Academic literature on the topic 'Émission de NOx'

L’évolution des émissions de certains polluants atmosphériques entre 1990 et 2022 et la contribution des grands secteurs émetteurs sont le sujet de cet article avec un éclairage spécifique sur le secteur industriel et la production d’énergie. Les polluants considérés sont le SO 2 , les NOx, les COVNM et les PM 2,5 . Ces quatre polluants font l’objet d’engagements de réduction des émissions, mis en place par le Protocole de Göteborg amendé de 2012 de la Convention de la Commission pour l’Europe des Nations unies (CEENU) et par la directive européenne 2284/2016 relative à la Réduction des émissions de certains polluants atmosphériques, repris dans le Plan national de Réduction des Émissions de Polluants Atmosphériques ou PREPA. La France a réussi à tenir ses engagements de réduction des émissions totales de SO 2 , NOx, COVNM et PM 2,5 à partir de 2020. La diminution des émissions de ces quatre polluants est significative dans l’ensemble des secteurs émetteurs. Les émissions des secteurs de la production d’énergie et de l’industrie manufacturière étaient très importantes dans les années 1990. Aujourd’hui, leurs contributions dans les émissions totales sont bien moindres face au transport routier et à l’agriculture pour les NOx, au chauffage domestique au bois pour les PM 2,5 et au chauffage domestique au bois et à l’agriculture pour les COVNM. Les émissions de l’industrie de l’énergie ont diminué de 80 % en NOx et de 96 % en PM 2,5 entre 1990 et 2021. Pour l’industrie manufacturière des réductions de 58 % en NOx et 61 % en PM 2,5 ont été obtenues sur la même période. Ces réductions peuvent s’expliquer en partie par des baisses des niveaux de consommation de combustible dans la production d’électricité ou de baisse de l’activité dans certains secteurs industriels, mais rapportées à l’unité de consommation de combustible ou unité de production, les émissions ont diminué sous l’impulsion des réglementations mises en œuvre et notamment la directive Émissions industrielles qui a imposé le recours aux meilleures techniques disponibles ou équivalent. Pour 2030, les actions de réduction devront se poursuivre pour assurer le respect des prochains engagements, notamment pour les NOx et les PM 2,5 .

L'ozone troposphérique est un gaz à effet de serre, nocif pour la santé humaine, les cultures et la productivité des écosystèmes. Il contrôle la capacité oxydante de la troposphère. Du fait de sa grande variabilité spatiale et temporelle et d'observations en nombre limité, il n'avait pas encore été possible de quantifier les tendances de l'ozone troposphérique dans l'hémisphère Nord sur des échelles de temps de deux décennies. Cette étude montre, grâce à l'infrastructure de recherche Iagos installée à bord d'avions commerciaux, que l'ozone troposphérique a augmenté au-dessus de onze régions de l'hémisphère Nord depuis le milieu des années 1990. Ces observations sont cohérentes avec les observations effectuées par l'instrument OMI/MLS embarqué sur satellite. La modification de la répartition spatiale des émissions anthropiques de précurseurs d'ozone, comme les oxydes d'azote (NOx), a conduit à une augmentation de l'ozone et du forçage radiatif associé au-dessus des 11 régions d'étude, malgré les réductions des émissions de NOx aux latitudes moyennes. Tropospheric ozone is an important greenhouse gas, is detrimental to human health and crop and ecosystem productivity, and controls the oxidizing capacity of the troposphere. Because of its high spatial and temporal variability and limited observations, quantifying net tropospheric ozone changes across the Northern Hemisphere on time scales of two decades had not been possible. Here, we show, using 2 decades of observations from the IAGOS Research Infrastructure using commercial aircraft, that tropospheric ozone has increased above 11 regions of the Northern Hemisphere since the mid-1990s, consistent with the OMI/MLS satellite product. The net result of shifting anthropogenic ozone precursor emissions has led to an increase of ozone and its radiative forcing above all 11 study regions of the Northern Hemisphere, despite nitrogen oxides emission reductions at midlatitudes.

Afin d'améliorer la qualité de l'air en milieu urbain, il convient en premier lieu de réduire les émissions polluantes. Cependant, différentes solutions techniques ont été proposées afin de dégrader certains polluants comme les oxydes d'azote (NOx ) ou les composés organiques volatils (COV). L'une d'entre elles repose sur l'emploi du bâti urbain recouvert de matériaux ou enduits photocatalytiques, lui conférant une certaine réactivité de manière à induire un puits chimique pour ces polluants. Différents tests, dont certains d'ampleur, ont été menés, aboutissant parfois à des résultats contradictoires. Les atouts mais aussi les limitations de cette solution technique sont brièvement discutées. To improve urban air quality, it is obviously necessary to reduce the underlying emissions of pollutants. However, a number of technical solutions have also been suggested in order to induce sinks for various harmful compounds such as nitrogen oxides (NOx ) or volatile organic compounds (VOCs). One of those solutions aims at using built surfaces in the urban environment covered with a photocatalytic layer in order to induce a chemical loss for those pollutants. This has led to several test cases, leading to partly contradictory results. We briefly discuss here the benefits and limitations of this solution.

