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Life Cycle Assessment of piezoelectric materials used for energy harvesting systems PZT versus KNN
No full textInternational audienceOver the past decade, piezoelectric materials have been extensively used in various engineering areas, particularly for energy harvesting, due to their efficient electromechanical conversion. Several scientific researches reported in the literature have performed modeling, prototyping, and experimentation to improve the performance of harvesters. Piezoelectric transducers, especially those used for energy harvesting, could have significant environmental impacts. Few studies have emphasized the environmental issue of harvesters in their life cycle. This paper aims to study the environmental impacts of piezoelectric energy harvesters obtained with screen-printing process by performing a life cycle assessment (LCA). Firstly, a comprehensive overview of piezoelectric materials and their implementation in the context of micro electromechanical systems is first presented. Secondly, the environmental impacts of these materials are briefly discussed based on previous studies. Here the aim is to present a comparative analysis of the environmental consequences of energy harvesters based on different piezoelectric materials, from cradle to gate. The harvester based on lead zirconate titanate Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) is taken as a reference. The impact assessment is conducted by evaluating the selected impact categories using ILCD 2011 method. Results highlight the most impactful components of energy harvesters referring to the unique scores calculated for different impact categories at the Midpoint. They highlight also the importance of LCA and offer technical guidance and crucial recommendations for eco-design
Advancements in Non-Thermal Processing Technologies for Enhancing Safety and Quality of Infant and Baby Food Products: A Review
No full textInternational audienceBreast milk is the main source of nutrition during early life, but both infant formulas (Ifs; up to 12 months) and baby foods (BFs; up to 3 years) are also important for providing essential nutrients. The infant food industry rigorously controls for potential physical, biological, and chemical hazards. Although thermal treatments are commonly used to ensure food safety in IFs and BFs, they can negatively affect sensory qualities, reduce thermosensitive nutrients, and lead to chemical contaminant formation. To address these challenges, non-thermal processing technologies such as high-pressure processing, pulsed electric fields, radio frequency, and ultrasound offer efficient pathogen destruction similar to traditional thermal methods, while reducing the production of key process-induced toxicants such as furan and 5-hydroxymethyl-2-furfural (HMF). These alternative thermal processes aim to overcome the drawbacks of traditional methods while retaining their advantages. This review paper highlights the growing global demand for healthy, sustainable foods, driving food manufacturers to adopt innovative and efficient processing techniques for both IFs and BFs. Based on various studies reviewed for this work, the application of these novel technologies appears to reduce thermal processing intensity, resulting in products with enhanced sensory properties, comparable shelf life, and improved visual appeal compared to conventionally processed products
Weak convergence of the conditional single index -statistics for locally stationary functional time series
No full textInternational audienceIn recent years, there has been a notable shift in focus towards the analysis of non-stationary time series, driven largely by the complexities associated with delineating significant asymptotic behaviors inherent to such processes. The genesis of the theory of locally stationary processes arises from the quest for asymptotic inference grounded in nonparametric statistics. This paper endeavors to formulate a comprehensive framework for conducting inference within the realm of locally stationary functional time series by harnessing the conditional -statistics methodology as propounded by W. Stute in 1991. The proposed methodology extends the Nadaraya-Watson regression function estimations. Within this context, a novel estimator was introduced for the single index conditional -statistics operator, adept at accommodating the non-stationary attributes