Thèses sur le sujet « Cokeria »

L'écotoxicité d'un sol contaminé par les HAP et provenant d'une ancienne cokerie a été étudiée. La contamination du sol par les 16 HAP s'élevait à 2634  241 mg/kg de sol exprimé en poids sec. Des métaux ont été trouvés également mais à concentration faible, de l'ordre des niveaux géologiques en Lorraine, à l'exception du mercure. Les résultats de toxicité des lixiviats soulignent la sensibilité des deux essais de toxicité chronique - sur la reproduction des cladocères et la division algale. Un caractère mutagène du lixiviat a été enregistré avec le test d'Ames et le test Mutatox ; mais aucune réponse n'a été notée avec le test Umu moins sensible. La germination des plantes testées n'est pas affectée par le sol de cokerie, contrairement à la croissance. Les résultats des essais d'écotoxicité terrestre témoignent d'une toxicité élevée du sol étudié sur la survie et la reproduction des collemboles, sur la reproduction des vers de terre et la survie des juvéniles. L'influence du sol de dilution utilisé pour tester différentes concentrations du sol contaminé a été étudiée en comparant un sol contrôle artificiel (ISO) et un sol naturel de prairie. La comparaison des réponses des invertébrés au sol de cokerie fait apparaître une sensibilité plus élevée en sol artificiel ISO qu'en sol naturel. Il ne semble pas que le transfert des HAP du sol à la biomasse végétale ou à celle des invertébrés pose des problèmes d'accumulation, compte tenu des facteurs enregistrés nettement inférieurs à 1. Les essais de bioaccumulation sur vers de terre ont montré que les HAP lourds (5 cycles et plus) étaient plus fortement accumulés que les légers (3 et 4 cycles)
A cokery soil polluted by PAHs was assessed for its toxicity and genotoxicity to soil and aquatic organisms. Total mean 16 PAH concentration was determined to 2634  241 mg/kg d. W. The heavy metals were in the range of the respective regional reference values. The effective concentration (EC) values based on concentration-response relationships were calculated. Toxicity of water extracts in chronic bioassays (algal growth and reproduction of C. Dubia) was high compared to acute toxicity (bacterial luminescence and daphnid viability). The Ames and Mutatox tests indicated mutagenicity of water extracts, while no response was found with the Umu test showing lower sensitivity. Germination of the tested plant species was not affected, contrary to plant growth. Fresh biomass was a more sensitive parameter than dry biomass. The results of terrestrial toxicity showed that toxic effect of contaminated soil was high, when survival and reproduction of collembola, reproduction of earthworm and survival of juvenile earthworm were measured. Different concentrations of the contaminated soil mixed with the artificial ISO or loamy natural soil were tested to determine influence of the control soil on toxicity. There was a significant trend that toxicity of contaminated soil was lower in the natural soil tested than in ISO, when reproduction of collembola and earthworm was studied. The transfer of PAHs from contaminated soil to biota (earthworm and plant) was inferior to 1, indicating no major problem in trophic chains. The earthworm bioaccumulation of high- molecular-weight PAHs with 5-6 aromatic rings was higher than the one of low-molecular-weight PAHs with 3-4 aromatic rings

La production du coke, utilisé en tant que combustible aux hauts-fourneaux, est assurée par un jeu de machines supervisées par un calculateur central et assistées par des machinistes pour la conduite (validation de fin de fonctionN), pour la maintenance (intervantion à la suite de l'apparition d'un défaut) ainsi que pour la sécurité des personnes et du matériel. L'analyse de l'existant met l'accent sur les dysfonctionnements qui bloquent le passage à une conduite entiérement automatique des machines. Le manque de fiabilité, la gestion des défauts et le systèmede positionnement ressortent comme étant les principaux points critiques à prendre en considération. Pour assurer une bonne fiabilité des équipements, une application d'aide à la maintenance a été développée et mise en service sur PC à la cokerie et concerne le calcul du temps de cycle et les mesures des taux de fiabilité par fonction. Un traitement analogue a été proposé pour le traitement des défauts. Les propositions d'amélioration de la gestion des défauts visent une simplification et une plus grande autonomie des automates machines. L'interface machine/four génere le lot majeur des défauts. Le positionnement, basé sur des mesures du génerateur d'impulsions (GI), est un point critique puisqu'il reste en boucle ouverte sur les 50 derniers centimètres à parcourir et est tributaire de tout patinage ou glissement de la roue. Les contraintes en temps (7 m en 30 s), l'inertie des machines (400 tonnes) et le nombre limité de capteurs au sol (1 par four) rendent difficile une démarche classique de bouclage. Une commande prédictive par auto-compensation de l'erreur permet d'améliorer le système de positionnement sans remise en caude de l'existant. Le suivi des écarts GI par rapport aux fours intermédiaires permet de quantifier les mesures passées des patinages et des glissements à partir desquelles on prédit l'erreur finale. Le modèle de prédiction est élaboré par une méthode de régression linéaire multivariable basée sur la méthode des moindres carrés, mise en oeuvre sous Excel, et est valide suivant des critères statistiques.