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du programme national de MEsure des Retombées Atmosphériques (MERA). Ils portent sur la recherche de l'origine des précipitations collectées entre 1997 et 1999 dans trois (Morvan, Iraty, Le Casset) des onze stations du réseau MERA localisées en différents points du territoire français. Deux méthodes statistiques ont été utilisées dans cette étude. Les régions à l'origine des fortes concentrations mesurées au site récepteur ont d'abord été déterminées à l'aide d'un modèle (méthode de Seibert) combinant les mesures réalisées sur site et les rétrotrajectoires de masses d'air puis, dans un second temps les différents profils de transport atmosphérique, leur fréquence et concentrations associées ont été évaluées à l'aide d'une classification par Nuées Dynamiques (méthode K-means/distance Euclidienne simple) des rétrotrajectoires de masses d'air. Le test de Kruskal-Wallis a été utilisé pour vérifier si les médianes des concentrations associées à chaque classe sont statistiquement différentes. L'étude réalisée à Iraty (Pyrénées) et au Casset (Alpes) a montré que ces deux stations sont influencées différemment du Morvan. Plus exactement, ces deux sites ne sont pas, ou pratiquement pas, influencés par les zones d'Europe centrale ou du Nord-Ouest fortement émettrices de SO2, de NOx et de NH3. Seul le pH des précipitations collectées à Iraty semble dépendre des émissions de SO2 et de NOx d'une de ces zones. Iraty et le Casset sont très influencées par les émissions anthropiques et par les poussières d'origine terrestres en provenance d'Afrique du Nord. Néanmoins, les niveaux de concentrations mesurés dans les flux en provenance d'Afrique du Nord sont similaires pour Iraty, le Casset et le Morvan (sauf en ions calcium, pour lequel le Casset et Iraty montrent de fortes concentrations). Une autre région européenne peut influencer les niveaux en composés acidifiants mesurés au Casset, il s'agit de l'Italie et de la zone localisée au niveau de l'ex-Yougoslavie. Mais, les niveaux de concentrations qui en résultent sont faibles par rapport à ceux mesurés dans certains flux arrivant au Morvan.

La loi ICPE a largement réussi en quarante ans à faire diminuer fortement les émissions industrielles dans l’air et dans l’eau en France. Par comparaison, les villes et les transports tendent à devenir les sources prépondérantes de pollution. Une voie importante de progrès de la loi ICPE consisterait à prendre en compte les matières recyclées comme vecteurs de diffusion potentielle des polluants. Ces constats sont à peu près transposables à l’ensemble de l’Union européenne, à ceci près qu’à cet échelon, les centrales thermiques et autres grandes installations de combustion émettent à elles seules plus de 90% du SOx et du NOx rejeté par l’ensemble des industries. Un plan spécial pour ce secteur paraît indispensable. Enfin, il est grand temps que le législateur prenne en compte l’efficacité environnementale des efforts prescrits.

