INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’anolyte 255 contenant l’oxydant « Ox » circule de la cellule électrochimique 220 vers le réservoir 250 au travers d’un dispositif de circulation 281 comprenant typiquement une ou plusieurs conduites de circulation fluidique et une ou plusieurs pompes de circulation. Le compartiment 250 comprend une espèce catalytique OEC apte à favoriser l’oxydation spontanée de l’eau en oxygène (O 2 ) au moyen de l’oxydant « Ox », lequel se réduit alors sous sa forme réduite « Red ». Une fois l’oxydant « Ox » complètement réduit (sous forme « Red »), le système peut être relancé dans l’autre sens.
Cette solution présente toutefois deux inconvénients:
Le système fonctionne de façon discontinue (temps d’arrêt pour le changement de sens du flux) ; et L’architecture nécessite de doubler la quantité de catalyseur (OEC) à utiliser.
Il semble alors plus judicieux d’un point de vue technicoéconomique, d’envisager une connexion fluidique entre le réservoir 50 et le dispositif 60 par un système de circulation, comme illustré sur la , où le réservoir 350 et le dispositif 360 sont connectés par un système ou dispositif de circulation 380. Typiquement, le réservoir 350 joue le rôle de réservoir de stockage tampon. Selon une autre variante, le dispositif, et procédé, selon l’invention ne comprend que le dispositif 460, comme illustré sur la .
Une telle architecture de système permet d’envisager un fonctionnement en continu.
Ainsi, sur la , le dispositif 301 et procédé de génération continue d’hydrogène par électrolyse de l’eau comprend un réservoir 350 destiné à contenir ou contenant au moins un électrolyte aqueux formant anolyte 355, contenant un réducteur. Sur la , le dispositif 401 et procédé de génération continue d’hydrogène par électrolyse de l’eau ne comprend pas à proprement parler de réservoir destiné à contenir ou contenant au moins un électrolyte aqueux formant anolyte 455, contenant un réducteur, lequel est contenu dans le dispositif de circulation 480.
Sur les Figures 3 et 4, le dispositif 301, 401 et procédé selon l’invention comprend en outre au moins une cellule électrochimique 320, 420, comprenant, dans un compartiment d’électrode positive 324, 424 une électrode 322, 422 destinée à être plongée ou plongeant dans l'électrolyte 355, 455, ladite électrode étant apte à oxyder ou oxydant le réducteur « Red » en une forme oxydée « Ox » et comprenant, dans un compartiment d’électrode négative 323, 423 une électrode 321, 421 apte à former ou formant électrode HER générant de l’hydrogène par réduction de proton (H + ) ou d’eau (H 2 O) ; ledit compartiment d’électrode négative 323, 423 et ledit compartiment d’électrode positive 324, 424 étant séparés par une membrane 330, 430 (échangeuse de protons ou d’ions hydroxyles ou diaphragme composite); au moins un compartiment 360, 460 comprenant une espèce catalytique apte à favoriser l’oxydation spontanée de l’eau en oxygène (O 2 ) par l’oxydant « Ox », lequel se réduit alors sous sa forme réduite « Red » ; au moins un dispositif 382, 480de circulation de la solution aqueuse du compartiment d’électrode positive vers le compartiment comprenant l’espèce catalytique OEC. Plus précisément, sur la , l’anolyte 355 circule du réservoir 350 vers la cellule électrochimique 320 dans un dispositif de circulation 381 comprenant typiquement une ou plusieurs conduites de circulation fluidique et une ou plusieurs pompes de circulation. L’anolyte 355 circule de la cellule électrochimique 320 vers le dispositif 360 au travers d’un dispositif de circulation 382 comprenant typiquement une ou plusieurs conduites de circulation fluidique et une ou plusieurs pompes de circulation.
Notamment, la déposante a constaté que la membrane, qu’elle soit ou non munie d’une pièce support sous la fente telle que décrite précédemment, peut subir des pertes d’étanchéité en présence de dépression en amont de la membrane, sans pour autant qu’il y ait déformation de celle-ci vers l’intérieur.