Les sols de cokerie sont très hétérogènes, composés de matériaux de construction et de diverses phases organiques telles que du coke, du charbon, du goudron de houille et du bitume routier, jouant un rôle majeur sur les propriétés de ces sols. Leur nature et leur état de dégradation vont influencer la mobilité des différents contaminants. Cette thèse porte sur l’étude du vieillissement d’un sol de cokerie et ses conséquences sur le devenir des polluants organiques et métalliques. Elle intègre des études réalisées à différentes échelles permettant de considérer différents degrés de complexité, par l’utilisation (i) de composés purs, de matériaux organiques isolés (charbon, goudron de houille)et de sols et (ii) de dispositifs intégrant progressivement les différents processus intervenant lors de l’atténuation naturelle : expériences d’oxydation et de biodégradation en laboratoire, dispositif simplifié permettant de suivre l’évolution naturelle de quelques grammes d’échantillon, parcelles lysimétriques du GISFI permettant un suivi à l’échelle du terrain. Deux schémas de dégradation ont été identifiés au cours des expériences en laboratoire : (i) l’oxydation conduit à un phénomène de condensation qui suggère une stabilisation du compartiment organique ; (ii) la biodégradation induit la formation de plus petites unités moléculaires et la libération de composés organiques présents dans la fraction organique insoluble. Si des tendances sont identifiées au cours des expériences d’atténuation naturelle, elles suggèrent plutôt que le processus majeur impliqué est la biodégradation. La sorption du cuivre est variable selon les constituants organiques considérés, et augmente significativement après les expériences d’altération
Coking plant soils are highly heterogeneous and are made of building materials and various organic constituents such as coke, coal, coal –tar and road asphalt. Those materials can strongly influence soil properties. Thus, the retention of the various contaminants will depend on the nature and the degradation of the soil organic constituents. This work deals with the ageing of a coking plant soil and its consequences on the fate of both organic and metallic pollutants. The multi-scale approach applied in this study allows to consider the different levels of complexity through the use of (i) pure compounds, isolated organic fraction of soils such as coal tar and coal and a soil with its mineral fraction, and (ii) experimental devices gradually integrating the processes involved in natural attenuation : laboratory oxidation and biodegradation experiments, simplified device allowing the study of few grams of samples exposed to natural attenuation, and the GISFI (French Scientific Interest Group – Industrial Wasteland) lysimeter plots allowing the study at field scale). Two major evolutions were evidenced: (i) the oxidation led to a condensation suggesting a stabilization process of the organic compartment; (ii) the biodegradation induce the formation of smaller molecular units and the release of organic compounds from the non extractable part of the organic matter. The trends identified during the natural attenuation experiments suggest that the biodegradation is the major process involved in our ageing experiments. The sorption of copper varied according to the different organic constituents that were tested but was clearly enhanced by the degradation of these constituents