Une expertise scientifique collective conduite par l’Inra (INRA 2012) pointe l’importance des flux d’azote liés aux activités d’élevage et identifie des leviers pour limiter la pression sur l’environnement. Depuis une vingtaine d’années, les pollutions azotées font l’objet de diverses législations et plans d’action dans le cadre des politiques relatives à la qualité des eaux, de l’air et des écosystèmes. La transposition de la directive «Nitrates» (12 décembre 1991) fait actuellement l’objet d’un contentieux avec la commission européenne. C’est dans ce contexte que les ministères français en charge de l’Agriculture et de l’Ecologie ont sollicité l’Inra pour dresser un bilan de l’état des connaissances scientifiques sur les flux d’azote en élevage et leur devenir. L’objectif était de mettre à disposition des décideurs et des acteurs publics et privés les connaissances scientifiques actualisées et d’identifier des options permettant de réduire les pressions de l’azote sur l’environnement. 1/LA MÉTHODE D’EXPERTISE SCIENTIFIQUE COLLECTIVELe travail d’expertise a été porté par un collectif de 22 experts. Deux tiers d’entre eux appartiennent à l’Inra, un tiers à d’autres organismes de recherche (Irstea, CNRS, universités) dont deux experts des Pays-Bas (WUR) et un du Canada (Agriculture et Agroalimentaire Canada). Les sciences sociales ont fourni un quart de l’effectif d’experts, la zootechnie et l’approche systémique des systèmes d’élevage 40% et le complément regroupe des spécialistes des cycles biogéochimiques et de l’agronomie. La méthode a consisté à dresser un état des lieux critique des connaissances scientifiques publiées. Quelque 1360 références bibliographiques (2900 auteurs) ont été sélectionnées parmi les articles les plus récents (80% des sources sont postérieures à 1998) et relatifs ou transposables au cadre géographique français. L’analyse a privilégié l’échelle de l’exploitation agricole car c’est l’unité de référence des politiques agricoles et environnementales et des actions agronomiques. Cependant les informations scientifiques portent souvent sur un niveau infra : l’animal, l’atelier d’élevage, la parcelle, le bâtiment, la zone de stockage, etc., ou sur un niveau supra : le bassin versant, le paysage, les statistiques et modélisations nationales et internationales. Ces différents niveaux d’information ont permis d’approcher les variations entre productions et celles liées aux pratiques agricoles. 2 / L’EXPERTISE A MIS EN AVANT LE RÔLE MAJEUR DE L’ÉLEVAGE DANS LES FLUX D’AZOTE ET LES IMPACTS POTENTIELS 2.1 / Les flux d’azote en élevage et les fuites vers l’environnement sont élevésL’élevage utilise plus des trois quarts des quantités d’azote entrant dans les systèmes agricoles. Mais l’efficience, c’est-à-dire le rapport entre les sorties valorisées et les entrées d’azote, calculée au niveau de l’animal est globalement faible : souvent beaucoup moins de la moitié de l’azote ingéré se retrouve sous forme de protéines consommables, lait, œufs et viande. A l’échelle de l’exploitation d’élevage, une part de l’azote excrété dans les déjections est recyclée avec les effluents mais l’efficience reste néanmoins généralement inférieure à 50%. Le reste de l’azote se disperse dans l’environnement. L’élevage contribue ainsi pour environ la moitié aux pertes nationales de nitrates vers les eaux, et pour plus des trois quarts aux émissions nationales atmosphériques azotées, notamment sous forme d’ammoniac (et jusqu’à 90% si on tient compte du fait qu’une grande partie des engrais industriels est employée sur les cultures utilisées pour produire des aliments du bétail). L’azote se trouve de ce fait à la croisée de préoccupations croissantes en termes de compétitivité des filières animales et d’impacts sur l’environnement et sur la santé humaine. Ces impacts ont été récemment décrits dans une expertise européenne (European Nitrogen Assessment 2011). Ils interviennent au niveau de l’écosystème environnant (dépôts de NH3), de la région (NH3, NO3 -) et plus globalement dans le changement climatique (émissions de N2O). 2.2 / La question de l’azote ne se réduit pas à celles du nitrate, les émissions de NH3 constituent un enjeu fort Alors qu’en France, la question du nitrate a longtemps focalisé les débats, dans certains pays d’Europe du Nord, l’ammoniacest aussi de longue date au centre des préoccupations. D’abord étudié pour son rôle dans l’acidification et l’eutrophisation des milieux, l’ammoniac est aujourd’hui examiné dans le cadre de la pollution de l’air par les particules. Au niveau national, le premier contributeur d’émissions d’ammoniac est l’élevage bovin. 