Une première situation peut s’observer sur une valve de sortie de pompe telle que décrite précédemment. Comme décrit ci-dessus, à chaque pompage on observe une phase de dépression dans la chambre de la pompe en amont de la fente. Une telle dépression est susceptible de faire migrer du liquide depuis la fente vers l’intérieur, même en l’absence de déformation de la membrane vers l’intérieur. Plus ce phénomène dure ou est répété, plus des migrations sont favorisées. Les conséquences de ce phénomène sont globalement inacceptables notamment pour un dispositif cosmétique censé délivrer une petite dose de crème directement sur la peau ou prélevée avec le doigt. Il en est de même pour la plupart des autres applications de ces valves de sortie de pompes. Si le concepteur place une pièce support sous la fente, comme décrit précédemment, il peut limiter l’ouverture de la membrane vers l’intérieur, mais une telle pièce support ne suffit pas à éviter que du liquide traverse la membrane vers l’intérieur et donc que des moisissures, salissures ou bactéries puissent se développer dans le canal.
Une deuxième situation peut s’observer sur un emballage muni d’une pompe débouchant sur un canal de sortie fermé à son extrémité par une membrane fendue ; cette situation peut générer un phénomène similaire. Il peut s’agir par exemple d’un flacon équipé d’une pompe traditionnelle à piston ou encore d’une pompe électrique. Un tel flacon est décrit par exemple dans le brevet US5186368 [Réf.2].
Que ce soit une pompe traditionnelle à piston ou une pompe électrique, la pompe ne constitue généralement pas la sortie effective de l’emballage et ouvre donc vers un canal de sortie qui débouche sur une zone de sortie ou de prélèvement. Pour que le liquide contenu dans le canal de sortie ne s’altère pas, les concepteurs placent souvent à l’extrémité de ce canal une valve qui peut être une membrane fendue. Bien qu’il y ait moins de situations de dépression dans le canal que dans une conception de pompe de sortie telle que décrite dans la situation précédente, cette conception peut aussi être le théâtre de retour de produit vers l’intérieur, en particulier lorsque l’utilisateur passe le doigt ou un ustensile sur la membrane, notamment pour prélever du liquide. Si le concepteur place une pièce support sous la fente, il peut limiter l’ouverture de la membrane vers l’intérieur, mais une telle pièce support ne permettrait probablement pas d’éviter que du liquide traverse la membrane vers l’intérieur et donc que des moisissures, salissures ou bactéries puissent se développer dans le canal.
Une autre situation peut s’observer sur une valve de sortie d’emballage souple ayant une certaine mémoire de forme et non équipée de pompe, par exemple de simples tubes en plastique tels que décrits par exemple dans le brevet GB1474620 [Réf.3].
En effet, les valves décrites sont des barrières intéressantes lorsqu’elles sont localisées en bout de tube, car elles procurent une réelle protection à tout le contenu du tube. Sur un tel tube et en dehors des étapes d’utilisation où il est mis en pression pour extraire du produit, le tube va chercher à reprendre une forme naturelle ce qui installe dans le tube une certaine dépression qui se reporte notamment sur la membrane. Cette dépression est d’autant plus importante que l’on approche de la fin du tube. Là encore, il pourrait être envisageable d’empêcher la membrane de se déformer vers l’intérieur en y disposant une pièce support afin de mieux résister à la dépression présente dans le tube qui pourrait suffire à ouvrir la valve vers l’intérieure, mais un tel dispositif resterait sujet à des fuites et des migrations provoquant de la rétro-contamination, surtout dans cette situation de tube pour lequel la dépression peut être importante et maintenue longtemps, en continu.
Une première réponse possible de l’homme de l’art aux problèmes techniques évoqués ci-dessus consiste à utiliser des agents chimiques antifongiques et antibactériens afin qu’une rétro-contamination n’ait pas de conséquences et ne puisse se développer dans le liquide, mais, du fait de la pression normative et des exigences du marché, les industriels prennent en compte de plus en plus qu’il est nécessaire de réduire au maximum les agents conservateurs et antifongiques.