2007/2008
Gli Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA), generati da processi di combustione o dispersi a seguito di sversamenti di petroli, risultano essere tra i microinquinanti organici più diffusi nell’ambiente. Essi sono spesso veicolati dal particolato atmosferico emesso da sorgenti in cui avvengono combustioni incomplete, quali motori presenti in autoveicoli o navi, sistemi di riscaldamento, impianti industriali. Le emissioni possono quindi contaminare il comparto atmosferico e le deposizioni secche o umide di particolato aerodisperso trasferiscono gli inquinanti a suoli, specchi d’acqua e indirettamente ad organismi viventi. Un ulteriore elemento di possibile criticità ambientale è associato ai residui solidi della combustione (es. ceneri pesanti), che possono contenere vari microinquinanti, tra cui gli idrocarburi policiclici aromatici, che hanno un potenziale tossico e cancerogeno, e che nel passato sono stati smaltiti sul territorio in discariche non sempre adeguatamente costruite e gestite. Lo studio sviluppato per la preparazione della presente tesi riguarda un ambito territoriale costiero, compreso tra Trieste e Muggia, in cui insiste – accanto a sorgenti comuni e diffuse quali il traffico auto-veicolare e portuale, impianti di riscaldamento e attività industriali quali un cementificio ed un inceneritore – una sorgente di idrocarburi policiclici aromatici di una certa rilevanza, costituita da una cokeria che è parte dell’impianto siderurgico a ciclo integrale situato nel rione di Servola, a Trieste. Il processo di distillazione del carbone, in particolare quando avviene in modo imperfetto ed in impianti di vecchia concezione, è una sorgente emissiva di contaminanti che non permette il rispetto degli standard ambientali nella sua prossimità, in particolare per quel che riguarda gli IPA e il particolato aerodisperso. Un significativo lavoro di caratterizzazione ambientale nella prossimità dell’impianto è stato eseguito dall’Agenzia Regionale per la Protezione dell’Ambiente del Friuli Venezia Giulia, che mette in atto campagne di monitoraggio istituzionale. Il presente lavoro, svolto nell’ambito del dottorato di ricerca, si è posto l’obiettivo di fornire informazioni complementari ed integrative al quadro ambientale disponibile, mettendo a punto procedure analitiche e di campionamento robuste che consentano di integrare i dati generati dalla ricerca universitaria con quelli prodotti dagli organi istituzionali di controllo ambientale. Una prima serie di campagne di indagini, svolta tra febbraio e luglio del 2006, ha consentito di determinare le concentrazioni di IPA nelle polveri fini, campionando per la prima volta il PM2.5 nel territorio giuliano, in un sito urbano a Trieste e in un sito posizionato lungo la costa, sottovento, rispetto ai venti prevalenti, alla zona industriale e portuale, che è potenziale sorgente di inquinanti organici persistenti. Le concentrazioni di PM2.5 risultano più critiche rispetto ai valori obiettivo di quanto lo sia il PM10 rispetto ai limiti vigenti. Sono stati determinati gli IPA nel PM2.5, in collaborazione con ARPA-FVG, evidenziando situazioni comparabili e non critiche rispetto al valore obiettivo per le concentrazione di benzo[a]pirene in atmosfera, con sporadici sforamenti rispetto alla media annuale di 1ng·m-3. È stata rilevata una marcata stagionalità nelle concentrazioni di IPA, con valori relativamente elevati in inverno e molto bassi in estate. La presenza di maggiori concentrazioni di ossidanti in atmosfera nel periodo estivo, attesa ad esempio per l’ozono, può giocare un ruolo, non ancora esplorato, nell’abbassare le concentrazioni di IPA nel particolato. È stata quindi messa a punto, presso i laboratori universitari, una procedura di trattamento dei campioni – basata sull’estrazione accelerata con solvente e su uno stadio di purificazione dell’estratto – e di analisi degli IPA in gas cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa, che ha consentito di indagare, con modeste modifiche, matrici diverse provenienti da vari comparti ecologici. La validità della filiera analitica è stata verificata con la determinazione delle concentrazioni di IPA in matrici certificate (mitili liofilizzati SRM2977, sedimento di porto di acqua dolce BCR535, fango di impianto di trattamento BCR088) e con un'intercalibrazione con i laboratori ISPRA, ARPA-FVG ed INCA di Marghera per le analisi sul particolato atmosferico. Nella seconda serie di indagini si sono eseguiti monitoraggi nell’arco di otto mesi del 2007, campionando gli IPA aerodispersi totali (su filtro per le polveri totali sospese e su schiuma poliuretanica per la frazione più volatile), PM10 e PM2.5 in prossimità del perimetro dell’impianto siderurgico presente nel rione di Servola a Trieste ed in un sito relativamente remoto identificato nei pressi dell'Università. La caratterizzazione sperimentale della contaminazione da IPA aerodispersi ha permesso di identificare nella cokeria una sorgente di IPA molto rilevante. Si sono determinate concentrazioni totali di benzo[a]pirene (BaP) aerodisperso (nelle immediate vicinanze della Ferriera quasi sempre oltre il valore obiettivo medio annuale di 1ng·m-3) e di IPA totali, che risultano mediamente 100 volte superiori a quelli misurati presso l'Università (presso la quale non si sono mai registrati valori critici). Si è potuto mostrare anche come i profili di concentrazione degli IPA nei due siti (distanti quasi cinque chilometri) siano molto simili; contributi da altre sorgenti (es. emissioni tipicamente urbane come traffico veicolare e riscaldamento domestico/aziendale) non risultano marcatamente evidenti nel periodo di osservazione considerato. Anche a seguito dei risultati della seconda campagna, sono stati implementati degli adeguamenti per diminuire le emissioni incontrollate dall’impianto. Una validazione dei risultati sperimentali conseguiti durante tale campagna di monitoraggio è stata effettuata grazie ad un interconfronto in cui sono stati coinvolti i laboratori dell'Agenzia Nazionale per la Protezione dell’Ambiente e per i servizi Tecnici (ora ISPRA), dell'ARPA Friuli Venezia Giulia, del Consorzio Interuniversitario INCA di Marghera e dell’Unità di Ricerca in Chimica Ambientale dell’Università. I risultati dell'interconfronto hanno confermato la buona qualità delle metodologie di campionamento e analisi eseguite presso i nostri laboratori, dando un riscontro positivo sulle prestazioni sulle analisi di IPA nel particolato atmosferico, ma anche in fanghi e sedimenti. A seguito di ciò si sono iniziate caratterizzazioni di suoli – nell’ambito di sperimentazioni sul fitorimedio di siti contaminati da IPA – non riportate nella presente tesi. Un’ulteriore campagna di campionamenti ed analisi è stata svolta nel 2008, raccogliendo campioni di particolato atmosferico nell'area abitata di Servola, focalizzando l’attenzione sul contenuto di BaP nel particolato PM10, secondo una norma entrata in vigore con il Decreto Legislativo 152/07 pubblicato il 13 settembre 2007, che recepisce la direttiva europea 2004/107/CE e con il recepimento della norma tecnica EN 15549:2008. Ciò ha comportato una ritaratura delle metodiche di campionamento; in particolare sono stati scelti due siti di campionamento rappresentativi di aree abitate a Servola (“ex-Scuola” e via Pitacco) sono stati acquisiti campionatori di PM10 ad alto volume, integrando la rete di monitoraggio di ARPA-FVG con informazioni nel centro abitato prossimo all’impianto. I risultati di questa campagna di campionamento – conseguiti successivamente agli adeguamenti impiantistici della Ferriera – evidenziano come nelle aree prese in esame le situazioni di criticità riscontrate nelle precedenti campagne non vengano registrate; si verificano ancora sforamenti del valore limite di PM10 di 50μg·m-3, ma gli sforamenti al valore obiettivo di BaP di 1ng·m-3, sono molto più sporadici (1 sforamento su 43 giornate nel sito “ex-Scuola”, e 6 sforamenti su 47 in via Pitacco). Si è ritrovata una stagionalità nell'andamento delle concentrazioni di PM10 e di BaP nell'aria, con situazioni più critiche registrate nei mesi invernali. La presenza degli IPA è stata indagata anche nel comparto marino, vicino alla sorgente industriale di IPA aerodispersi. L'indagine sul bioaccumulo di IPA in Mytilus galloprovincialis nello specchio di mare prossimo all’impianto siderurgico e al terminal petroli – finalizzata ad evidenziare l’ingresso degli IPA nelle acque costiere ed in particolare la possibile contaminazione del biota a seguito di esposizioni di breve durata (cinque mesi) – ha fornito indicazioni sulle cinetiche di bioaccumulo caratteristiche delle diverse situazioni ambientali considerate, evidenziando una situazione di criticità nei pressi dell'area industriale ed una elevata biodisponibilità degli IPA disciolti in quello specchio d'acqua. La differenziazione delle analisi in diversi organi bersaglio (epatopancreas, branchie ed il resto del corpo) e l'integrazione dei livelli di contaminazione rilevati nei tessuti con il contenuto lipidico degli stessi ha mostrato una correlazione diretta fra livello di IPA accumulati e contenuto lipidico, confermando l'epatopancreas come organo bersaglio per l’accumulo di questa classe di inquinanti idrofobici. L'utilizzo di un organismo bioaccumulatore come Mytilus galloprovincialis si è rivelato essere un utile mezzo per la valutazione del grado di contaminazione di acque marine soggette a forte pressione antropica, anche in campagne di misura di durata relativamente breve. In conclusione, grazie all'attività svolta nel presente dottorato di ricerca è stato possibile approfondire vari aspetti sull'entità della contaminazione da idrocarburi policiclici aromatici sul territorio triestino, evidenziando alcune criticità in prossimità dell'impianto siderurgico di Servola. Misure di mitigazione delle emissioni in atmosfera, attuate durante l’arco di sviluppo del lavoro qui riportato, paiono contenere significativamente la criticità correlabile alla presenza di questi cancerogeni nell’aria ambiente. IPA bioaccumulabili sono tuttavia ancora significativamente presenti nelle acque costiere antistanti l’area industriale di Servola. Gli sviluppi del lavoro qui riportato sono orientati allo studio dei processi che modificano stagionalmente le concentrazioni degli IPA nel particolato, associabili all’azione di ossidanti atmosferici, quali l’ozono, sul PMX raccolto sui filtri e sull’impiego delle metodologie di estrazione ed analisi messe a punto per lo studio della contaminazione di campioni biologici, sedimenti e terreni. Si sono iniziati studi ad esempio nel contesto della valutazione di tecniche di fitorimedio per il recupero di aree contaminate da idrocarburi policiclici aromatici e ricerche in merito all'uso di gasteropodi terrestri e marini come bioaccumulatori di IPA, per la valutazione di potenziali rischi per l’ecosistema e la salute umana in siti inquinati.
XXI Ciclo
1974