2.3 / Risques et impacts dépendent aussi de la sensibilité des territoires et de leur capacité d’épurationLes teneurs en nitrate des eaux ne dépendent pas seulement du niveau de surplus des bilans azotés mais aussi du climat, des types de sol, de la topographie et des modes d’occupation des sols : densité animale, part des terres agricoles dans les utilisations totales des surfaces, importance des prairies permanentes, etc. La présence majoritaire de prairies au sein des territoires réduit les risques de fuites de nitrate et d’émissions d’ammoniac. 3/LES FLUX D’AZOTE SONT AUSSI DÉTERMINÉS PAR DES CONSIDÉRATIONS ÉCONOMIQUES ET JURIDIQUES3.1 / La concentration spatiale des élevages a un rôle déterminant dans les impacts des pollutions azotéesLes plus fortes pressions azotées se situent dans les territoires de l’Ouest qui combinent productions de ruminants et de monogastriques. Les quantités d’azote contenues dans les effluents y dépassent parfois largement les capacités d’absorption des surfaces agricoles. Les territoires d’élevage plus extensifs connaissent des pressions azotées faibles. Cette hétérogénéité s’explique par la concentration géographique des filières animales, résultant principalement de facteurs économiques dont les moteurs relèvent des économies d’échelle et des économies d’agglomération qui sont liées à l’intensification et à la spécialisation des élevages ainsi qu’à leur concentration territoriale. La littérature scientifique pointe la difficulté de sortir d’une telle trajectoire, notamment parce que le fonctionnement technique et économique des acteurs des filières (producteurs d’intrants, éleveurs, transformateurs) est étroitement dépendant. 3.2 / L’encadrement juridique n’a pas permis d’atteindre les objectifs environnementaux La réglementation française a abouti à une multiplicité de zonages auxquels sont dédiés des normes, obligations ou programmes d’action volontaire. L’architecture d’ensemble est confuse et ses résultats critiqués de longue date. Parmi les difficultés rencontrées, la littérature pointe i) le caractère diffus des pollutions, qui, à la différence d’autres pays, n’a pas incité en France àune responsabilisation individuelle des éleveurs, ii) l’intégration de préoccupations économiques et sociales dans les politiques environnementales, iii) le suivi des objectifs environnementaux confié aux acteurs du développement agricole et les échelles administratives peu pertinentes vis-à-vis du réseau hydrographique. Enfin, la multiplicité des formes de pollution azotée pose la question de la cohérence d’ensemble des politiques, notamment entre les critères de la directive «Nitrates» et ceux la Convention de Genève sur la pollution atmosphérique (1979). 4/DE NOMBREUSES PISTES DE PROGRÈS EXISTENT QUI ENGAGENT PLUS OU MOINS EXPLOITANTS AGRICO- LES, TERRITOIRES ET FILIÈRES D’ÉLEVAGE4.1 / Améliorer les pratiques à l’échelle de l’exploitationLa littérature fournit de nombreuses pistes d’actions pour limiter les pertes d’azote dans l’exploitation (figure 1). Il est encore possible d’optimiser la nutrition azotée des animaux, cependant les gains escomptés sont modestes en regard des enjeux. La maîtrise de la chaîne de gestion des effluents ouvre plus de marges de manœuvre pour préserver l’azote organique et réduire les achats d’engrais minéraux. En effet, selon les modalités de gestion des effluents, les fuites vers l’environnement varient de 30 à 75% de l’azote rejeté par les animaux. Des innovations sont déjà disponibles pour le stockage et l’épandage, même si les incertitudes sur les facteurs de variation des émissions sont encore grandes. Il est enfin démontré que développer les prairies à base de légumineuses, les cultures intermédiaires pièges à nitrate (Cipan) et ajuster les rotations réduit les risques de lixiviation du nitrate. A l’échelle des systèmes, les modes de production à bas intrants (moins de fertilisants et d’aliments riches en protéines) améliorent l’efficience de l’azote et limitent donc les pertes vers l’environnement. Les indicateurs de type bilan d’azote à l’échelle de l’exploitation et de ses sous-systèmes (troupeau, gestion des effluents, sols et cultures) sont des outils adaptés pour identifier les sources d’inefficacité et rechercher les voies d’amélioration les mieux adaptées localement. De nombreux autres indicateurs approchent les niveaux d’émissions, de pollution ou les impacts, mais ne sont pas toujours d’usage facile. pour le document complet voir le pdf https://www6.inrae.fr/productions-animales/content/download/6365/88149/version/1/file/nouvelles+de+la+recherche.pdf