inherent to the data-generating process. The primary objective of this paper was to establish the weak convergence of conditional -processes within the domain of locally stationary functional mixing data. Specifically, the investigation delved into scenarios of weak convergence involving functional explanatory variables, considering both bounded and unbounded sets of functions while adhering to specific moment requirements. The derived findings emanate from broad structural specifications applicable to the class of functions and models under scrutiny. The theoretical insights expounded in this study constitute pivotal tools for advancing the domain of functional data analysis.</p
Caractérisation du vieillissement musculaire en utilisant l'analyse des signaux musculaires de surface à haute densité (HD-sEMG) durant des contractions isométriques
No full textMuscle aging manifests as a gradual decrease in muscle mass and strength, leading to a reduction in physical performance. These declines become significant from the age of 50. Beyond a certain threshold, this phenomenon is termed sarcopenia. Sarcopenia affects physical performance, promotes gait disorders, and is a factor of frailty in the elderly. It is associated with an increased risk of falls and fractures, resulting in immobilizations that exacerbate sarcopenia. Recently, new approaches in both diagnosis and therapeutic strategies have emerged. These approaches combine specific physical exercises and a tailored diet. In 2010, the European Working Group on Sarcopenia in Older People proposed the first definition and diagnostic criteria for sarcopenia. Since 2019, this group has adapted the diagnostic framework based on clinical characteristics associated with sarcopenia. High-density surface electromyography (HD-sEMG) has proven its effectiveness within the Eu-ropean CHRONOS project, demonstrating the promising potential of this technique to characterize muscle aging compared to traditional clinical methods. This technology has been shown to differ-entiate between sedentary and active individuals. The recent development of high-density surface electromyography systems has allowed for the simultaneous investigation of global muscle activation characteristics and the monitoring of active motor units. However, the use of HD-sEMG in clinical settings remains limited due to its noisy nature, which can lead to interpretation errors or misuse, especially due to incorrect electrode placement, resulting in controversial outcomes. In this thesis work, we aim to address one of these challenges. We first proposed a noise iden-tification and denoising method of HD-sEMG signals, thus facilitating its use in research or clinical settings. Additionally, we proposed an analysis method that provides an overview of muscle activation while identifying active motor units and extracting their characteristics. We collected a database of 68 healthy and active subjects, both men and women, divided into three age categories (20-30, 45-55, and 65-75 years). We found that although muscle strength is generally preserved, differences in muscle activation appear with age. A variation in the complexity of HD-sEMG signals was also observed at different contraction levels. Our study revealed two distinct aging strategies between men and women. These promising preliminary results could contribute to the development of a valuable tool for clinicians and researchers, improving the precision and sensitivity of muscle assessment. This would be useful for prevention and rehabilitation programs to avoid or delay sarcopenia, a current public health issue highlighted by the World Health Organization (WHO), and promote healthy aging.Le vieillissement musculaire se traduit par une diminution progressive de la masse et de la force musculaires, entraînant une réduction de la performance physique. Dès 50 ans, ces diminutions deviennent significatives. Au-delà d’un certain seuil, ce phénomène est appelé sarcopénie. La sarcopénie affecte les performances physiques, favorise les troubles de la marche et constitue un facteur de fragilité chez les personnes âgées. Elle est associée à une augmentation du risque de chutes et de fractures, entraînant des immobilisations qui aggravent la sarcopénie. Récemment, de nouvelles approches, tant dans le diagnostic que dans la stratégie thérapeutique, ont émergé. Ces approches combinent des exercices physiques spécifiques et une alimentation adaptée. En 