Une autre façon dont dispose l’homme de l’art consiste à améliorer l’étanchéité en prévoyant une plus grande épaisseur et/ou une plus grande rigidité de la membrane fendue et/ou une fente plus courte. En faisant évoluer ces paramètres, la membrane sera plus réactive et plus rapide à se refermer, et présentera une meilleure cohésion des deux bords ou pans se faisant face au niveau de la fente. Une telle membrane résistera ainsi mieux aux rétro-contaminations. On peut par exemple choisir pour le matériau de la membrane un élastomère de dureté 70 Shore A plutôt qu’un élastomère de dureté 50 shore A, ou augmenter l’épaisseur de la membrane aux alentours de la fente, par exemple en remplaçant une membrane initialement dimensionnée à 0.8 mm en une membrane d’épaisseur de 1,2 mm ; ou découper une fente qui mesure 3 mm au lieu d’une découpe de 4 mm, etc.
Bien que cela ne soit pas directement du ressort du concepteur d’emballage, on peut enfin faire évoluer la viscosité du produit car un fluide plus visqueux aura aussi une conséquence directe sur l’amélioration de l’étanchéité.
Néanmoins, le changement d’un ou plusieurs des paramètres évoqués ci-dessus a globalement pour conséquence une valve moins passante, ce qui entraîne des effets indésirables et notamment une perte d’ergonomie dans l’utilisation de ce type de valves. En effet, pour un dispositif opérable à la main, une plus grande épaisseur et/ou une plus grande rigidité de la membrane et/ou une fente plus courte par exemple rehaussent l’effort demandé à l’utilisateur, ce qui dans certaines configurations peut perturber très significativement la capacité du dispositif à délivrer du produit avec un geste simple et acceptable.
Il faut noter ici que l’enjeu ergonomique est majeur. En effet l’utilisateur n’apprécie pas d’opérer une pompe, par exemple sur un flacon, avec une force importante. Pour un tube, pour lequel l’orifice de sortie est habituellement un simple trou, il est encore plus inacceptable de créer une valve de sortie avec une résistance importante et d’imposer ainsi à l’utilisateur de fournir un effort significatif pour obtenir du liquide. Il est clairement attendu par le marché de diminuer l’effort de pression pour la délivrance d’une dose, tout en gagnant en étanchéité, ce qui est l’inverse de la conséquence de la démarche que pourrait conduire l’homme de l’art.
De plus, que ce soit pour un dispositif opérable à la main (pompe ou emballage à pression directe type tube) ou par l’intermédiaire d’une pompe motorisée, la rigidité de la membrane crée lors de l’usage une élévation de la surpression en amont de la fente, qui, lorsqu’elle atteint le niveau suffisant pour ouvrir la fente (seuil d’ouverture) déclenche alors un effet de détente. Cet effet de détente est peu agréable à l’utilisation et souhaité le plus discret possible. S’il devient trop important du fait de l’augmentation de l’épaisseur de la membrane, de sa rigidité ou du fait de la diminution de la taille de la fente, ou encore de l’augmentation de la viscosité du produit, cet effet de détente peut provoquer une projection de liquide généralement perçue très négativement car cause de surprise voire d’accident.
Enfin, on peut noter qu’en choisissant une membrane plus épaisse et/ou plus rigide et/ou une fente plus courte et/ou une viscosité supérieure du produit, pour les emballages équipés d’une pompe en amont d’une valve de sortie, que la pompe soit une pompe de mécanique traditionnelle ou une pompe motorisée, l’élévation du seuil de la valve de sortie fait que l’emballage est couramment laissé après usage alors même que le canal de sortie est encore soumis à une surpression interne. Cette situation est nécessairement propice à déclencher des petites fuites lorsque l’emballage est laissé non utilisé. Même si cela n’est pas ici un problème de contamination, il s’agit néanmoins d’un problème subsidiaire important et tout aussi inacceptable.