Dans ce travail, on a calculé l’effet de l’ajout d’hydrogène sur la structure de la flamme laminaire de diffusion du méthane-air sous différentes pressions. On a caractérisé principalement l’évolution de la température, ainsi que les émissions nocives qui sont le CO2, CO, NO et NO2. Le programme Prepdf de Fluent est utilisé pour achever le calcul. On a pu prouver que la température de la flamme augmente sous l’effet de la pression et du dopage. Aussi l’ajout d’hydrogène diminue essentiellement le CO2 qui augmente sous l’effet de la pression. Le CO diminue en fonction de la pression et reste indifférent au dopage. Le NO suit la même évolution que la température. Cependant le NO2 augmente en fonction de la pression et diminue légèrement par le dopage. La limite d’extinction est nettement améliorée par l’enrichissement à l’hydrogène, la flamme devient plus résistante à l’étirement et supporte des vitesses plus importantes des jets.

Selon l'Organisation mondiale de la santé, l'exposition à la pollution de l'air ambiant serait à l'origine de 4,2 millions de décès prématurés par an dans le monde. Ce problème environnemental majeur est apparu au début du XXe siècle en raison de l'industrialisation et de l'urbanisation intenses des sociétés, obligeant les décideurs et les gouvernements à contrôler les émissions anthropiques de polluants atmosphériques. Depuis 1990, des initiatives importantes ont été prises dans les pays industrialisés, comme l'Europe, pour réduire les émissions de polluants en mettant en œuvre des stratégies d'atténuation. Plus récemment, la mise en œuvre de politiques d'atténuation a commencé à être observée dans des pays en développement comme la Chine. L'évaluation des politiques de réduction des émissions repose souvent sur des inventaires officiels, établis à partir des déclarations d'activités des émetteurs et de données statistiques. Cette approche dite "bottom up" estime les émissions en extrapolant les mesures des facteurs d'émission qui ne sont disponibles qu'à des résolutions spatiotemporelles réduites. Cette méthode conduit des incertitudes élevées, car elle ne tient pas compte de la grande variabilité spatio-temporelle des flux d'émission. En outre, les incertitudes liées aux inventaires des émissions entraînent des incohérences dans l'évaluation des stratégies les plus appropriées pour prévenir les épisodes de pollution atmosphérique. Par conséquent, il est important de pouvoir suivre avec précision l'évolution des émissions et la tendance des polluants pour évaluer les politiques de réduction. L'un des moyens prometteurs pour cela est l'approche par inversion atmosphérique, qui utilise les observations atmosphériques disponibles pour contraindre les émissions par le biais de la modélisation atmosphérique et de méthodes d'inversion. Cette approche dite "top down" apporte des informations complémentaires aux inventaires "bottom up". Elle estime les émissions tout en exploitant la grande variabilité spatio-temporelle des observations satellitaires et la puissance de calcul. Les oxydes d'azote (NOx=NO+NO2) sont parmi les polluants les plus réglementés en tant que précurseurs d'autres polluants atmosphériques, tels que l'ozone et les aérosols secondaires. Dans le cadre de cette thèse, nous avons tout d'abord mis en place et testé la capacité d'inversion des émissions quotidiennes de NOx du système de modélisation inverse CIF, couplé au modèle de chimie-transport CHIMERE et son adjoint, à une résolution modérée, en utilisant les observations du satellite OMI. Les résultats nous ont permis de déterminer les paramètres et les sensibilités du système CIF pour les inversions de NOx. Le système CIF-CHIMERE a d'abord été appliqué pour évaluer l'impact des fortes réglementations sur les émissions de NOx mises en place par la Chine depuis 2011. Nous avons assimilé les observations de NO2 des instruments du satellite OMI et estimé les émissions de NOx pour 2015 et 2019 avec une résolution de 50x50 km2 sur la Chine. L'année 2010 a été choisie comme base de référence ou inventaire a priori, car elle se situe juste avant la mise en œuvre des réductions d'émissions. Les résultats montrent que la réduction des émissions de NOx est limitée aux zones urbanisées et industrialisées tout en restant dans les limites des objectifs d'atténuation (10-15%). Les émissions de NOx estimées ont également été utilisées pour simuler les concentrations de NO2 en surface, et permettent d'améliorer légèrement la comparaison avec les mesures au sol. Le système CIF-CHIMERE a également été appliqué pour évaluer les changements abrupts des émissions de NOx en Europe causés par la pandémie de COVID-19. En particulier, nous avons exploré le potentiel d'assimilation des observations à haute résolution de TROPOMI NO2 pendant la période de confinement de 2020
According to the World Health Organization, exposure to ambient air pollution is estimated to cause 4.2 premature deaths per year in urban and rural areas worldwide. Poor air quality also leads to damage to infrastructure, soil and water resources. This major environmental problem emerged at the beginning of the 20th century due to the intense industrialization and urbanization of societies, forcing policy makers and governments to control anthropogenic emissions of air pollutants. Since 1990, important initiatives have been taken in industrialized countries, such as Europe, to reduce emissions of pollutants by implementing mitigation strategies. More recently, the implementation of mitigation policies has started to be seen in developing countries such as China. The assessment of emission reduction policies is often based on official emission inventories derived from emitters' statements of activities and statistical data. This so-called bottom-up approach estimates emissions by extrapolating emission factor measurements that are only available in a sparse spatial and temporal network. This involves high uncertainties, as it does not incorporate the high spatiotemporal variability of emission fluxes. Besides, uncertainties in emission inventories lead to inconsistencies in the assessment of appropriate strategies to prevent air pollution episodes. Therefore, being able to accurately monitor the development of emissions and the trend of pollutants is an important issue for evaluating reduction policies. One of the promising ways to overcome this problem is the atmospheric inversion approach, which uses available atmospheric observations to constrain emissions through atmospheric modeling and the inversion system. This so-called top down approach brings complementary information to bottom-up inventories. It estimates emissions while exploiting the high spatiotemporal variability of the satellite observations and computational power. Nitrogen oxides (NOx=NO+NO2) are among the most regulated pollutants as precursors of other air pollutants, such as ozone and secondary aerosols. In the framework of this thesis, first, we set up and tested the daily NOx emission inversion capability of the state-of-art inverse modeling system CIF, embedded with the CHIMERE Chemistry Transport Model and its adjoint at moderate resolution using OMI satellite observations. The results lead us to determine the settings and sensitivities of the CIF system for the NOx inversions. The CIF-CHIMERE system was applied first to evaluate the impact of strong NOx emission regulations implemented by China since 2011 within its 5-year Plans. We assimilated NO2 observations from OMI satellite instruments and estimated NOx emissions for 2015 and 2019 with a resolution of 50x50 km2 over Eastern China. The year 2010 was chosen as a baseline or a priori bottom-up inventory, as it was just before the mitigation implementation. The results show that the reduction in NOx emissions is limited to urbanized and industrialized areas but remains within the mitigation targets (10-15%). The estimated NOx emissions were also used to simulate NO2 surface concentrations, and the inversion approach was found to improve the comparison with ground-based measurements slightly. The CIF-CHIMERE system was also applied to assess the abrupt changes in NOx emissions in Europe caused by the COVID-19 pandemic. In particular, we explored the potential of assimilating high-resolution TROPOMI NO2 observations during the 2020 lock-down period