2010, le groupe de travail européen sur la sarcopénie chez les personnes âgées (European Working Group on Sarcopenia in Older People) a proposé une première définition et un schéma de diagnostic de la sarcopénie. Depuis 2019, ce groupe a adapté ce schéma en fonction des caractéristiques cliniques associées à la sarcopénie. L'électromyographie de surface haute densité (HD-sEMG) a démontré son efficacité dans le cadre du projet européen CHRONOS, montrant le potentiel prometteur de cette technique pour caractériser le vieillissement musculaire par rapport aux méthodes cliniques classiques. Cette technologie s'est avérée capable de différencier les personnes sédentaires des personnes actives. Le développement plus récent des systèmes d'électromyographie de surface haute densité (HD-sEMG) a permis une investigation simultanée des caractéristiques globales de l'activation musculaire et de la surveillance des unités motrices actives. Cependant, l'utilisation de l'HD-sEMG en clinique reste peu répandue en raison de son caractère bruité, pouvant mener à des erreurs d'interprétation ou à une mauvaise utilisation, notamment à cause du placement incorrect des électrodes, ce qui conduit à des résultats controversés. Dans ce travail de thèse, nous souhaitons relever l'un de ces défis. Nous avons d'abord proposé une méthode d'identification du bruit et de débruitage des signaux HD-sEMG, facilitant ainsi son utilisation dans le domaine de la recherche ou en clinique. De plus, nous avons proposé une méthode d'analyse permettant d'avoir une vue globale de l'activation musculaire tout en identifiant les unités motrices actives et en extrayant leurs caractéristiques. Nous avons collecté une base de données sur 68 sujets sains et actifs, hommes et femmes, répartis en trois catégories d'âge (20-30, 45-55 et 65-75 ans). Nous avons découvert que, bien que la force musculaire soit globalement conservée, des différences dans l'activation musculaire apparaissent avec l'âge. Une variation dans la complexité des signaux HDsEMG a également été observée à différents niveaux de contraction. Notre étude a révélé deux stratégies de vieillissement distinctes entre les hommes et les femmes. Ces résultats préliminaires prometteurs pourraient contribuer au développement d'un outil précieux pour les cliniciens et les chercheurs, améliorant la précision et la sensibilité de l'évaluation musculaire. Cela serait utile pour les programmes de prévention et de réadaptation afin d'éviter ou de retarder la sarcopénie, un problème de santé publique actuel signalé par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), et promouvoir un vieillissement en bonne santé
Quelles alternatives pour un numérique désirable ?
No full textInternational audienceDans le cadre de sa recherche sur l’écologie, le numérique et l’éthique, le projet de recherche UCO « COMEEN » (Communication et Médiation Ecologique, Ethique et Numérique) organise une journée d’étude.Nous partons du constat suivant : le numérique est de plus en plus frappé d’un paradoxe. D’un côté, il est omniprésent et pénètre tous les aspects de la vie humaine, individuelle et sociale. Selon le Baromètre du numérique (2019), on observe un « maturité numérique » de par l’acquisition de matériels (smartphone notamment) et leurs usages, dont 63 % des Français estiment que cela a un impact positif sur leur vie personnelle et 71 % sur leur vie professionnelle. Ajoutons à cela que le taux d’équipement en objets connectés ne cesse de progresser depuis 2019 (Baromètre du numérique, 2022). A ce titre, le numérique est un « milieu » (Bachimont, 2015) qui façonnerait notre être-au-monde, si bien qu’il est possible de voir à l’œuvre une « deep digitalization », dont témoigne l’intelligence artificielle qui marque une étape supplémentaire du développement technologique majeur à notre époque. D’un autre côté, « la numérisation du monde » (Flipo 2021) s’avère profondément problématique sur les plans anthropologique, politique, éthique, mais aussi écologique (Allard et al., 2022 ; Jarry-Lacombe et al., 2022), étant synonyme de « désastre écologique » (Flipo 2021). En effet, le numérique a une importante empreinte énergétique et matérielle et un effet « d’entrainement puissant sur les consommateurs » (Flipo, 2020).C’est ce paradoxe fondamental du numérique que nous nous proposons d’examiner, de manière critique et pratique, à partir d’un angle spécifique, à savoir celui de l’éthique de l’environnement. Depuis