Les procédés de cokéfaction ont entraîné l'incorporation dans les sols de goudrons de houille, phases non aqueuses liquides ou solides, contenant des HAP. L'objectif de ce travail était de comprendre la dynamique du terme source de HAP représenté par des particules de goudron et le mode de transport des HAP dans les sols contaminés depuis des dizaines d'années. Pour cela, des échantillons de sol et de goudron ont été collectés sur une friche industrielle et caractérisés par les techniques analytiques de la géochimie organique (GC-MS, micro spectroscopie IR). Le transfert des HAP en solution aqueuse à partir du goudron de houille a été étudié en colonne de laboratoire fonctionnant en boucle fermée; les résultats ont été interprétés par un modèle d'équilibre de partage entre phases et de cinétique de transfert. Le transport des HAP dans le sol contaminé a été étudié en colonne de laboratoire, les collectes ont été fractionnées (ultrafiltration et ultracentrifugation). On a montré que les HAP étaient transportés avec d'autres composés organiques à des concentrations souvent supérieures à leur solubilité dans l'eau: une part importante des HAP incluant les composés lourds est transportée par voie colloïdale. De plus, la comparaison des analyses organiques des phases solides et des collectes a mis en évidence des anàlogies de signature des HAP. Enfin, on a cherché à évaluer l'intérêt du traçage réactif pour la mesure de paramètres globaux (fraction de carbone organique foc et aire de l'interface eau/matière organique). Contrairement au phénol, le toluène a donné de bons résultats pour la mesure de foc, tandis que l' octylbenzènesulfonate de sodium n'a pas permis de mesurer l'aire interfaciale. En conclusion, ce travail a permis d'apporter des réponses précises sur la dynamique du terme source de HAP et le transport des HAP dans le sol par voie dissoute et colloïdale, base d'un modèle conceptuel et point de départ pour le passage à l'échelle pilote et de terrain
Coke production processes caused the incorporation of coal tars (NAPL or particle) into soils, these coal tars contain high amount of PAH. The aim of the present work was the investigation of the dynamics of the source term, nainely coal tar particles, as weIl as the transport of PAH through aged contaminated soils. Ln this goal, soil and coal tar samples were collected from brown field of an ancient coking plant. They were characterised by the analytical techniques of organic geochemistry (GC-MS, IR microspectroscopy). PAH transfer from coal tar particles into water was investigated by mean of closed loop laboratory column experiments. Results were interpreted by an equilibrium partitioning model and a mass transfer model. These models enabled us to compute a partitioning constant as weIl as effective diffusivities at various particle sizes and temperatures. PAH release and transport through contaminated soil was studied by laboratory column experiments, followed by phase separation of the collected fractions (ultrafiltration and ultracentrifugation). This method enabled us to show that PAH concentrations in the aqueous phase were most often higher than their aqueous solubility, and that the transport of a major fraction was facilitated by colloids and/or high molecular weight macromolecules. The com- parison between the data obtained by organic analysis showed analogy between the PAH spectra in the different phases. FinaIly, the potentiality of reactive tracers to measure global parameters (organic carbon fraction foc and sorbant organic phase/water interface are a) was tested. Conversely to phenol, toluene tracing enabled us to measure foc whereas sodium octylbenzenesulfonate did not allow the measurement of the interface area. As a conclusion, this research brought new results on the source term dynamics and PAH transport through contaminated soil from a former coking plant in aqueous and colloidal phases, that are the basis of a conceptual model and a first point to upscaling at the pilot and field scales