Un objectif de la présente description est de proposer une nouvelle valve de sortie avec une fiabilité renforcée, en particulier en termes d’étanchéité, tout en conservant une bonne ergonomie d’utilisation.
Selon un premier aspect, la présente description concerne une valve de sortie pour un contenant destiné à recevoir un produit liquide ou visqueux comprenant :
Toutefois, ce document ne propose pas un empilement vertical modulaire ; le nombre d’étages de photobioréacteurs est déterminé à l’avance. Il n’est donc pas non plus possible ici d’ajouter des photobioréacteurs verticalement dans le sens de la hauteur, pour faire grossir la capacité de production.
De plus, les récipients de stockage de biomasse d’un photobioréacteur donné ne sont pas facilement séparables. Ce document ne décrit donc pas de solution pour extraire un photobioréacteur, sans affecter la productivité de l’installation. Enfin, une structure de support de photobioréacteurs n’est pas décrite dans ce document.
DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION Au regard de ce qui précède, un objectif de l’invention est de fournir un photobioréacteur pour un site de production de biomasse microalgale, par exemple pour la phyco-remédiation, qui puisse être facilement accessible et isolé des autres photobioréacteurs voisins d’une même rangée. L’extraction d’un photobioréacteur doit être rapide, et ne doit pas nécessiter une interruption du fonctionnement de l’installation. On souhaite ainsi limiter l’impact de la maintenance et du nettoyage d’un photobioréacteur (notamment le désencrassement des parois du photobioréacteur) sur la productivité de l’installation.
Un autre objectif est de fournir un photobioréacteur dont l’emprise au sol (surface occupée au sol) soit limitée, de sorte à limiter l’encombrement au sol et à optimiser l'occupation de l'espace sur un site de production de biomasse microalgale.
Un autre objectif est d’obtenir une structure de support de photobioréacteurs, qui permette d’étendre ou de réduire facilement la taille du groupe de photobioréacteurs (de préférence dans toutes les directions, aussi bien verticalement qu’horizontalement).
On cherche ainsi à améliorer la modularité de l’installation industrielle, en ajoutant ou supprimant facilement de la capacité en hauteur, par empilement de plusieurs supports.
La conception mécanique de la structure de support de photobioréacteurs doit demeurer simple, et cette structure de support doit être facile à fabriquer et à transporter.
Un objectif secondaire est de permettre la manutention et le transport simultanés de plusieurs telles structures de support, de manière groupée. De préférence, l’ensemble de production de biomasse doit pouvoir être mis en service immédiatement après installation, en mode « clé en main ».
Pour répondre à ces besoins, selon un premier aspect, l’invention concerne un photobioréacteur pour la production de biomasse en système fermé, le photobioréacteur comprenant : un récipient de biomasse comprenant une première paroi plate présentant un premier bord et une deuxième paroi plate présentant un deuxième bord juxtaposé avec le premier bord, les deux parois plates étant parallèles, un socle s’étendant perpendiculairement aux deux parois plates depuis le premier bord jusqu’au deuxième bord, les deux parois plates et le socle délimitant entre eux un espace de développement de biomasse, et des moyens de déplacement solidaires avec le récipient de biomasse en translation le long d’une direction de glissement, les moyens de déplacement étant configurés pour guider un déplacement en translation du récipient de biomasse le long d’une piste d’une structure de support portant le photobioréacteur, parallèlement à la direction de glissement, les moyens de déplacement étant montés sur le socle.
Le photobioréacteur selon le premier aspect de l’invention permet de renforcer la modularité et l’efficacité de l’installation. Notamment, un avantage d’un tel photobioréacteur est de pouvoir augmenter ou réduire très facilement la taille d’un groupe de photobioréacteurs, en empilant ou désempilant les photobioréacteurs (le long d’une direction d’empilement perpendiculaire à la direction de glissement). L’emprise au sol (surface occupée au sol) des réacteurs est ainsi limitée.