l’article fondateur de Richard Sylvan Routley (Routley [1973] 2019), l’éthique environnementale entend modifier fondamentalement les rapports des humains à la nature, en se donnant « un nouvel objet, le monde naturel non humain, jugé digne de considération morale pour lui-même », une « nouvelle temporalité » incluant le présent et le futur (les générations futures), une échelle spatiale variable, et une nouvelle méthode de type « holiste ne séparant pas les parties du tout, l’homme de la nature, le sujet de l’objet » (Afeissa, 2007, p. 10-11).Dans cette perspective, il nous semble nécessaire de questionner la place du numérique dans nos sociétés actuelles et à venir. Ce questionnement fait actuellement l’objet de débats et de discussions importants dont on peut identifier, à ce jour, deux postures bien connues.Dans un cas, il est question de plaider pour l’impératif de la sobriété numérique en changeant de modes de vie en vue de nouveaux « genres de vie », car la trajectoire du numérique n’est pas sobre et implique des externalités négatives d’un point de vue écologique (Flipo, 2020). Dans un autre cas, il importe de mener une « politique de renoncement », une « écologie du démantèlement » de certains imaginaires, modes d’organisation et infrastructures dont nous héritons : il s’agit de rediriger notre écologie en faisant face à ces « communs négatifs » (Bonnet, Landivar, Monnin 2021). Dans cette optique, si le smartphone relève de « technologies zombies » (Halloy, 2020), la question consiste à savoir comment vivre avec afin de « développer un art de la fermeture » (Monnin, 2022), pas seulement à l’échelle individuelle, mais de manière collective, donc politique, sur la base du principe de viabilité (Monnin, 2023).Où se trouverait donc la juste place du numérique aujourd’hui et demain : dans la sobriété numérique en termes de modes de vie ou dans un mouvement politique de renoncement ? ou ailleurs : par exemple, en observant d’autres initiatives telles que le projet de construction d’un « numérique responsable » porté par l’Institut du Numérique Responsable qui cherche à rassembler des « entreprises et organisations autour de l’expérimentation et la promotion de bonnes pratiques pour un numérique plus régénérateur, inclusif et éthique »* ; dans l’initiative d’élaborer un « numérique d’intérêt général » portée par la coopérative Noesya et posant la question explicitement politique au sens étymologique de ce terme : « À quelles conditions le numérique peut-il servir l’intérêt général ? »**. Notons qu’afin de construire ce « numérique d’intérêt général », l’auteur soutient, parmi les six « critères indispensables », les « justes fins » que le numérique doit servir et une « juste place » où il devra rester.La question d’un numérique juste reste ouverte et mérite d’être examinée, sachant que celle de la justice est une question éthique par excellence, comme le soutient Paul Ricoeur dans sa formule célèbre de la « visée éthique » : « Une vie bonne, avec et pour autrui, dans des institutions justes »*** (Ricoeur, 2015, p. 200.). Pour éviter de tomber dans des visions schématiques ou simplistes, de type « solutionnisme technique » ou « solutionnisme politique », nous avançons l’hypothèse de l’heuristicité d’une mise en tension entre ce que nous avons désigné par deux concepts quasi paradigmatiques, d’une part l’« hyperbien écologique » et, d’autre part, l’« hypersystème techno-numérique » (Hoang et al., 2022a ; 2022b) pour tenter d’appréhender la question écologique du numérique. Il s’agit d’une véritable ligne de crête, certes exigeante, mais salutaire de notre point de vue face à de nombreuses approches extrêmes****.Cette ligne de crête est doublée de l’articulation d’une double approche que nous estimons complémentaire, à la fois une approche critique, par exemple celle des technocritiques (Jarrige, 2016) du capitalisme (Charbonnier, 2022) ; et une perspective pragmatico-prospectiviste, à savoir la quête de « nouveaux possibles » viables, durables, éthiquement et écologiquement désirables.Dans cette perspective, cette journée d’étude s’adresse aux différents acteurs – universitaires, acteurs civils et politiques, professionnels – qui travaillent la problématique du numérique à l’aune de l’éthique écologique. Dans cette visée d’« écologiser » et d’« éthiciser » le numérique, il nous semble indispensable d’explorer et d’inventer de nouveaux possibles, en adoptant, dans le sillage des travaux