Etude de l'adsorption et de la diffusion en phase gazeuse, de petites molécules actives du vin dans le liège

During wine ageing, oxidation reactions occur and can lead to wine sensory defaults. The main factors involved in this phenomenon are oxygen and gas barrier properties of stoppers. During the last ten years, some studies investigated oxygen transfer during winemaking and wine storage. However, only few of them deal with the interactions between molecules and sealing materials. The material studied in this work is raw cork, without any treatment, neither washed nor surface treated (with paraffin or silicone). This Phd work focuses on mass transfer of some wine active molecules, in gas phase, through the cork. The selected molecules are water, ethanol, sulphur dioxide and oxygen. An adsorption thermodynamic study is performed on single compounds and on binary mixture, by means of thermogravimetric and differential calorimetry analysis. Three main results emerge from this study. First we show that the adsorption mechanism of single compounds varies according to the adsorbate. Water molecules are physisorbed whereas ethanol and sulphur dioxide are both physisorbed and chemisorbed. Moreover, a swelling phenomenon is highly suspected for water and ethanol. Then, adsorption of binary mixture of water and sulphur dioxide reveals that the equilibrium is shift in favour of water. Therefore, the small quantity of sulphur dioxide adsorbed cannot explain its concentration decrease during wine storage. Finally, a detailed study of oxygen transfer through cork, carried out by a manometric method developed in our laboratory, combines experimental and modeling approaches. For the first time, a diffusion coefficient of oxygen through cork is given by taking into account the cork material heterogeneity.Au cours de la conservation du vin en bouteille, des réactions d’oxydation ont lieu et peuvent conduire à des défauts organoleptiques. Les principaux facteurs impliqués dans ces phénomènes d’oxydation sont l’oxygène et les propriétés barrière de l’obturateur. Malgré de récents travaux, ces dix dernières années, sur la quantification des transferts d’oxygène durant le procédé d’élaboration du vin et lors de sa conservation, peu d’études se rapportent aux interactions entre les molécules diffusantes et les matériaux d’obturation. Le matériau étudié dans ce travail est le liège brut, n’ayant subi aucun traitement de lavage ni de surface. Ce manuscrit de thèse aborde le transfert de quelques molécules actives du vin dans le liège, en considérant des transferts en phase gazeuse. Les molécules retenues sont : l’eau, l’éthanol, le dioxyde de soufre et l’oxygène. La thermodynamique d’adsorption de corps purs et de mélanges a principalement été étudiée en réalisant des isothermes d’adsorption en phase gazeuse et des mesures des enthalpies d’adsorption. Tout d’abord, nous avons montré que les mécanismes d’adsorption des corps purs diffèrent selon l’adsorbat. La vapeur d’eau se trouve uniquement physisorbée alors que le dioxyde de soufre et l’éthanol présentent un processus de physisorption et de chimisorption. En outre, des phénomènes de gonflement du liège sont très fortement suspectés dans le cas de l’eau et de l’éthanol. Puis, l’étude de l’adsorption du mélange eau et dioxyde de soufre a montré très clairement que le processus d’adsorption est déplacé en faveur de l’eau. Les quantités faibles de dioxyde de soufre adsorbées ne peuvent alors pas expliquer les pertes de dioxyde de soufre observées lors de la conservation des vins en bouteille. Enfin, l’étude du transfert d’oxygène au travers du liège a été réalisée grâce à une technique manométrique développée au laboratoire associant une approche expérimentale et la modélisation. Pour la première fois un coefficient de diffusion de l’oxygène dans le liège a été déterminé en tenant compte de la variabilité du matériau

Adsorption and diffusion study, in gazeous phase, of wine active molecules in cork