Un avantage additionnel d’un tel photobioréacteur est la facilité de maintenance et de nettoyage. On peut extraire facilement n’importe quel photobioréacteur par rapport à une structure de support, à l’aide des moyens de déplacement intégrés au photobioréacteur. Grâce aux moyens de déplacement, les photobioréacteurs sont de préférence extractibles indépendamment les uns des autres.
Des caractéristiques optionnelles et non-limitatives du photobioréacteur selon le premier aspect de l’invention sont les suivantes, prises seules ou dans l’une quelconque des combinaisons de caractéristiques possibles :
- les moyens de déplacement sont montés sur le socle au niveau d’une face du socle opposée au premier bord et opposée au deuxième bord.
- le photobioréacteur comprend un rail monté sur le socle, le rail s’étendant longitudinalement le long de la direction de glissement.
- les moyens de déplacement sont agencés dans un espace intérieur du rail.
- les moyens de déplacement comprennent au moins une roue, les moyens de déplacement comprenant de préférence au moins deux roues.
Les microorganismes mis en culture peuvent consister soit en des organismes eucaryotes, soit en des procaryotes. Avantageusement, il s’agit de microorganismes non photosynthétiques.
A noter que le procédé de l’invention peut être mis en œuvre aussi bien sur une seule souche pure de microorganismes, que sur un mélange de plusieurs souches de microorganismes.
Tout préférentiellement, les microorganismes qui sont mis en culture dans le procédé de l’invention consistent en des levures, et plus préférentiellement encore appartenant à l’espèce Saccharomyces cerevisiae .
Une fois l’inoculation du milieu effectuée avec le ou les microorganisme(s), on applique ensuite, dans l’enceinte de culture 1 du bioréacteur 2, des conditions permettant la croissance et la multiplication de ces microorganismes, notamment en termes de température, de pH, d’agitation etc.
Finalement, une fois la quantité de microorganismes souhaitée atteinte, on stoppe la croissance et on récolte la biomasse qui a été produite.
Selon une caractéristique propre au procédé de l’invention, pendant un certain laps de temps, qui pourra être optimisé selon la souche de microorganismes mis en culture selon les conditions définies ci-après dans la description, et durant la phase de croissance des microorganismes, on applique, à l’intérieur de l’enceinte 1 du bioréacteur 2, une pression élevée, de l’ordre de plusieurs bars, notamment à une pression comprise entre 2 et 8 bars, plus préférentiellement entre 6 et 8 bars, et plus préférentiellement encore, une pression égale à 6 bars, ou de l’ordre de 6 bars, par exemple entre 5,5 et 6,5 bars.
Le niveau de pression appliqué, de même que la durée d’application de cette pression pourront avantageusement être adaptées selon la souche de microorganismes que l’on souhaite multiplier.
Quoiqu’il en soit, la durée d’application de la pression d’une pression comprise entre 4 et 8 bars, ou entre 6 et 8 bars, est avantageusement supérieure 3h, et plus avantageusement supérieure à 4h, de préférence comprise entre 3 et 6h.
Il a pu être mis en évidence, par les inventeurs qu’une exposition des microorganismes, en particulier des levures S. cerevisiae , à une pression élevée lors de leur culture ou de leur maturation, pendant un temps déterminé, avant la phase de récolte, génère un stress libérateur d’espèces réactives à l’oxygène (ou ROS pour Reactive Oxygen Species), ce qui va alors entrainer une augmentation de la défense oxydante des microorganismes, pour faire face à la libération de ces ROS.
Par conséquent, immédiatement après le début de l’application de conditions hyperbares dans l’enceinte 1 de culture du bioréacteur 2, la quantité de ROS va évoluer à l’intérieur des cellules de microorganismes mis en culture dans le milieu réactionnel 32.