Afin de répondre aux besoins du marché de l’acier, le procédé de cokéfaction du charbon doit s’adapter. Cependant, changer les paramètres de cokéfaction du charbon, tels que la température du four, le temps de cuisson ou la composition de la pâte à coke enfournée, peut générer un endommagement prématuré de la maçonnerie des fours. En effet, la transformation du charbon en coke s’accompagne d’une poussée sur les parois du four fortement dépendantes d’un grand nombre de paramètres. Afin d’anticiper ce problème, un projet européen nommé « Swelling PRessure In a coke oven, Transmission on oven walls and COnsequences on wall » a été mis en place. Cette thèse s’inscrit dans ce programme et vise à déterminer la poussée maximale pouvant être admise par un piédroit de cokerie lors de la pyrolyse du charbon. Pour modéliser ces structures composées de plusieurs centaines de milliers de briques, le point de vue macroscopique est le plus approprié. La maçonnerie est remplacée par un matériau homogène équivalent dont le comportement varie en fonction de l’état d’endommagement de la maçonnerie, ramené localement à un état d’ouverture des joints de mortier. Afin de détecter ces ouvertures, un critère de type Mohr-Coulomb en contraintes est utilisé. Il repose sur la comparaison des limites à rupture d’un sandwich brique-Mortier déterminé expérimentalement à haute température avec les contraintes mésoscopiques issues de la simulation. Un protocole expérimental novateur a été développé pour caractériser la tenue en traction du sandwich brique / mortier / brique jusqu’à 1000°C. Les limites à rupture issues de cet essai de traction directe ont été comparées à celles obtenues par des essais de fendage réalisés à l’université de Leoben. Les résultats sont concordants et confirment l’importance de l’état de surface avant maçonnage. Selon l’état d’endommagement considéré, les contraintes mésoscopiques sont obtenues grâce à un tenseur de localisation ou grâce à une sous-Structuration. Cette étape de sous-Structuration consiste à simuler localement une cellule à l’échelle mésoscopique en lui appliquant le champ de déplacement macroscopique obtenu grâce à la simulation. L’outil numérique a été validé par confrontation avec un cas test de référence. Pour finir, l’outil numérique développé a été utilisé pour caractériser l’influence de différents paramètres tels que la prise en compte de la thermique, la mise en compression de la structure…. Enfin, la simulation de cuissons sur des piédroits complets (sains ou initialement endommagés) a été réalisée. L’importance de l’endommagement initial est clairement soulignée par les résultats. Enfin, un nouveau modèle, appelé « deux carneaux avec poutres», est proposé pour réduire le coût de calcul. Plus complet que le modèle « deux carneaux » utilisé au CPM, il donne accès à de très bons résultats pour un coût nettement moindre que celui du piédroit complet avec homogénéisation et sous-Structuration
To face coke and steel market requirements, the coking process has to be more flexible. Changing process parameters such as coking temperature, blend composition and cooking time can damaged coke oven battery heating wall. Indeed, the coking process generates a swelling pressure on wall which depends on a lot of parameters. To study this point, a European project named « Swelling PRessure In a coke oven, Transmission on oven walls and COnsequences on wall » has been set up. This work is a part of it and aims to determine the admissible pushing pressure for the coke oven heating walls to prevent crack formation. To model large masonries composed of numerous bricks, a mesoscopic point of view is more appropriate. Bricks and mortar are replaced by a Homogeneous Equivalent Material (HEM) whose behaviour depends on the joint state. In order to represent joint opening mechanism, a Mohr-Coulomb criterion in stress is used. This criterion compares the level of stress to the ultimate tensile or shear stress at mesoscopic scale. Ultimate stresses are obtained thanks to an experimental campaign using a new protocol developed at PRISME Laboratory. The brick-Mortar behaviour is experimentally characterised at high temperature (20°C to 1000°C). To validate the tensile test developed, a second experimental campaign using “wedge splitting tests” has been done at Leoben University. Results are similar and confirm the importance of the brick surface state. Depending on the initial damage of the structures, mesoscopic stresses are obtained by localization tensor or by sub-Modelling. The sub-Modelling step aims to simulate a local part of the masonry at the mesoscopic scale. This step aims to simulate with a mesoscopic point of view a local part of the global model. This numerical tool has been validated thanks to a literature test. Finally, the numerical tool has been used to characterise the influence of some parameters (thermal, force due to the cross tie rod,..). Next, the simulation of the whole coke oven heating wall has been performed (undamaged or initially damaged masonry). These FE simulations show the influence of initial damage on the final masonry damage. Finally, a two flues model with beams is proposed to take into account compression due to cross tie rod and to limit computational cost. It permits to obtain better results than the existing two flues model used at CPM with a lower cost compared to the whole coke oven heating wall model

Les stations d'épuration biologique de cokerie présentent fréquemment des dysfonctionnements dus à la variabilité des effluents. Celle-ci portant sur la composition et/ou la concentration peut rendre le système biologique instable et provoquer une baisse du rendement d'épuration. L'objectif de cette étude a essentiellement consisté à caractériser la cinétique de biodégradation du phénol et du Thio cyanate, qui constituent plus de 80% de la charge polluante de l'eau de cokerie. Des essais pilotes en discontinu ont permis de tester la validité des modèles de Monod et Haldane pour décrire la biodégradabilité de ces constituants. Les constantes obtenues dépendent des rapports entre les concentrations en substrat et en biomasse. Un modèle informatique de l'épuration biologique prenant en compte cette particularité a été élaboré puis validé par des essais réalisés en continu sur des installations pilotes de laboratoire. Quatre configurations de réacteurs de même volume global mais différant par leur nombre et la répartition de l'alimentation, ont été utilisés. La validation du nouveau modelé est effectuée par confrontation de ces prévisions avec les résultats expérimentaux. L'utilisation de ce modèle pour la réalisation d’opérations systématiques de simulation a permis de comparer les performances de multiples configurations de réacteurs élémentaires, tant sur le plan du rendement d'épuration que sur celui de la stabilité de fonctionnement (résistance à des points de pollution d'amplitudes et durée variables)

Les HAP font partie de la classe des polluants organiques persistants dans les sols. Dans le cadre de la réhabilitation d'anciennes friches industrielles, il est nécessaire de comprendre l'origine de leur forte rétention et de connaître leurs possibilités de re-mobilisation à l'eau. Pour cela, une évaluation du potentiel de re-mobilisation à l'eau de matrices industrielles polluées a été réalisée sur 6 mois à l'aide de réacteurs fermés dont la solution est renouvelée mensuellement. Des expériences d'adsorption/désorption du 14C-fluoranthène sur ces mêmes matrices ainsi que sur une terre agricole ont confirmé que le fluoranthène s'adsorbe par interaction hydrophobe. L'affinité exceptionnelle des HAP pour les matrices présentant une pollution amassée est associée à leur re-mobilisation limitée par le faible contact de l'eau avec les surfaces de ces matrices hydrophobes. Notre étude met également en évidence la désorption plus lente de HAP "natifs" par rapport à des HAP ajoutés récemment, traduisant une modification du comportement de HAP au cours du temps. Afin de comprendre les mécanismes impliqués dans ce "vieillissement" au sein de terres industrielles, une expérience d'incubation de petites colonnes de sol, contaminées par du 14C-fluoranthène, a été conduite sur 6 mois. Dans les matrices à pollution amassée, le fluoranthène reste sous une forme extractible. Dans les matrices présentant une pollution moins importante et non amassée, le devenir des résidus du 14C-fluoranthène est contrôlé par l'activité de la microflore. Il est montré en particulier que les produits de dégradation sont en effet plus mobiles et peuvent pénétrer dans la porosité et y être séquestrés.