de Bruno Latour, une approche et une posture modeste de la « composition » si nous voulons « composer un monde commun » (Latour, 2015 ; 2021) sur la base des conditions d’habitabilité : comment « composer » un numérique juste, si ce n’est d’avoir recours à nos « capacités de sélection » (Latour, 2021, p. 52), de « plonger dans les controverses » (Ibid., p. 53), d’entreprendre, comme dans un travail musical, « des arrangements, des négociations, des modus vivendi » (Ibid., p. 54) ?La journée d’étude, délibérément interdisciplinaire, s’articulera autour de deux axes :Axe 1 : Analyse des processus de construction et de médiatisation des représentations et des récits (médiatiques, artistiques, militants, etc.) tournés vers une écologie du numérique, en d’autres termes, de l’invention de nouveaux imaginaires du numérique à l’ère de « l’hyperbien écologique » ;Axe 2 : Analyse des modalités d’engagements individuels et collectifs, à travers des dispositifs, des pratiques, des stratégies d’acteurs, en vue de la construction de nouveaux modes de vie éco-numériques.Bibliographie indicativeAFEISSA Hicham-Stéphane (dir.) (2007). Ethique de l’environnement. Nature, valeur, respect, Textes clés, Paris, Vrin.ALLARD Laurence, MONNIN Alexandre, NOVA Nicolas (dir.) (2022). Écologies du smartphone, Lormont, Le Bord de l’eau, coll. « Documents ».BACHIMONT Bruno (2015). Le numérique comme milieu : enjeux épistémologiques et phénoménologiques, Revue Interfaces numériques, volume 4, n°3 http://dx.doi.org/10.25965/interfaces-numeriques.386BONNET Emmanuel, LANDIVAR Diego et MONNIN Alexandre (2021). Héritage et fermeture. Une écologie du démantèlement, Paris, Divergences.CHARBONNIER Pierre (2022). Culture écologique, Paris, Les Presses de Sciences Po, coll. « Les Petites Humanités ».FLIPO Fabrice (2020). L’impératif de la sobriété numérique. L’enjeu des modes de vie, Editions MatériologiquesFLIPO Fabrice (2021). La numérisation du monde. Un désastre écologique, Editions L’Echappée.HOANG Anh Ngoc, MELLOT Sandra et PRODHOMME Magali (2022a). « Le numérique questionné par l’éthique située des écologies politiques », Revue française des sciences de l’information et de la communication [En ligne], 25 | 2022. https://doi.org/10.4000/rfsic.13239HOANG Anh Ngoc, MELLOT Sandra et PRODHOMME Magali (2022b). Le numérique à l’épreuve de l’écologie. Interfaces numériques, 11(1). https://doi.org/10.25965/interfaces-numeriques.4805JARRIGE François 2016 [2014], Technocritiques. Du refus des machines à la contestation des technosciences, La Découverte.JARRY-LACOMBE Bernard, BERGERE Jean-Marie, EUVE François, TARDIEU Hubert (2022). Pour un numérique au service du bien commun, Odile Jacob.LATOUR Bruno (2015). Composer un monde commun. Études, 69-78. https://doi.org/10.3917/etu.4212.0069LATOUR Bruno (2021). Habiter la terre. Entretiens avec Nicolas Truong, Éditeur : Les Liens qui Libèrent.LEVY Arnaud (2023). « Pour un numérique d’intérêt général », document en ligne https://www.communication-democratie.org/fr/publications/2023-07-04-pour-un-numerique-dinteret-general/MONNIN Alexandre, HALLOY José, NOVA Nicolas, 2020. « Au-delà du low tech : technologies zombies, soutenabilité et inventions. Interview croisée de José Halloy et Nicolas Nova par Alexandre Monnin », document en ligne https://www.ritimo.org/Au-dela-du-low-tech-technologies-zombies-soutenabilite-et-inventionsMONNIN Alexandre (2022). « Il nous faut développer un art de la fermeture » , Socialter, 2022/2 (N° 50), p. 36-39. https://www-cairn-info.srvext.uco.fr/magazine-socialter-2022-2-page-36.htmMONNIN Alexandre (2023). Politiser le renoncement, Editions Divergences.RICOEUR Paul ([1990], 2015). Soi-même comme un autre, Éditions du Seuil.SYLVAN ROUTLEY Richard [1973] (2019). « A-t-on besoin d’une nouvelle éthique, d’une éthique environnementale ? ». Dans : Richard Sylvan Routley éd., Aux origines de l’éthique environnementale (pp. 19-55). Paris cedex 14 : Presses Universitaires de France. https://doi-org.srvext.uco.fr/10.3917/puf.routl.2019.01.0019WILBER Ken. 2000 (1995). Sex, Ecology et Spirituality. Boulder: Shambhala Publications.WILBER Ken. 2001 (1996). A Brief History of Everything. Boulder
Evaluation and Calibration of Quality of Life in Smart Megacities: A Case Study in LaCondesa, Mexico City