Au cours de la conservation du vin en bouteille, des réactions d’oxydation ont lieu et peuvent conduire à des défauts organoleptiques. Les principaux facteurs impliqués dans ces phénomènes d’oxydation sont l’oxygène et les propriétés barrière de l’obturateur. Malgré de récents travaux, ces dix dernières années, sur la quantification des transferts d’oxygène durant le procédé d’élaboration du vin et lors de sa conservation, peu d’études se rapportent aux interactions entre les molécules diffusantes et les matériaux d’obturation. Le matériau étudié dans ce travail est le liège brut, n’ayant subi aucun traitement de lavage ni de surface. Ce manuscrit de thèse aborde le transfert de quelques molécules actives du vin dans le liège, en considérant des transferts en phase gazeuse. Les molécules retenues sont : l’eau, l’éthanol, le dioxyde de soufre et l’oxygène. La thermodynamique d’adsorption de corps purs et de mélanges a principalement été étudiée en réalisant des isothermes d’adsorption en phase gazeuse et des mesures des enthalpies d’adsorption. Tout d’abord, nous avons montré que les mécanismes d’adsorption des corps purs diffèrent selon l’adsorbat. La vapeur d’eau se trouve uniquement physisorbée alors que le dioxyde de soufre et l’éthanol présentent un processus de physisorption et de chimisorption. En outre, des phénomènes de gonflement du liège sont très fortement suspectés dans le cas de l’eau et de l’éthanol. Puis, l’étude de l’adsorption du mélange eau et dioxyde de soufre a montré très clairement que le processus d’adsorption est déplacé en faveur de l’eau. Les quantités faibles de dioxyde de soufre adsorbées ne peuvent alors pas expliquer les pertes de dioxyde de soufre observées lors de la conservation des vins en bouteille. Enfin, l’étude du transfert d’oxygène au travers du liège a été réalisée grâce à une technique manométrique développée au laboratoire associant une approche expérimentale et la modélisation. Pour la première fois un coefficient de diffusion de l’oxygène dans le liège a été déterminé en tenant compte de la variabilité du matériau.During wine ageing, oxidation reactions occur and can lead to wine sensory defaults. The main factors involved in this phenomenon are oxygen and gas barrier properties of stoppers. During the last ten years, some studies investigated oxygen transfer during winemaking and wine storage. However, only few of them deal with the interactions between molecules and sealing materials. The material studied in this work is raw cork, without any treatment, neither washed nor surface treated (with paraffin or silicone). This Phd work focuses on mass transfer of some wine active molecules, in gas phase, through the cork. The selected molecules are water, ethanol, sulphur dioxide and oxygen. An adsorption thermodynamic study is performed on single compounds and on binary mixture, by means of thermogravimetric and differential calorimetry analysis. Three main results emerge from this study. First we show that the adsorption mechanism of single compounds varies according to the adsorbate. Water molecules are physisorbed whereas ethanol and sulphur dioxide are both physisorbed and chemisorbed. Moreover, a swelling phenomenon is highly suspected for water and ethanol. Then, adsorption of binary mixture of water and sulphur dioxide reveals that the equilibrium is shift in favour of water. Therefore, the small quantity of sulphur dioxide adsorbed cannot explain its concentration decrease during wine storage. Finally, a detailed study of oxygen transfer through cork, carried out by a manometric method developed in our laboratory, combines experimental and modeling approaches. For the first time, a diffusion coefficient of oxygen through cork is given by taking into account the cork material heterogeneity

Harnessing the power of identity to encourage farmers to protect the environment

International audienceWe argue that farmers exhibit identity concerns that can be conducive or detrimental to environmental conservation. In addition to recognizing the existence and importance of these concerns, we posit how they modify traditional predictions in unexpected directions. We characterize the propensity to adopt environmental measures within a two-dimensional space defined by farmers’ expectations about how adoption will impact profit as well as identity-related concerns. In doing so, we emphasize that identity concerns can be (inadvertently) activated and/or manipulated in directions that can be (un)favorable to socially desirable goals. We also develop some original and practical ways to better understand and exploit the identity dynamics to reach environmental conservation objectives