L'optimisation du fonctionnement d'une installation d'épuration d'eaux usées industrielles par boues activées, nécessite une bonne connaissance des processus biologiques mis en jeu. Le problème essentiel du traitement d'eaux usées industrielles est celui de la toxicité de l'effluent à traiter. Nous proposons dans ce travail, d'étudier l'influence de l'hydrodynamique du bassin d'aération sur les performances d'épuration de l'eau de cokerie. Les deux principaux polluants sont le phénol et le thiocyanate. La comparaison du fonctionnement de 2 aérateurs différents (1 RPA de 20 litres et une cascade de 5 RPA de 4 litres chacun, montre la très forte influence de la distribution des temps de séjour de la phase aqueuse sur la dégradation des polluants. Du fait du caractère toxique de l'effluent, la plus grande stabilité de fonctionnement est obtenue dans le RPA de 20 litres. Aussi, pour ce type d'effluent toxique, le RPA semble le plus apte à supporter la variabilité de la qualité de l'eau à traiter. Néanmoins, les mesures effectuées dans la cascade de 5 RPA mettent en évidence la dégradation séquentielle des phénols et du thiocyanate. L'ensemble des résultats expérimentaux a permis la détermination des paramètres cinétiques. Enfin, un nouveau type de bioréacteur, cascade de RPA a circulation à contre-courant, dit « gradostat », est étudié. Il permet notamment d'obtenir en continu une biomasse adaptée à la dégradation d'effluents toxiques ou difficilement biodégradables
The optimisation of the performance of the industrial waste water treatment by activated sludge, requires a good knowledge of the biological processes used. The main problem of industrial waste water treatment is the influent component toxicity. The objective of this work is to present a study about, influence of aeration basin hydrodynamic on the filtering performances of coke oven waste water treatment. The two principal pollutants are phenol and thiocyanate. The comparison of the fonctionning of two different aeration basins (1 CSTR of 20 litres and 5 CSTR’s of 4 litres each in series), shows the great influence of water Residence Time Distribution on pollutant degradation. Due to the toxic character of the influent, the higher stability is obtained in single CSTR, where the toxicity is quickly diluted. So, for this kind of industrial influent, a single CSTR, for the aeration basin, is the more capable waste water treatment plant to have a good removal pollution efficiency, and, particularly to absorb the variations of pollutant concentrations in the influent. Howewer, the study in the 5 CSTR’s in series shows that, the main pollutants (phenol, and, thiocyanate) are sequentially degraded, with an inhibition of thiocyanate degradation by residual phenol concentration. All the experimental results, have permitted to determinate kinetic parameters. At last, a new type of bio-reactor, CSTR’s in series with counter-lfow feeding, is studied. It allows, to obtained in continuous, an adapted biomass for toxic influent biodegration

L'estimation des concentrations en hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les sols de friches indus- trielles présente de nombreuses difficultés pratiques, liées aux propriétés des polluants et à la formation de ces sites : - prélèvement et préparation des échantillons dans des sols fortement hétérogènes, - forte variabilité à petite distance, notamment pour des terrains remaniés, - fort contraste des teneurs, compliquant l'inférence du variogramme. Actuellement, la reconnaissance est souvent guidée par l'historique du site, et la recommandation d'une reconnaissance systématique préconisée pour les estimations géostatistiques apparaît souvent excessive. En s'appuyant sur l'étude détaillée de deux anciens sites de cokeries, différentes méthodes d'estimation géostatistiques sont comparées pour l'estimation (i) des concentrations en place et (ii) de la probabilité de dépassement d'une valeur guide. De nombreuses questions pratiques ou méthodologiques sont examinées : - propriétés de différents modes de calcul du variogramme expérimental et validité des résultats ; - utilisation d'informations auxiliaires telles que l'historique de site, des relevés organoleptiques, des mesures semi-quantitatives, en vue d'améliorer la précision des estimations ; - discussion des plans d' ́echantillonnage usuels, au vu de la répartition verticale des teneurs ou de l'historique du site. La mise à disposition de mesures multiples à partir d'un même prélèvement permet d'approcher l'ordre de grandeur de l'erreur d'échantillonnage - au sens large. Des reconnaissances à petite distance montrent les difficultés d'un tri sélectif des terres en l'absence de structure spatiale. Plusieurs études de sensibilité sont menées en vue de quantifier l'apport d'une information auxiliaire dense pour l'estimation des teneurs. En se basant principalement sur des modélisations existantes, ce travail vise à fournir au praticien des recommandations pratiques pour la caractérisation de pollutions de sols.