No full textInternational audienceThe article examines how contemporary urban planning connects urban characteristics to social, economic, environmental performance, and citizen well-being. It defines quality of life (QoL) as a multidimensional index incorporating social, economic, cultural,psychological, and health variables. The work introduces the "elasticity of quality of life" (E-QoL), a measure evaluating how adjustments to QoL variables affect the overall indexwithout compromising well-being. This tool helps identify critical policy limits. Using theLa Condesa neighborhood in Mexico City as a case study, the article analyzes public policy impacts on QoL, focusing on segregation, overpopulation, and desertification.El artículo explora cómo el urbanismo contemporáneo vincula las características de los entornos urbanos con el rendimiento social, económico, ambiental y el bienestar ciudadano. Analiza la calidad devida (QoL) en áreas urbanas considerando factorescomo el costo de vida, acceso a servicios de saludy educación, y la define como un índice multidimensional que mide el bienestar general. El trabajo propone una plataforma para calibrar la calidadde vida (QoL) a través de un índice que combinavariables de naturaleza social, económica, cultural,psicológica y de salud, proporcionando una visiónintegral del bienestar. Además, el índice se utilizapara introducir una medida innovadora denominada «elasticidad de la calidad de vida» (E-QoL). LaE-QoL mide hasta qué punto dichas variables pueden ajustarse sin comprometer una calidad de vida aceptable. Esta medida ofrece una herramientaútil para identificar límites críticos en la adaptaciónde políticas públicas que afectan al bienestar de laspersonas. Para evaluar esta metodología, se estudiael caso de la colonia La Condesa en Ciudad de México, analizando el impacto de políticas públicas enla QoL de los habitantes, con énfasis en problemascomo la segregación, la sobrepoblación y la desertificación
Analysis and control of the vehicle roll dynamics using Sum Of Squares polynomial approach
No full textInternational audienceThe safety of vehicle travel relies on good stability performance, making vehicle motion control a vital technology in vehicles. This paper focuses on investigating the impact of roll control on vehicle performance, particularly in terms of avoiding rollover and ensuring lateral stability. By introducing a feedback roll moment, the roll motion can be effectively controlled. The paper considers two roll reference generators: a static one aimed at zero roll, and a dynamic one based on the vehicle’s lateral acceleration. The static roll reference generator enhances stability by employing a fixed reference, particularly beneficial during routine driving conditions. In contrast, the dynamic roll reference generator continually adapts the roll angle reference in response to real-time vehicle dynamics and driving conditions. These proposed reference generators can be paired with varying suspension systems — static reference could be achieved using semi-active suspensions, while the dynamic one is integrated into advanced active suspension systems, offering heightened adaptability and performance. To address the roll control objectives, this paper proposes a novel Sum Of Squares (SOS) integral polynomial tracking control. The proposed controller satisfies control bounds and considers control constraints during the design phase. The effectiveness and robustness of the proposed control scheme are evaluated through numerical simulations using a full vehicle nonlinear model in MATLAB/Simulink. The results of these simulations are compared to super-twisting sliding mode and Lyapunov-based controllers
Avant-propos : Politiques des données: Sociologie des résistances à l’exploitation des Big Data
No full textInternational audienc
Explications et caractérisation de décisions équitables
No full textNational audienceOrdered weighted averaging (OWA) functions, a.k.a. Generalised Gini Index, are routinely used to obtain fair solutions. However, while they ensure some level of fairness in the result, two remaining questions are why they recommend a given alternative, and how robust is this recommendation. We bring practical and theoretically grounded solutions to these questions, by providing an explanation engine for robust OWA that consists in a normative transitive chain of self-evident arguments, themselves based on the normative properties of the model. We provide a thorough theoretical study of the engine, showing that it is sound and complete with respect to the model, with a theoretical upper bound on the length of the