209 - Techniques, mesures et systèmes

La dynamique des engins spatiaux autour des petits corps, tels les astéroïdes et les comètes est un sujet qui repousse les barrières de l’exploration spatiale. Les connaissances actuelles sur le sujet ont permis les missions NEAR Shoemaker, Hayabusa I, Hayabusa II et Dawn. Les astéroïdes binaires formant environ 16% des astéroïdes proches de la Terre, il est fort possible que de futures missions soient dirigées vers l’un d’eux. L’environnement gravitationnel d’un astéroïde diffère grandement de celui d’une planète à cause de sa forme irrégulière et de sa petite taille. Ce qui est considéré comme simple perturbation ou négligeable autour d’une planète comme la Terre devient alors partie intégrale du modèle gravitationnel. Une de ces perturbations est le couplage de la dynamique de l’attitude et de la dynamique orbitale de l’engin spatial. L’importance de ce couplage sur le comportement de l’engin spatial dépend du ratio entre sa grosseur et le rayon d’orbite, ce qui augmente son importance près de petits corps comme les astéroïdes. L’investigation qui est présentée ici porte sur l’effet de ce couplage dans le développement de la dynamique orbitale des missions autour d’astéroïdes binaires.

La conception des évaporateurs à effets multiples repose sur des heuristiques d'ingénierie pour déterminer le nombre optimal d'effets pour obtenir les performances souhaitées. Une première heuristique indique que l'économie de vapeur augmente d'un facteur constant de 0.8 à mesure que le nombre d'effets augmente. La deuxième heuristique tient compte de l'impact de l'élévation du point d'ébullition (EPE). Pour une EPE faible, le nombre optimal d'effets se situe entre 8 et 10 alors que pour une EPE plus significative, le nombre optimal d'effets est de 6 ou moins.

L'objectif de cette étude était de valider ces deux heuristiques de la conception d’un système d’évaporateurs. Pour atteindre ces objectifs, un VBA a été rédigé pour calculer la quantité de vapeur nécessaire pour vaporiser la quantité désirée d'eau ou de solvant, les débits de vapeur et de liquide émanant de chaque effet, la surface de transfert de chaleur, et enfin l'économie de vapeur (EV). Une analyse des coûts, d'investissement et d'exploitation, a ensuite été effectuée afin de quantifier la manière dont l’EPE agit comme facteur de contrôle dans le choix du nombre optimal d'effets.

Les résultats indiquent que pour la première heuristique, l’EV pour des évaporateurs à un ou deux effets est la même et suit l’heuristique. Au-delà de deux effets, l’EV augmente à un rythme plus lent que le facteur de 0.8 pour chaque effet. Pour la seconde heuristique, l'heuristique donne une estimation raisonnable du nombre d'effets.

L’ATP extracellulaire peut réguler des fonctions du poumon, comme la clairance muco-ciliaire. Sous des conditions physiologiques, les cellules libèrent l’ATP, mais ce mécanisme est peu connu. Nos travaux ont démontré que l’ATP est libérée en réponse à des contraintes mécaniques, dont l’étirement. L’objectif est donc d’étudier les mécanismes physiologiques du relargage d’ATP induit par l’étirement dans les cellules alvéolaires de rat.

Des cellules alvéolaires de type II (ATII) de rat sont fixées sur une chambre en silicone. Celles-ci sont baignées dans du DMEM avec de la luciférine-luciférase (LL) et sont soumises à un étirement de 1 s de 7-49%. Un système de lentilles à grand champ de vision favorisant l’apport de lumière était conçu pour visualiser l’ATP. La bioluminescence de la réaction ATP-LL est capturée en temps réel avec une caméra EMCCD.

Le nombre de cellules répondant au stimulus et la quantité d’ATP libérée sont proportionnels à l’intensité de l’étirement. 100 µM de carbenoxolone ou 2,5 mM de probénécide n’affecte pas la sécrétion d’ATP par rapport aux contrôles, ce qui suggère que ce processus n’implique pas les voies conductrices (pannexines) dans les cellules ATII.

Nos résultats démontrent l’importance du relargage d’ATP induit par l’étirement dans l’alvéole. Une meilleure compréhension de la signalisation purinergique fournira de nouvelles approches thérapeutiques pour les complications respiratoires, telles que les lésions pulmonaires induites par la ventilation.

