Soutenance de thèse de Ariane FOURNIER

Cette thèse explore un procédé innovant basé sur la lumière, mis en œuvre par l’entreprise Terre de Couleur, visant à modifier certaines propriétés physico-chimiques de l'eau utilisée dans les formulations cosmétiques. Ces modifications pourraient potentiellement améliorer l'efficacité des produits ou réduire la quantité de matières premières requises. Ce travail s'inscrit dans un projet visant à mieux comprendre, optimiser et généraliser ce procédé dans l'industrie cosmétique. L’eau est un solvant communément utilisé dans les formules cosmétiques et pouvant représenter entre 60% et 80% du produit fini. Habituellement, de l’eau déionisée est utilisée dans les formulations, afin de limiter de possibles contaminations bactériennes. Cependant, cette eau dépourvue de minéraux ne semble pas répondre au procédé étudié dans ces travaux ; ainsi, des solutions aqueuses, c’est-à-dire des eaux minéralisées, ont été examinées. Un des résultats clés de cette étude est l'identification d'un indicateur indirect du procédé, à travers une molécule colorée, le Bleu Patenté V, dont le spectre UV-Visible change après irradiation. Ces observations ont permis d'optimiser divers aspects du procédé, notamment la composition de la solution aqueuse, les caractéristiques de la lampe utilisée et le type de contenant. Ces optimisations validées à l’échelle du laboratoire peuvent maintenant être exportées à l’échelle d’un pilote industriel. Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de découvrir que le procédé lumineux inhibe une évolution naturelle de la concentration en bicarbonates dans les solutions aqueuses. En effet, lorsqu’une solution aqueuse est exposée à l’air ambiant, le CO2 atmosphérique se dissout naturellement, provoquant une augmentation du pH et une augmentation de la conductivité. Or, lorsque la solution est soumise au procédé d’irradiation, cette augmentation est inhibée. Il a été démontré que la concentration en bicarbonates (HCO_3^-) est plus élevée après irradiation, tandis que la concentration en carbonates (CO32-) diminue. Ceci entraine des modifications d’autres propriétés, telle que la tension de surface et l’angle de contact, avec une baisse d’environ 15% entre la référence et la solution irradiée. Il a également été montré par spectroscopie Raman in situ que les liaisons hydrogènes entre les molécules d’eau sont impactées par le procédé. En revanche, ces modifications ne semblent être conservées après irradiation que lorsque les solutions sont minéralisées. Des analyses physico-chimiques ont également été menées sur les interactions entre les solutions irradiées et différents ingrédients cosmétiques, afin de comprendre l’amélioration des propriétés des produits cosmétiques formulés. Il a été observé que l’irradiation induit une réduction de la viscosité du mélange solutions aqueuses/tensioactifs d’environ 24%. Cependant, dès que les argiles sont ajoutées au mélange, tout impact du procédé d’irradiation disparait. De plus, les effets ne sont pas retrouvés lorsque les solutions aqueuses sont mélangées avec d’autres ingrédients cosmétiques, tels que les argiles, huiles et cellulose. Enfin, l'extension du procédé à d'autres liquides, comme des huiles ou des solvants, a confirmé l’importance des liaisons hydrogène et des minéraux, notamment les bicarbonates, pour observer les effets de l’irradiation. Cette recherche a posé les bases d'un nouveau procédé de traitement des solutions aqueuses, avec des modifications de propriétés physico-chimiques potentiellement intéressantes pour l'industrie cosmétique. Outre les techniques classiquement utilisées pour les liquides (pH, conductivité, redox…), un large éventail de techniques expérimentales a été utilisé pour étudier les propriétés macroscopiques (rhéologie, tension de surface…) et microscopiques (spectroscopies UV, IR-TF, Raman, DRX...) des solutions aqueuses.