explanation and a tractable algorithm (even though minimizing the length is NP-hard). We also provide experimental evidence that the engine performs well on synthetic data. Thus, we guarantee that an explanation can always be found, and that reasoning according to the provided scheme always produces a valid statement. Moreover, the explanations allow to probe the normative requirements of the model, so as to allow validation, accountability and recourse, that are key components of trustworthy AI.Les Ordered weighted averaging (OWA), aussi connues sous le nom Generalised Gini Index, sont régulièrement utilisées pour obtenir des décisions équitables. Cependant, bien qu'elles assurent un certain niveau d'équité dans leurs résultats, deux questions subsistent, pourquoi recommandent-elles une alternative donnée et à quel point cette décision est-elle robuste. Nous apportons des outils pratiques et théorisés pour répondre à ces questions, à l'aide d'un moteur d'explications pour les OWA robustes qui consiste en une chaîne transitive d'arguments normalisés et considérés évidents, eux-même basés sur les propriétés normatives du modèle. À travers une étude théorique du moteur, nous montrons qu'il est correct (sound) et complet par rapport au modèle, et donnons une borne théorique sur la longueur des explications ainsi qu'un algorithme efficace (bien que minimiser la longueur soit NP-difficile). Nous fournissons aussi des éléments montrant que le moteur fonctionne bien sur des données synthétiques. Ainsi, nous garantissons qu'une explication peut toujours être trouvée, et que le raisonnement produit par le moteur explicatif est valide. De plus, ces explications permettent de questionner les fondements du modèle, donc de permettre sa validation et d'établir sa redevabilité, qui sont des composants clés d'une IA de confiance
Application de la technologie D.I.C. pour l'extraction de composés à haute valeur ajoutée à partir des fleurs de Cannabis Sativa L. selon le concept de bioraffinerie.
No full textInternational audienceObjectivesInstant Controlled Pressure Drop (DIC) is an emerging agri-food technology that applies high-temperature, short-time treatments for biomass texturation by expansion while preserving product quality. Compared to conventional thermal processes, DIC application enhances the kinetics of extraction, drying and preserves the product quality while reducing energy costs.This research aims the application of DIC pretreatment on Cannabis Sativa L. buds for the extraction of essential oils and cannabidiol (CBD). Objectives include decarboxylating the plant, improving the extraction efficiency, preserving extracts quality, increasing storage stability, and exploring product formulation. This work investigates how to enhance process efficiency from harvest to product formulation by integrating DIC technology for hemp pretreatment, addressing scientific challenges, and offering higher-quality hemp products according to the bioreffinery concept.MethodsDIC processing was performed using pilot equipment from ABCAR DIC Process (France). The DIC process involves increasing the pressure in the treatment chamber, maintaining it, and then depressurizing the chamber. Typical parameters include:•Pressure•Duration •Number of cyclesTreatment parameters were optimized based on the plant material and the target outcomes, aiming to decontaminate and decarboxylate the flowers, and improve the extraction of bioactive compounds. Parameters ranged from 1 to 35 seconds, 1 to 6 bars, and 1 to 8 cycles.CBD extraction kinetics were studied by dynamic maceration on samples of hemp buds:•Non-treated•Treated by DIC •Non-treated and steam distilled •Treated and steam distilledExtracts were analyzed by liquid and gas phase chromatography.ResultsThe aromatic profile of the essential oils, analyzed by GC, revealed differences between oils extracted from DIC-treated buds and those obtained by conventional extraction methods (steam distillation and dynamic maceration). Oils from DIC-treated buds demonstrated a fractionated extraction of volatile and non-volatile compounds. The decarboxylation rate of CBDA to CBD was assessed by comparing concentrations of CBDA and CBD in the extracts. DIC treatment alone achieved a decarboxylation more than 80% vs. 11% for the control sample without DIC.In the other hand, results showed that DIC treatment significantly enhanced drying kinetics’’, shortening the drying time from more than 