La complexité croissante des systèmes employés dans l'industrie automobile, en termes de fonctions réalisées et de méthodes de mise en œuvre, mais aussi en terme de norme d'homologation, amène à envisager des outils toujours plus innovants lors de la conception d'un véhicule. On observe d'ailleurs depuis quelques années une forte augmentation du nombre de brevets déposés, en particulier dans le domaine des systèmes électroniques, dont l'importance ne cesse de croître au sein d'un véhicule automobile moderne. Cette complexité croissante des fonctions réalisées requiert une précision de description accrue pour les dispositifs impliqués, notamment pour les systèmes complexes où une approche analytique est difficilement envisageable. Aux impératifs de précision de la description, qui imposent souvent de prendre en considération les non-linéarités des processus, s'ajoute donc la complexité d'analyse des phénomènes physiques à l'origine des observations que l'on souhaite modéliser. Les développements qu'ont connus ces dernières années les techniques de modélisation non linéaires par apprentissage (notamment les réseaux de neurones formels et les machines à vecteurs supports), alliés à la croissance de la capacité des ordinateurs et des calculateurs embarqués dans les véhicules automobiles, justifient donc l'intérêt porté par Renault à ces outils. C'est dans cette optique qu'a été envisagée une étude portant sur les méthodes de modélisation non linéaire par apprentissage, dont l'objectif était d'en tester les secteurs d'applications possibles dans le contexte automobile, et d'en évaluer les difficultés de mise en œuvre ainsi que les gains attendus. Cette étude a fait l'objet d'une collaboration, sous forme d'un contrat de thèse CIFRE, avec le Laboratoire d'Electronique de l'Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI), dirigé par le Professeur Gérard Dreyfus. De manière générale, les techniques de modélisation par apprentissage permettent d'aborder la modélisation de phénomènes physiques dont la description est ardue, élargissant ainsi le champ des possibles en matière de modélisation, mais également de s'affranchir d'une description physique détaillée pour des processus connus, réduisant ainsi le temps de développement d'un modèle particulier. En contrepartie, l'élaboration de tels modèles par apprentissage requiert la réalisation de mesures sur ledit processus, ce qui implique des coûts qui sont parfois loin d'être négligeables. Notre objectif a donc été d'identifier certains problèmes correspondant à la première approche, c'est-à-dire pour lesquels la réalisation de modèles de connaissance est soit inenvisageable soit particulièrement ardue. Le premier chapitre de ce mémoire s'attache à rappeler les concepts de base relatifs à la modélisation de processus par apprentissage. Nous y introduirons les notions essentielles que nous serons amenés à employer par la suite. Dans le deuxième chapitre, nous décrivons les principaux outils d'optimisation nécessaires à l'élaboration de modèles par apprentissage. Le troisième chapitre regroupe l'ensemble des travaux menés, au cours de cette thèse, sur le thème des réseaux de neurones. Après avoir rappelé la méthodologie d'élaboration de modèles neuronaux, en particulier dans le cas récurrent, nous présentons les résultats obtenus sur deux applications industrielles: l'estimation de la température en un point particulier de la ligne d'échappement, et l'estimation des émissions de différents polluants en sortie d'échappement. Ces deux applications participent à la maîtrise des émissions polluantes, soit durant l'utilisation habituelle d'un véhicule, car la connaissance de cette température est indispensable à la mise en œuvre des stratégies de dépollution actives, soit au stade de la mise au point du moteur, qui sera facilitée par l'utilisation d'un modèle de prédiction des débits de polluants en fonction des réglages du moteur. Nous décrivons également un système de commande optimale en boucle ouverte, associé à un modèle neuronal, et destiné à réduire les variations rapides de la sortie d'un processus: ce système est susceptible d'être utilisé pour contrôler les à-coups de couple d'un véhicule, consécutifs à une variation rapide de l'enfoncement de la pédale d'accélérateur. Une méthode de calcul exact de la matrice Hessienne, dans le cas de modèles décrits par des équations récurrentes, est alors introduite pour permettre l'utilisation de ce système de commande dans le cas de processus dynamiques. Dans le quatrième chapitre, nous nous intéressons aux méthodes de modélisation par noyaux, dont font partie les machines à vecteurs supports, et tentons de les adapter à la modélisation de processus dynamiques, d'abord par un traitement analytique (pour l'une particulière de ces méthodes), avant de proposer un approche itérative du problème d'apprentissage, inspirée de l'algorithme d'apprentissage semi dirigé utilisé pour les réseaux de neurones récurrents.

Les émissions des NOₓ par l'industrie métallurgique proviennent principalement de la combustion du charbon au cours du procédé d'agglomération. Parmi les méthodes de réduction des NOₓ de ce procédé, l'ajout des additifs dans le mélange de matières premières du procédé d'agglomération a été choisi grâce à ses avantages. Ces techniques sont relativement simples à mettre en oeuvre, et ne nécessitent qu'un faible coût d'investissement. Cette thèse est une partie du projet européen INTERREG IVA CleanTech et du projet industriel d'ArcelorMittal de Dunkerque, qui portent sur les études de réductions de NOₓ par méthode d'ajout des additifs. L'objectif de cette thèse consiste à étudier le mécanisme de réduction des NOₓ par ces additifs afin d'optimiser le procédé et de choisir des nouveaux additifs. De plus, les propriétés des produits d'agglomérés sont également étudiées pour déterminer l'influence des additifs sur les qualités de produit final. Une première étude expérimentale a été consacrée à l'étude de la décomposition thermique des additifs utilisés afin de comprendre le mécanisme de diminution des NOₓ. Nous avons pu déterminer des composés-réducteurs de NOₓ et des quantités formées au cours de la pyrolyse des additifs. Cela nous permet de confirmer les produits influençant sur la réduction des NOₓ. Dans une deuxième partie, les produits d'agglomérés obtenus lors des essais dans la cuve pilote, ont été mesurés par différentes méthodes (diffraction X au laboratoire, diffraction X à haute énergie et haute résolution sur synchrotron, spectroscopie Mössbauer). Nous avons d'abord déterminé les compositions des phases cristallines contenus dans les agglomérés. Nous avons ensuite comparé les différences entre les agglomérés références (sans additifs) et les agglomérés obtenus avec différents additifs afin de déterminer les phases responsables pour la résistance mécanique
NOₓ emission in the steel industry mainly come from the combustion of coal in the agglomeration process. Among the methods of NOₓ reduction for this process, the addition of additives to the mixture of raw materials agglomeration process is chosen due to its advantages. This technique is comparatively simple to implement, and requires only a low-cost investment. This thesis is part of European project INTERREG IVA CleanTech and industrial project ArcelorMittal Dunkerque in order to study NOₓ reductions by additives. The objectives of this thesis is to have a better comprehension in the mechanism of NOₓ reduction by additives to optimize the process with more effective additives. With that purpose, the properties of agglomerated products are also studied to determine the additives' influences on the quality of the final product. In the first part, an experimental study was devoted to sutdy the thermal decomposition of the additives to understand the mechanism of NOₓ reduction. The compounds formed during the pyrolysis of additives are identified and quantified. This allows us to confirm the products' influence on the reduction of NOₓ. In the second part, agglomerated products obtained in the pilot test are measured by different methods (X-ray diffraction laboratory, high-energy and high-resolution X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy). To determine the compositions of crystalline phases contained in the agglomerates. We then compared the differences between the reference agglomerate (without additives) and agglomerate obtained with different additives in order to determine the phases related to the mechanical resistance