On s’intéresse au biceps brachial (BB) car il serait composé de 6 compartiments. Pour en identifier l’activité, 10 paires d’électrodes de surface ont été placées transversalement à la longueur du muscle et plusieurs enregistrements ont été effectués. À partir de maxima dans la valeur quadratique moyenne des signaux captés autour du BB, une identification initiale de la présence de dipôles de courant à l’intérieur du tissu musculaire a été faite. Avec les caractéristiques de ces dipôles, et modélisant le bras comme un cylindre de 4 couches concentriques (peau, gras, muscles, humérus) des simulations ont été réalisées en vue de reproduire les signaux expérimentaux. Des résultats similaires mais pas identiques aux données expérimentales ayant été obtenues, les caractéristiques initiales des dipôles ont été manuellement modifiées ce qui a permis de reproduire fidèlement les données expérimentales. Si on considère que les compartiments se trouvent placés côte-à-côte et ayant tous la même superficie, les résultats indiquent que les dipôles se retrouvent dans chacun des 6 compartiments. En position assise avec le coude plié à ~90°, un plus grand nombre de dipôles se sont toutefois trouvés dans le chef court alors que debout avec le bras étendu horizontalement, c’est dans le chef long que le nombre était le plus élevé. Nous sommes actuellement à la recherche d’information permettant de mieux préciser la location et la superficie de chacun de ces compartiments à l’intérieur du BB.

Les résidus agro-alimentaires de l’industrie sont des biomasses qui sont convoités pour leur valorisation en extraits ayant des propriétés antioxydant, antimicrobien ou anti-inflammatoire. Le marc résultant du pressage du jus est le plus souvent constitué de la pelure, des pépins et de la pulpe qui contiennent une quantité importante de polyphénols, des pigments responsables de la coloration des fruits ou des légumes.

Le procédé d'extraction par eau subcritique des polyphénols utilise de l’eau à température et à pression élevés en dessous du point critique du diagramme de phase. Sous ces conditions, les propriétés diélectriques de l’eau permettent d’atteindre une polarité comparable à celle d’un solvant organique tel que l’éthanol, mais en utilisant seulement de l’eau. Ce procédé en semi-continue offre une solution environnementale et économique à la valorisation du marc de canneberges.

La masse exacte des molécules est obtenue par Quadrupole Time-of-Flight, Q-TOF LC/MS. Une base de données interne (Personal Compound Database Library) de composés phénoliques est généré à partir de bases de données en ligne telle que Phenol-Explorer, et sert à interroger les profils obtenus par Q-TOF. Des analyses multivariées, Principal Component Analysis (PCA), sont utilisées pour mettre en évidence les différences entre les différentes conditions d'extraction.

Riches en minéraux, polysaccharides, oligoéléments et fibres, les macroalgues du Québec sont encore sous-utilisées dans l’alimentation humaine et animale.

Deux variétés d’algues brunes du genre Fucus vesiculosus et Ascophyllum nodosum (récoltées à Saint-Fabien sur mer, Québec) ont été séchées par air chaud (AC) et lyophilisation (L). Le séchoir AC opérait avec flux transversal (0.5 m/s) ou parallèle (1.5 m/s) à 52^oC. Le lyophilisateur avait une température de tablette de 20^oC et 30 mTorr de vide. La cinétique de séchage a été déterminée durant la déshydratation. La composition globale, la teneur en composés phénoliques et minéraux, et le compte bactérien ont été évalués avant et après le séchage.

Les deux variétés d’algues ont été relativement faciles à sécher par AC, avec un temps de 150 et 65 min (parallèle) ou 140 et 50 min (transversal) pour Ascophyllum et Fucus, respectivement. Ascophyllum sèche plus lentement que Fucus notamment à cause de la présence de vésicules d'air et ce tant par AC que par L (25 h vs 13 h, respectivement). La lyophilisation aide à conserver la quasi-totalité des composés phénoliques initiaux (2 mg GAE/g sur une base sèche). En contrepartie, la température élevée de l’AC permettrait une diminution marquée des comptes bactériens initiaux.