Ces ROS sont produites par les microorganismes en réponse à la forte pression appliquée dans leur milieu de culture, soit via les mitochondries, soit comme signaux de stress, via le complexe enzymatique NADPH oxydase.
Suite à cela, pour se défendre contre la production des ROS, les microorganismes vont augmenter leur pouvoir antioxydant, ce qui va alors entrainer, progressivement, une diminution du niveau de ROS dans les cellules, jusqu’à ce que celui-ci redevienne, en fonction de la pression appliquée, sensiblement équivalent au niveau de départ, voire, de préférence, inférieur au niveau de ROS initial, ce dernier étant déterminé au moment du démarrage de l’application des conditions hyperbares dans l’enceinte 1.
A noter qu’il a pu être déterminé par les inventeurs qu’un stress trop peu important, en l’occurrence l’application d’une pression trop faible, typiquement inférieure à 4 bars, ne conduira pas à une évolution significative de la quantité de ROS dans les cellules. Par conséquent, le pouvoir antioxydant des microorganismes sera inchangé.
Dans le cas contraire, lorsque le stress appliqué à la culture de microorganismes est trop important, autrement dit lorsque les conditions de pression sont trop élevées, ou si la pression élevée est appliquée pendant un temps trop important, une quantité trop élevée de ROS sera produite et accumulée au sein des cellules et celles-ci ne pourront pas contrer le stress oxydatif généré.
Plus spécifiquement, cette quantité importante de ROS conduira à une augmentation substantielle du pouvoir oxydant cette fois, entrainant, par conséquent, une perte nette du pouvoir antioxydant.
Ainsi, il ressort, de ce qui précède que, même si le pouvoir antioxydant augmente, le pouvoir oxydant lui aussi augmente. Pour maximiser le gain de pouvoir antioxydant au sein de microorganismes, il est essentiel d’appliquer à ceux-ci des conditions hyperbares suffisamment longtemps en sorte d’aboutir à une baisse du pouvoir oxydant tout en ayant un maintien du gain en pouvoir antioxydant.
La représente un déroulé de la bande de roulement dans la direction circonférentielle (X) selon un mode de réalisation de l’invention, avec deux motifs de sculpture MA et MB. Les motifs de sculpture diffèrent par leur géométrie (largeurs, découpures, pas, …). Le motif MA est représenté avec un fond clair avec des petits points, et le motif MB avec un fond gris.
Les figures 3-A, 3-B, 3-C, et 3-D sont des vues dans un plan méridien qui présentent les incisions longitudinales. On peut également voir la direction normale à la surface de roulement pour définir l’angle Alpha entre le plan moyen d’une incision longitudinale et ladite direction normale.
Description détaillée de l’invention L’invention a été plus particulièrement étudiée pour un pneumatique tourisme de désignation normalisée, selon la norme de spécifications de l’ETRTO (Organisation Technique Européenne pour les Jantes et les Pneumatiques), 245/35 R20 XL 95V. Pour cette dimension une version du pneumatique conforme à l’invention avec une bande de roulement comportant deux motifs de sculpture MA, et MB à pas variables respectifs PA, et PB, a été réalisée.
Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références. Compte tenu de la symétrie de la bande de roulement, pour la lisibilité des figures, les éléments sont référencés une seul fois tantôt du côté 24G, tantôt du coté 24D.
Sur la -A, on a représenté un premier motif MA de la sculpture de la bande de roulement. Les incisions longitudinales 50 sont positionnées sur les portions latérales ZB situées aux extrémités axiales (24D, 24G) du motif MA, de part et d’autre du plan équatorial C. Pour la dimension pneumatique étudiée, le pas PA vaut 21.9 mm.
Sur la -B, on a représenté un deuxième motif de sculpture MB de la bande de roulement. MB diffère de MA en ce que sa largeur mesurée selon la direction circonférentielle est supérieure à celle de MA. Le nombre de découpures entre les deux motifs peut également être différent. Pour la dimension pneumatique étudiée, le pas PB vaut 29.37 mm.