La fin des activités industrielles liées au charbon et à son exploitation a laissé de nombreux sites et sols pollués en France et particulièrement dans le Nord-est de la France. Une terre issue d'une friche industrielle de cokerie (Neuves-Maisons, Lorraine, France) est étudiée en couplant les outils de la science du sol et de la géochimie organique afin de comprendre l'évolution à long terme de la dynamique des contaminants. Une première étape de caractérisation de la terre et de sa pollution montre que la fraction limon fin (2-20 µm) est la fraction la plus réactive avec la plus forte concentration en HAP extractible et occlus et la plus faible disponibilité, mettant en évidence des processus de préservation spécifique au sein de cette fraction. Des extractions sélectives de la MO anthropique au solvant, confirmées par des observations au MEB, montrent que la MO anthropique, contrairement à la MO naturelle, n'a pas un rôle de liant entre les particules de la terre. L'apport de MO naturelle, (i) en conditions contrôlées par incubation de débris végétaux pendant 15 mois ou (ii) in situ en parcelles lysimétriques plantées avec de la luzerne pendant 6 ans, conduit à une structuration de la terre, une activité microbienne accrue et à l'incorporation et au stockage de la matière organique fraîche végétale dans les limons fins. En revanche, la pollution n'est pas affectée par l'apport de matière organique fraîche. Ainsi, la concentration et la disponibilité des HAP présentent une tendance à la diminution au cours du temps, que la terre soit cultivée ou non. Ainsi, la matière organique fraîche n'apparaît pas comme un agent de mobilisation de la pollution à long terme pour ce type de terre historiquement contaminée
The end of industrial activities associated to coal exploitation left many huge areas of wastelands especially in the Northeast of France. A former coking plant soil was studied with a combination of soil science and organic geochemistry tools in order to understand the evolution of the contaminants dynamic. In a first step, the soil and its pollution were characterized. The results showed that the fine silt fraction (2-20 µm) was the most reactive with the highest PAH concentration (extractable or occluded) and the lowest PAH availability. This fraction played a protective role toward the pollution. Moreover, solvent extractions of the anthropogenic organic matter showed that the anthropogenic organic matter was not a structuring agent between the particles in the soil. These observations were confirmed by SEM observations. In a vegetation growth context, (i) under controlled conditions with incubation of organic residue during 15 months and (ii) in situ in lysimetric plots planted with alfalfa during 6 years, the soil structure and the microbial biomass were promoted and the fresh organic matter was preferentially incorporated and stored in the fine silts. However, the pollution was not affected by the fresh organic matter addition. Both PAH concentration and availability showed a trend to decrease with the time of experiment. Thus, the fresh organic matter did not appear as a mobilizing agent for the pollution and would most probably contribute to pollution stabilization on the long term

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2004.
Title from document title page. Document formatted into pages; contains ix, 193 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 150-156).

Evalúa el contenido de polifenoles totales, la actividad antioxidante, antielastasa, anticolagenasa, además de la acción fotoprotectora en una crema dermocosmética a partir de los extractos de rizoide, estípite y fronda del alga Eisenia cokeri M.A. Howe, mediante métodos de referencia espectrofotométricos. El contenido de polifenoles de las algas se determinó por el método de Folin-Ciocalteau a partir del material de referencia ácido gálico y la actividad antioxidante referida a los radicales libres 1,1-difenil2-picrilhidrazil (DPPH) y ácido 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) ABTS. +. Los resultados obtenidos mostraron que el contenido de polifenoles totales es de 3,11346 mg para el estípite; 0,4625 mg para la fronda y 2,31665 mg para el rizoide en ácido gálico/ gramo de muestra. Para la actividad antioxidante los extractos mostraron actividad antioxidante por los métodos de DPPH para el rizoide IC50= 65,974 µg/mL; para la fronda IC50= 280,00 µg/mL y para el estípite IC50= 248,50 µg/mL. Por el método de ABTS. + los extractos mostraron para el rizoide IC50= 20,3 µg/mL; para la fronda IC50= 39,2 µg/mL y para el estípite IC50= 24,7 µg/mL. Los resultados obtenidos manifiestan que el contenido de polifenoles se relaciona muy bien con la actividad antioxidante mostrada por las muestras estudiadas. Para la actividad antielastasa, los extractos mostraron una actividad por el método de Thring para la inhibición de enzima elastasa de galato de epigalocatequina (EGCG) y de los extractos hidroalcohólicos; estos mostraron para la sustancia patrón EGCG un IC50 igual a 12 µg/mL y para los extractos de rizoide 6,7; estípite 47 788 y fronda 9 607 µg/mL, respectivamente. Con relación al porcentaje de inhibición de enzima colagenasa de galato de epigalocatequina (EGCG) y de los extractos hidroalcohólicos; estos mostraron los siguientes resultados: para el rizoide 83,60; estípite 106,281 y para fronda 113,87 µg/mL; siendo para el EGCG 216,991 µg/mL. Se realizó la prueba del efecto fotoprotector del extracto de rizoide, presentando las mejores condiciones en contenido de polifenoles, efecto antioxidante, antielastasa y anticolagenasa. De las cremas elaboradas al 1,3, y 5% con el extracto, la que más se aproxima a las características de uso de la crema comercial, usado como referencia; es la crema al 5%; concluyéndose que con este extracto hidroalcohólico de Eisenia cokeri M.A. Howe y que se puede elaborar una crema dermocosmética con este extracto.
Tesis