L'objectif de ces travaux a été d'étudier l'évolution de la performance du contrôle par émission acoustique des appareils à pression au cours de leur vie. Pour cela, des éprouvettes soudées de grandes dimensions, en deux nuances d'acier (A42CP et 304L) et présentant deux types de défauts, ont été soumises à de la traction pure, à un cycle de chargement représentatif d'une épreuve initiale ou à une combinaison de simulations d'épreuve et de cyclages en fatigue. Les essais jusqu'à rupture permettent de mieux comprendre les mécanismes d'évolution de ces aciers. Ils montrent que la naissance et le déplacement des bandes de glissement sont les sources majeures d'émission acoustique. Pour l'A42CP, le passage de bandes provoque le décollement de la couche de calamine issue du laminage qui génère une émission acoustique très parasite difficile à filtrer. Les phénomènes de migration et de déchirement ductile des défauts provoqués par la traction génèrent une émission acoustique spécifique, ce qui n'est pas le cas du percement de la tôle par striction. Les simulations d'épreuves initiales montrent que l'émoussement des défauts est parfaitement repéré par émission acoustique. Suivant le défaut, cet émoussement intervient plus ou moins rapidement, mais toujours sous la forme de bouffées de signaux présentant des amplitudes diverses. L'Effet Kaiser, la récurrence de l'émission et l'apparition d'évènements en paliers ne sont pas des critères de détection performants à ces niveaux de charge. L'alternance de simulations d'épreuves et de cyclages en fatigue met en avant l'existence de quatre stades d'évolution des défauts, dont certains ne sont pas émissifs. Le contrôle par émission acoustique doit donc se baser sur une émission de référence pour juger de l'intégrité d'un appareil. C'est pourquoi, l'épreuve initiale d'un appareil de petite série doit seulement être considérée comme un état zéro de cet appareil.

Les méthodes classiques de reconstruction d'images appliquées a la tomographie par émission de photons simples sont sensibles a la présence de bruit au niveau des fonctions projection associées au comptage des photons dans un nombre limite de directions. Une étude théorique simplifiée de l'estimation statistique d'une fonction projection fixée à partir des (seules) données de comptage associées à la direction de projection est proposée dans un cadre non paramétrique. Ce même problème de l'estimation d'une seule projection est rapidement examine si l'on tient compte en plus des mesures de comptage associées a une direction orthogonale a la direction de projection. Le résultat obtenu conduit naturellement a une démarche bayésienne. Sont présentes brièvement des outils d'analyse d'images dans un cadre bayésien (mesures de Gibbs, champs aléatoires markoviens) et des techniques de simulation adaptées (méthodes de Monte Carlo par chaînes de Markov ou méthodes MCMC). Une méthode de restauration bayésienne des fonctions projection est proposee en vue de la reconstruction tomographique par des techniques usuelles. Cette méthode s'appuie sur une équation classique de diffusion de gradient et sur une technique de réflexion dans un hypercube.

Cette thèse est consacrée à l'amélioration des capacités de prédiction des émissions d'oxydes d'azote (NO et NO2) des foyers de combustion aéronautiques. Les travaux, exclusivement numériques, consistent d'abord dans une étude de la cinétique chimique responsable des émissions polluantes. Cetteétude conduit à l'écriture d'un modèle, nommé NOMANI (pour Nitrogen Oxide emission model with one-dimensional MANIfold), basé sur l'approche PCM-FPI (pour Presumed Conditional Moments - Flame Prolongation of ILDM) avec une variable de progrès additionnelle afin calculer l'avancement de la chimie azotée une fois la chimie carbonée à l'équilibre. Différentes validations sur des configurations laminaires simples puis des flammes de laboratoire de Sandia sont présentées. Les résultats en terme de structure de flamme et d'émission de monoxyde d'azote sont confrontés aux mesures expérimentales. Le dernier volet de ces travaux, disponible uniquement dans la version confidentielle du manuscrit, consiste dans le développement d'un modèle de prédiction de polluants associé au modèle TF-LES (pour Thickening Flame for Large Eddy Simulation). Le modèle développé est ensuite appliqué à des calculs d'une chambre de combustion aéronautique.