L'étude approfondie du séchage de macroalgues du Québec contribuera à leur valorisation comme ingrédients fonctionnels concentrés et stables, ainsi qu'à ouvrir des voies de transformation encore inexplorées.

Au Mexique, 1.5 millions d’enfants souffrent de malnutrition étant les protéines les macronutriments les moins accessibles pour la consommation. Dans les temps préhispanique, les aztèques utilisés la cyanobactérie Arthrospira platensis recueilli du lac de Texcoco, comme une source de protéines, grâce au contenu de ce nutriment (60-70% base sèche).

Dans cette étude, une souche d’A. platensis native du lagon de Sayula, Jalisco, a été isolée afin d’évaluer deux systèmes de culture de type air-lift, avec (0.48 Lmin^-1 avec un flux de photons de 97.2 µmol m^-2s^-1) et sans recirculation, et de mesurer l’effet sur la croissance de ces cyanobactéries. Les conditions d’opération des deux systèmes étaient une photopériode de 16h lumière/8h obscurité et mise à l'échelle de 2.5 fois aux 3 jours, jusqu’atteindre un volume de 3L, dans un milieu Zarrouk. Les propriétés thermiques des micro-algues séchées par de différentes méthodes, seront évaluées avec un calorimètre différentiel-DSC. Les algues seront introduites dans de différents matrix alimentaires pour évaluer son acceptation.

Le système de culture avec recirculation a atteint une production de biomasse de 1.59 gL^-1 dans 8 jours, contrairement à celui sans recirculation, lequel a atteint 0.76 gL^-1, dans la même période.

L’évaluation des différents systèmes de culture et de séchage de micro-algues ainsi comme de son adéquation au matrix alimentaires, nous donneront alternatives pour aider à combattre la malnutrition au Mexique.

La synergie musculaire est considérée comme une approche pouvant être utilisée par le cerveau pour efficacement activer plusieurs muscles impliqués dans un mouvement. Ici il est question de la synergie du biceps brachial, un muscle multifonctionnel. On a analysé des ensembles de 8 signaux électromyographiques captés au-dessus du muscle de 10 sujets alors que leur main droite était en pronation ou en supination et qu’ils étaient assis avec le coude plié ou debout le bras étendu horizontalement. La valeur quadratique moyenne de ces signaux a été obtenue et avec un algorithme de factorisation matriciel non négatif, 3 synergies musculaires d’une durée de 4,2 s ont été identifiées. À partir des 3 coefficients obtenus, une fenêtre de 0,2 s est initialement utilisée pour entrainer un classifieur bayésien qui, sur les 0,2 s suivantes estime pour chacun des 400 échantillons qu’elle contient la probabilité (entre 0 et 1) que la main soit dans une position donnée. Ceci se répète à tous les 0,2 s et à la fin une courbe de 7600 valeurs (couvrant 3,8 s) est obtenue. Avec la main en pronation ou supination, la valeur moyenne des 3 ou 4 essais de chaque sujet a variée entre 0,53 et 0,98. Comme toute valeur >0,5 indique une bonne classification, le classifieur bayésien peut donc être utilisé pour détecter la posture de la main. Une classification en temps réel sera bientôt effectuée avec un filtre de Kalman sur des signaux du biceps alors que la main alterne entre pronation et supination.

En milieu urbain, le trafic automobile représente une des principales sources de polluants atmosphériques. Afin d’améliorer l’efficacité des plans de lutte contre la pollution atmosphérique, il apparaît nécessaire d’étudier la variabilité des émissions automobiles en détails, c’est-à-dire à l’échelle du véhicule.

Cette communication explore les analyses qui sont rendues possibles par l’accessibilité grandissante aux données télématiques. Elle porte en particulier sur l’analyse de données anonymisées prélevées pendant un an sur près de 16 000 trajets effectués par une flotte de véhicules particuliers à Sheffield, au Royaume-Uni.

Les résultats montrent que l’heure de la journée et le type de journée (jour normal de semaine, de fin de semaine, ou de vacances) influent sur les émissions automobiles jusqu’à 30% et 57% respectivement. Il apparaît également que de mauvaises conditions météorologiques induisent des émissions jusqu’à 27% plus faibles. Par ailleurs, la conduite à la lumière du jour correspond à des émissions 9% plus faibles que la conduite de nuit.

