of sludge/wood mixtures. The first step consists in characterizing the drying behaviour of sludge/sawdust mixtures, in a convective fixed bed dryer. In particular, the influence of the mixing step (no mixing against 30 s at 40 rpm) and the sawdust/sludge ratio (1/9, 2/8, 3/7 and 4/6 on a dry basis) have been investigated, as well as the drying temperature (50 °C, 80 °C and 110 °C). As showed in a previous work, the addition of dry matter into sludge has an impact on the initial 3D structure of the bed of extrudates to be dried. Moreover, it is well known that the volume shrinkage occurring during sludge drying will affect the drying velocity. In this study, X-ray tomography, a non-invasive imaging technique, is used to assess changes in volume, porosity and exchange surface between the beginning and the end of the drying process. Results first confirm the importance of the mixing step on the drying behaviour: the drying rate of the mixed sludge is slower than the one of original sludge. Nevertheless the addition of sawdust is shown to have a positive impact on the drying process from mass ratio of 2/8, with observed drying rates higher than for the original sludge. During the whole drying process, the volume and exchange surface of the sample increase and the porosity decreases as the mass ratio increases. These results indicate that the air and the sample contact more fully with more sawdust addition, resulting from bed expansion and exchange surface increase. Hence, the heat and mass transfer efficiency between the air and the material increases and consequently the drying rate. Further work will be done in order to assess the impact of the drying temperature and to characterize the behaviour of these samples during pyrolysis using thermo gravimetric analysis. [less ▲]

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See detailModeling post-combustion CO2 capture with assessment of solvent degradation
Léonard, Grégoire ULg; Belletante, Ségolène; Cabeza Mogador, Bruno et al

Conference (2013, October)

Post-combustion CO2 capture in power plants is one of the most mature technologies for a short-term and large-scale decrease of CO2 emissions while simultaneously addressing the growing global energy ... [more ▼]

Post-combustion CO2 capture in power plants is one of the most mature technologies for a short-term and large-scale decrease of CO2 emissions while simultaneously addressing the growing global energy demand. CO2 is chemically absorbed in an amine solvent that can be regenerated at higher temperature, producing a pure CO2 stream. However, the large impact of this technology on the power plant efficiency and the environmental penalty are the main drawbacks for large-scale implementation. In this work, an innovative approach combining process modeling and evaluation of the environmental penalty due to amine degradation is presented. Based on experimental results, the kinetics of solvent oxidative and thermal degradation is estimated and included in the process model developed in Aspen Plus. Using this model, the influence of operating parameters like the oxygen concentration in the flue gas or the solvent regeneration pressure is studied. This model is a first step for a multi-objective optimization of the CO2 capture process, assessing both energy and environmental penalties of this technology. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailDéveloppement d'un dispositif de trajectographie optique nécessaire pour la caractérisation expérimentale par une approche Euler-Lagrange des écoulements dans des bioréacteurs à cuve agitée
Collignon, Marie-Laure ULg; Delafosse, Angélique ULg; Delvigne, Frank ULg et al

in Récents Progrès en Génie des Procédés (2013, October)

Les bioréacteurs à cuve agitée sont des dispositifs largement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Les performances globales des cultures menées dans ces bioréacteurs dépendent fortement de ... [more ▼]

Les bioréacteurs à cuve agitée sont des dispositifs largement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Les performances globales des cultures menées dans ces bioréacteurs dépendent fortement de l’environnement physico-chimique et hydrodynamique local rencontré par les microorganismes et ce au cours du temps. Pour parvenir à caractériser cet historique de conditions locales rencontrées, une approche Euler-Lagrange doit être adoptée. La difficulté dans ce type d’approche est d’être capable de mesurer de manière fiable la trajectoire suivie par le microorganisme au sein du bioréacteur. Pour ce faire, le Laboratoire de Génie Chimique de l’Université de Liège a conçu un dispositif de trajectographie optique. L’objectif de cet article est de présenter ce dispositif, les développements qui ont été nécessaire à sa mise en œuvre et les résultats obtenus. Le dispositif se compose de deux caméras observant selon deux axes de l’espace un bioréacteur rétro-éclairé par des panneaux leds. La trajectoire suivie par une particule noire en gel d’alginate de calcium de 491 µm de diamètre est construite à partir des images acquises par ces deux caméras préalablement modélisée par un modèle pinhole et traitées par une approche rationnée. La validité des trajectoires mesurées a été prouvée dans un bioréacteur de 20 L mélangé par une hélice TTP en comparant les champs de vitesse moyen et d’énergie cinétique turbulent extraits de la trajectoire avec ceux obtenus par la technique eulérienne Stéréo P.I.V. La convergence de ces deux champs avec le temps d’acquisition de la trajectoire a également été démontrée. [less ▲]

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