La thèse présentée ici concerne la recherche et l'étude de jeunes vestiges de supernova à partir des observations menées avec l'instrument IBIS/ISGRI à bord du satellite européen gamma INTEGRAL. Ce travail de recherche porte sur la nucléosynthèse explosive et l'accélération de particules. Le premier thème se décline par l'étude des raies de décroissance radioactive du 44Ti, élément à courte duré de vie exclusivement produit aux premiers instants du phénomène de supernova, et le deuxième par l'étude de l'émission continue non-thermique sous-jacente. La première partie du manuscript porte sur une présentation générale des supernovae des points de vue observationnel et théorique. La deuxième partie décrit le satellite INTEGRAL et les principaux instruments à bord, les méthodes d'imagerie et de détection avec l'instrument IBIS/ISGRI, ainsi que mon investissement personnel sur le développement d'outils spécifiques liés à l'analyse de données. Les résultats obtenus sur les vestiges des supernovae historiques tels que Cassiopeia A, Tycho, et Vêla Junior sont exposés dans la troisième partie. Le premier chapitre de la dernière partie pose la problématique des jeunes vestiges de supernova manquants et présente une étude de la détectabilité des supernovae dans le domaine visible, à partir d'un modèle d'extinction interstellaire galactique. Le deuxième chapitre rapporte les résultats de la recherche de jeunes vestiges de supernova par l'intermédiaire des raies de décroissance du 44Ti ainsi que par une approche multi-longueur d'onde, du domaine radio à la nouvelle fenêtre d'observation au TeV. Je discusse également les contraintes apportées sur la fréquence des explosions et sur les taux de production de cet élément, vis-à-vis des observations IBIS/ISGRI et de l'abondance solaire du 44Ca
This thesis deals with the search for and the study of young galactic supernova remnants using the observations performed by IBIS/ISGRI, one of the two main coded-mask instruments onboard the european gamma-ray satellite INTEGRAL. This research is based on the study of gamma-ray lines coming from the radioactive decay of 41Ti, a short-lived nucleus (~ 86 y) exclusively produced during the first stages of stellar explosions, and the study of the non-thermal continuum mechanisms which take place inside the young supernova remnants. The first part of the manuscript presents an overview of supernovae from an observational and theoretical point of view. The second part describes the INTEGRAL satellite with its instruments, the techniques used for analyzing the data collected by IBIS/ISGRI, and my personal investigations concerning different developments. The results obtained on historical supernova remnants like Cas A, Tycho, Vela Junior are presented in the third part. The first chapter of the last part is devoted to the study of the detectability of supernovae in the optical domain with a model of the interstellar extinction. The second chapter reports on the search for missing and hidden young supernova remnants in the Milky Way with the IBIS/ISGRI galactic plane survey through the 44Sc gamma-ray lines as well as with a multi-wavelength approach, from the radio domain to the new observational window at TeV energies. I also discuss the constraints on the supernova rate and the 44Ti production in core-collapse supernovae, based on these IBIS/ISGRI observations and the 44Ca solar abundance

La première partie est consacrée au dopage de fibres en P. M. M. A. Par diffusion de colorants organiques. On étudie la cinétique de diffusion des colorants et caractérisation des fibres ainsi dopées par leur spectre d'absorption-émission. La deuxième partie porte sur la caractérisation de fibres à matrice vitreuse dopée au néodyme

Ousmane Sembène, cinéaste sénégalais engagé, devenu au fil du temps une figure essentielle dans l’histoire du colonialisme et du postcolonialisme, représente le symbole du non-oubli de l’histoire de l’Afrique. Par l’usage du cinéma forain dont il est un acteur essentiel, il transmet ce que les Africains, à son sens, doivent connaître de leur passé. Après sa mort en 2007, plusieurs hommages lui sont rendus sur le plan international (articles de presse, émissions télévisées, livres, conférences, projections de ses films, festivals, expositions...). Mais c’est grâce également au documentaire Sembène! The inspiring story of the father of African cinema réalisé par S. Gadjigo et S. Silverman (2015) que sa mémoire et son oeuvre reprennent sens et touchent de plus en plus de personnes. En outre, l’Association Sembène Ousmane, créée à Dakar en 2018, a établi plusieurs projets scientifiques et grand public pour que Sembène, certes, ne soit pas oublié, mais aussi que son oeuvre et le paratexte sembénien qui lui est inhérent soient enfin rassemblés.

Dans ce chapitre nous allons évoquer l’importance de la durabilité des chaînes d’approvisionnement des entreprises qui cherchent à réduire leur impact sur l’environnement et améliorer les conditions de travail de leur personnel. Pour qu’elles puissent s’aligner sur leur vision d’avenir, elles ne doivent plus émettre de gaz à effet de serre. Elles doivent compenser leurs émissions par des plantations ou utiliser des technologies qui captent le carbone avant son rejet dans l’atmosphère. Elles doivent aussi s’impliquer dans les droits de leur personnel, de leur santé et de leur sécurité. Elles doivent leur éviter des expositions à des conditions non respectueuses de leur environnement : par exemple, l’utilisation des produits chimiques qui nuisent à la qualité de vie de leur personnel et des riverains en générant des rejets, des déchets, des eaux usées, des fumées, voire des poussières. Les entreprises feront savoir à leurs fournisseurs que la durabilité est une priorité absolue pour elles et qu’ils doivent adopter les principales pratiques de durabilité pour leur permettre de réduire leur impact environnemental. Ce n’est qu’alors que les entreprises seront en mesure d’optimiser la valeur en jeu de leur initiative de développement durable, cela passe par une gestion durable des ressources (énergie, eau, matières premières…) Comment y parvenir ? Nous décrivons ci-après plusieurs façons dont les entreprises peuvent guider leur travail de développement durable pour s’éviter des complications voire des effets dévastateurs dans leur gestion.