32h to only 11h. The effects of DIC on microbial inactivation was evaluated by comparing microbial colony counts (bacteria and fungi) in untreated and DIC treated (2 bars and 25 s) hemp buds. DIC treatment reduced microbial counts by approximately 4 log (cfu/g of dried buds), highlighting DIC’s effectiveness for plant product decontamination and improved storage stability.Finally, it was shown that essential oils in the discharge waters generated by DIC formed stable emulsions, suitable for bio-pesticides formulation. These emulsions, classified between nanoemulsions and macroemulsions, exhibited potential as fungicidal pesticides, insecticides, and nematicides, indicating additional applications for DIC-treated hemp flowers.ObjectifsLa chute de pression contrôlée instantanée (DIC) est une technologie agroalimentaire émergente qui applique des traitements à haute température et de courte durée pour la texturation de la biomasse par expansion tout en préservant la qualité du produit. Comparée aux processus thermiques conventionnels, l'application de la DIC améliore la cinétique d'extraction, de séchage et préserve la qualité du produit tout en réduisant les coûts énergétiques.Cette recherche vise l'application du prétraitement DIC sur les fleurs de Cannabis Sativa L. pour l'extraction d'huiles essentielles et de cannabidiol (CBD). Les objectifs incluent la décarboxylation de la plante, l'amélioration de l'efficacité d'extraction, la préservation de la qualité des extraits, l'augmentation de la stabilité à la conservation et l'exploration de la formulation des produits. Ce travail examine comment améliorer l'efficacité du processus, de la récolte à la formulation du produit, en intégrant la technologie DIC pour le prétraitement du chanvre, en s'attaquant aux défis scientifiques et en offrant des produits en chanvre de meilleure qualité selon le concept de bioraffinerie.MéthodesLe traitement DIC a été réalisé à l'aide d'un équipement pilote de l'ABCAR DIC Process (France). Le processus DIC consiste à augmenter la pression dans la chambre de traitement, à la maintenir, puis à dépressuriser la chambre. Les paramètres typiques incluent :PressionDuréeNombre de cyclesLes paramètres de traitement ont été optimisés en fonction du matériau végétal et des résultats visés, afin de décontaminer et de décarboxyler les fleurs, et d'améliorer l'extraction des composés bioactifs. Les paramètres variaient de 1 à 35 secondes, de 1 à 6 bars, et de 1 à 8 cycles.La cinétique d'extraction du CBD a été étudiée par macération dynamique sur des échantillons de fleurs de chanvre :Non traitéesTraitées par DICNon traitées et distillées à la vapeurTraitées et distillées à la vapeurLes extraits ont été analysés par chromatographie en phase liquide et en phase gazeuse.RésultatsLe profil aromatique des huiles essentielles, analysé par GC, a révélé des différences entre les huiles extraites de fleurs traitées par DIC et celles obtenues par des méthodes d'extraction conventionnelles (distillation à la vapeur et macération dynamique). Les huiles provenant de fleurs traitées par DIC ont démontré une extraction fractionnée de composés volatils et non volatils.Le taux de décarboxylation du CBDA en CBD a été évalué en comparant les concentrations de CBDA et de CBD dans les extraits. Le traitement DIC seul a permis d'atteindre une décarboxylation de plus de 80 % contre 11 % pour l'échantillon témoin sans DIC.D'autre part, les résultats ont montré que le traitement DIC améliorait considérablement la cinétique de séchage, réduisant le temps de séchage de plus de 32 heures à seulement 11 heures.Les effets de la DIC sur l'inactivation microbienne ont été évalués en comparant les comptes de colonies microbiennes (bactéries et champignons) dans les fleurs de chanvre non traitées et traitées par DIC (2 bars et 25 s). Le traitement DIC a réduit les comptes microbiens d'environ 4 log (ufc/g de fleurs séchées), soulignant l'efficacité de la DIC pour la décontamination des produits végétaux et l'amélioration de la stabilité à la conservation.Enfin, il a été montré que les huiles essentielles dans les eaux de rejet générées par la DIC formaient des émulsions stables, adaptées à la formulation de bio-pesticides. Ces émulsions, classées entre nanoémulsions et macroémulsions, ont montré un potentiel en tant que pesticides fongicides, insecticides et nématicides, indiquant des applications supplémentaires pour les fleurs de chanvre traitées par DIC