Alternatives à l'arrêt des néonicotinoïdes : éclairage du débat

Alternatives aux néonicotinoïdes Rendu des projets réunissant des contributions des projets scientifiques d'Ecophyto et du Plan National de Recherche et Innovation-betterave avec, selon les projets, les soutiens financiers de l'Office français de la biodiversité (OFB), l’Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (INRAE) et de l'Institut technique de la betterave (ITB).National audienceNeonicotinoids are the symbol of a chemistry-based agriculture. Despite their efficiency, neonicotinoids’ effects have been judged disproportionately impactful, leading to the disappearance of biological regulations and weakening some useful functions of the agroecosystem. The withdrawal of neonicotinoids represents a real challenge, because in a context where the criteria used to assess agricultural performance struggles to go beyond the purely economic and short-term dimensions, there is no single alternative capable of replacing the plant protection products that have been withdrawn. Effectively, systems will need to be redesigned in their entirety and a new combination of tools envisioned. For instance, the funding of a number of scientific projects in several sectors under a dedicated call for projects entitled "Ecophyto: Sustainable crop protection without neonicotinoids: improving the emerging and opening up innovative prospects" has enabled progress to be made in the management of arthropod pests and vectors by mobilising varietal characteristics, biocontrol solutions, and crop management itineraries to boost resilience or ensure an avoidance strategy for the most problematic situations. If we accept that the situation "with neonicotinoids" can no longer be considered as the benchmark, all these avenues can help to outline possible ways forward for agriculture that is open to an agroecological transition. The faster farmers are supported and trained to master these new approaches, the faster the upstream and downstream sectors of agriculture are mobilised to amplify the approach or take the effectiveness of the alternatives further than the 20-40 % efficacy of the individual alternative levers currently in use.Les néonicotinoïdes sont le symbole d'une agriculture construite sur la chimie. Malgré leur efficacité, leurs effets ont été jugés démesurément impactant, conduisant à faire disparaitre des régulations biologiques et fragilisant certaines fonctionnalités utiles de l'agroécosystème. Leur retrait représente un véritable défi car dans un contexte où les critères d'évaluation des performances de l'agriculture peinent à aller au-delà de la seule dimension économique et de court terme, il n'existe pas d'alternative unique capable de substituer aussi efficacement les produits phytosanitaires retirés : il faut donc reconcevoir les systèmes dans leur globalité et envisager de combiner les leviers. Ainsi, le financement de différents projets scientifiques touchant plusieurs filières dans un appel à projets dédié « d'Ecophyto : Protection durable des cultures sans néonicotinoïdes : améliorer l'émergent et ouvrir des perspectives innovantes » a permis de faire progresser des moyens de gestion des arthropodes ravageurs ou vecteurs en mobilisant des caractéristiques variétales, des solutions de biocontrôle, des itinéraires de conduite des cultures permettant de renforcer la résilience ou d'assurer une stratégie d'évitement des situations les plus problématiques. Si on accepte que la situation « avec néonicotinoïdes » n'a plus lieu d'être considérée comme la référence, toutes ces pistes contribuent à dessiner des voies possibles d'une agriculture ouverte à la transition agroécologique. Le changement s'opérera d'autant plus vite que les agriculteurs seront accompagnés et formés pour maitriser ces nouvelles approches, que l'amont et l'aval de l'agriculture se mobiliseront pour amplifier la démarche ou faire progresser l'efficacité des alternatives plus loin que les 20 à 40 % d'efficacité des leviers alternatifs individuels mobilisés, communément constatés actuellement

To what extent does digitization impact the business models of SMEs in a low-tech sector ? Lessons from a traditional sector of the French economy: the agri-food sector

International audienc

L'agroalimentaire, le territoire et la transition numérique, vers la remise en cause d'un modèle ?

International audienc

Digitilization and Environmental Transition in the Agri-food Sector : Impacts on the Business Models of SMEs

International audienc

Sorption Equilibria of Ethanol on Cork

International audienceWe report here for the first time a thermodynamic study of gaseous ethanol sorption on raw cork powder and plate. Our study aims at a better understanding of the reactivity of this material when used as a stopper under enological conditions, thus in close contact with a hydroethanolic solution, wine. Sorption−desorption isotherms were accurately measured by thermogravimetry at 298 K in a large range of relative pressures. Sorption enthalpies were determined by calorimetry as a function of loading. Sorption−desorption isotherms exhibit a hysteresis loop probably due to the swelling of the material and the absorption of ethanol. Surprisingly, the sorption enthalpy of ethanol becomes lower than the liquefaction enthalpy as the filling increases. This result could be attributed to the swelling of the material, which would generate endothermic effects. Sorption of SO₂ on cork containing ethanol was also studied. When the ethanol content in cork is 2 wt %, the amount of SO₂ sorbed is divided by 2. Thus, ethanol does not enhance the sorption rate for SO₂ but, on the contrary, decreases the SO₂ sorption activity onto cork, probably because of competitive sorption mechanisms

Cosorption of Sulfur Dioxide and Water on Cork

International audienceThe cosorption of gaseous sulfur dioxide (SO2) and water vapor (H2O) on raw cork powder by using calorimetry coupled with manometry at 298 K was studied. Sorption isotherms of single components confirm the previous results obtained by thermogravimetry: SO2 is well chemisorbed on cork surface while H2O is only physisorbed. Moreover, the interaction of SO2 and H2O with cork appears more like an absorption process than an adsorption process. Competitive sorption of SO2 and H2O first occurs in favor of SO2 chemisorption. After all chemisorption sites are saturated by SO2, the cosorption process becomes selective for H2O. The amount of SO2 sorbed on cork is rather low compared to H2O. Results indicate that the sorption of SO2 on cork cannot explain the decrease in SO2 content observed during wine aging in bottle