L’analyse de données télématiques anonymisées nous confronte à des défis méthodologiques nombreux et importants, mais nous offre des perspectives nouvelles et prometteuses face à des problèmes jusqu’ici inextricables. Ainsi, les résultats révèlent certaines sources des variations des émissions automobiles qu’il apparaît primordial de considérer dans les modèles de prévision de la qualité de l’air.

L’industrie laitière québécoise est en pleine mutation. Elle fait face à de nombreux défis, tant sur le plan économique qu’environnemental. La mise en application de nouveaux accords de libre-échange et la crise du lait diafiltré fragilisent la structure économique du système et diminue sa performance environnementale. Or, compte-tenu de la contribution significative de l’industrie laitière aux changements climatiques, il faut s’attendre à un renforcement de la réglementation environnementale à l’échelle internationale. La pérennité de la filière québécoise dépendra donc de sa capacité à s’adapter à ces enjeux. Dans ce contexte, la mise en œuvre du principe d’éco-efficience, pour mesurer conjointement la performance économique et environnementale d’un système, pourrait permettre de faire émerger des solutions de compromis afin d’améliorer sa compétitivité.

Nos travaux visent à développer un outil de mesure d’éco-efficience, basé sur l’approche cycle de vie, permettant de corréler la performance des transformateurs laitiers québécois en matière d’éco-efficience, à celle de leur chaîne de valeur et de leur filière. Notre approche est innovante dans le sens où elle propose une évaluation polysémique de la valeur afin de favoriser la création de valeur partagée entre producteurs, transformateurs et consommateurs. Dans une perspective plus générale, ce projet vise à participer au développement de solutions de mise en œuvre du développement durable dans l’industrie laitière.

Les microalgues possèdent un fort potentiel de valorisation dans plusieurs domaines, dont l’alimentation, les nutraceutiques et les biocarburants. Ce potentiel est toutefois sous-utilisé faute notamment de méthodes efficaces, économiques et propres pour récolter la biomasse microalgale à grande échelle. La microfiltration tangentielle (MT) est un procédé prometteur pour cette application, mais la plupart des études se sont limitées à l’utilisation de membranes organiques testées à échelle de laboratoire. La présente étude visait à évaluer l’intérêt de la MT sur membrane céramique hydrophile à vitesse tangentielle relativement élevée (5 m/s) pour la récolte des microalgues de petite taille à l’échelle pilote. Elle a été réalisée avec une membrane en alumine et trois espèces d’algues (Chlorella vulgaris, Tisochrysis lutea et Porphyridium cruentum) afin d’évaluer l’influence du type de biomasse sur la performance de filtration. La meilleure performance a été obtenue avec la chlorelle. Les flux de perméation moyens obtenus avec cette algue allaient de 441 à 73 L/m²/h selon la concentration initiale de biomasse (0,25 à 1 g/L). Le dosage des macromolécules et la détermination des résistances spécifiques contribuant à la résistance hydraulique de la membrane ont permis d’inférer des mécanismes de colmatage distincts selon la biomasse considérée. Les résultats indiquent que la MT sur membrane céramique est une option intéressante pour récolter certaines microalgues dont la chlorelle.

Dans le présent article l’intérêt de notre travail de recherche porte sur la compréhension des phénomènes mis en jeu dans la formation et l’oxydation des polluants dans une flamme Propane/Air de diffusion laminaire et turbulente soumise à un champ électrique. En effet, de nouvelles technologies pour assister la combustion connaissent un véritable essor : c’est l’utilisation de systèmes de contrôle actif comme : le champ électrique, le champ magnétique, le champ électromagnétique et/ou une excitation acoustique. Plusieurs études et travaux sur les plasmas froids appliqués aux flammes ont démontré des effets intéressants sur la réactivité chimique des radicaux et des espèces formées au sein du plasma pour transformer (oxyder) les molécules polluantes en molécules inoffensives. Grâce à l’application d’un champ électrique, les collisions ioniques et électroniques avec des molécules de gaz neutres influencent la forme de la flamme, l'intensité de combustion, les émissions de particules, la formation de suie et le taux de production d'ions. Des résultats très intéressants ont été obtenus sur notre montage expérimental lorsqu'un champ électrique a été généré.