L'objectif de la thèse est d'identifier les effets de l'acidité de catalyseurs sulfures supportés en hydrodésazotation (HDN) afin d'améliorer les performances catalytiques.Un modèle cinétique de Langmuir-Hinshelwood y compris le transfert de masse liquide-vapeur a été utilisé pour analyser les données cinétiques obtenues à partir de l'HDN de la quinoléine et de l'indole sur NiMo(P)/Al2O3 et NiMo(P)/ASA. Les résultats de la modélisation cinétique a montré que le NiMo(P)/ASA a favorisé l'hydrogénation du 1,2,3,4-tétrahydroquinoléine en decahydroquinoléine, qui est l'étape limitant de vitesse de l'HDN de la quinoléine. Cependant, l'effet de promotion du NiMo(P)/ASA pour les étapes d'hydrogénation de l'HDN de l'indole n'a pas été mis en évidence. En plus, le NiMo(P)/ASA a favorisé fortement les réactions d'élimination de l'atome d'azote. Les composés azotés adsorbent plus fortement sur NiMo (P)/ASA. La caractérisation par spectroscopie infrarouge de CO a suggéré que ces résultats pourraient être liés à la modification des propriétés électroniques de la phase NiMoS due à l'acidité plus élevée de l'ASA.La quinoléine est un fort inhibiteur pour l'HDN de l'indole alors que l'effet inhibiteur de l'indole sur l'HDN de la quinoléine était négligeable sur NiMo(P)/Al2O3 et plus important sur NiMo(P)/ASA. L'HDN d'un mélange de Straight Run et Coker Gazole a permis d'évaluer le mécanisme réactionnel et de comparer la réactivité vers HDN de différents composés. L'HDN des composés neutres a été inhibée par une adsorption forte des composés basiques. Les composés de type carbazole et quinoléine étaient réfractaires. Le NiMo(P)/ASA a probablement favorisé plus les craquages et montré une désactivation plus rapide que le NiMo(P)/Al2O3
The thesis objective is to identify the support acidity effects of sulfide catalysts in hydrodenitrogenation (HDN) reactions in order to improve the HDN catalysts.Kinetic data obtained from quinoline and indole HDN, over NiMo(P)/Al2O3 and NiMo(P)/ASA catalysts were analyzed by a Langmuir-Hinshelwood kinetic model, including liquid-vapor mass transfer, in order to estimate kinetic and adsorption parameters. Kinetic modeling results indicated that the NiMo(P)/ASA catalyst favored the hydrogenation of 1,2,3,4-tetrahydroquinoline into decahydroquinoline, which is the rate limiting step of quinoline HDN. However, the promoting effect of the NiMo(P)/ASA in hydrogenation steps of indole HDN was not evidenced. In quinoline and indole HDN, the NiMo(P)/ASA showed a strong promoting effect in N-removal reactions. Nitrogen compounds adsorb more strongly over NiMo(P)/ASA. Characterization by Infra-Red spectroscopy of CO suggested that these results might be related to the modification of the electronic properties of promoted NiMoS phase due to higher acidity of ASA.The HDN of quinoline-indole mixture showed a strong inhibiting effect of quinoline on indole HDN whereas the inhibiting effect of indole on quinoline HDN was negligible over NiMo(P)/Al2O3 and more important over NiMo(P)/ASA. The HDN of a mixture of Straight Run and Coker Gas Oil allowed an access to the HDN mechanism and comparison of reactivity towards HDN of different compounds. The HDN of neutral compounds was inhibited by the stronger adsorption of basic compounds. Carbazole-type and quinoline-type compounds were refractory. The NiMo(P)/ASA likely favored more cracking reactions and as well showed a faster deactivation rate than the Al2O3 counter catalyst

El objetivo del presente Trabajo de Memoria de Título fue investigar los procesos en las Divisiones: Refinería, Etileno y Coker de la Refinería Bio Bio de ENAP; para determinar las variables críticas de operación por unidad productiva y asignar límites de control a las variables críticas de operación determinadas, de modo de generar una herramienta computacional, mediante Microsoft Excel, que entregue en línea la información relevante determinada. La problemática surge de la gran cantidad de unidades productivas con que cuenta la Refinería para llevar a cabo sus objetivos de operación; así la cantidad de equipos y variables operativas implicadas en los procesos es extremadamente alta. Se puede acceder a esta información mediante el uso de herramientas actualmente disponibles, como el Sistema de Datos PI.2 y el Programa LIMS, lo cual puede resultar muy engorroso debido a la gran cantidad de información que generan, dificultando una ágil y eficiente toma de decisiones. Se realizó una minuciosa investigación de cada unidad, mediante el uso del Sistema de Datos PI.2 y del Programa LIMS, consulta con Manuales de Operación de Plantas y entrevistas con Supervisores de Operaciones, a partir de lo cual se determinó los factores críticos del procesamiento del crudo. Se consideró como variable crítica a cualquier variable implicada en el proceso, que encontrándose en condiciones anormales por tiempo prolongado puede causar un descontrol en el proceso completo de una planta, influyendo directamente en la producción y calidad de los productos obtenidos. En base al tipo de influencia que ejercen las variables determinadas en el proceso, se identificó como variable crítica a temperaturas, presiones y flujos que participan dentro de la operación de las plantas; y como propiedad crítica, a ensayos que indican la calidad de cargas y productos de unidades. Para la Unidad de Topping 1 se determinó como equipos críticos al Desalador F-1, al Horno B-1, y a la Columna de Topping E-1. En el caso del Desalador, las variables críticas con sus intervalos de control determinados fueron: temperatura, 120 a 145 ºC, presión, 13 a 20 kg/cm2 y flujo de agua, 6 a 10% de la carga. En el caso del Horno: temperatura de entrada, 250 a 270 ºC, presión de los coils, Máximo 14 kg/cm2, temperatura de metales, Máximo 560 ºC, temperatura de humos, Máximo 870 ºC y temperatura de salida 350 a 370 ºC. En el caso de la Columna de destilación: temperatura de tope, 110 a 115 ºC, temperatura de plato de nafta, 135 a 145 ºC, temperatura de plato de kerosene, 170 a 190 ºC, temperatura de plato de diesel, 240 a 260 ºC, diferencia de temperatura de zona flash, 4 a 6 ºC, temperatura de zona flash, 350 a 370 ºC y presión, 1,4 a 2 kg/cm2. Finalmente, a partir de la información determinada como relevante se generó dos herramientas de ayuda, “Variables Críticas” que consta de una hoja por cada unidad productiva; donde se detalla valores de carga y producción de la unidad, valores de variables críticas por equipo seleccionado como relevante, y valores de propiedades críticas por corriente seleccionada como relevante y “Propiedades Críticas” que consta de una hoja por cada producto identificado como crítico: gasolina, kerosene, diesel y gas oil, donde se detalla valores de flujos y propiedades por corriente seleccionada como relevante. Cabe destacar que las herramientas se implementaron exitosamente para la División Programación de la Producción; y están a disposición del resto del Departamento de Producción si así lo requieren. Las herramientas de ayuda generadas permiten actualmente tener una visión global del funcionamiento de la Refinería, de modo de mantener bajo control los procesos y lograr los niveles de calidad y producción deseados.

La monensine est un compose actif produit a partir du mycelium de streptomyces cinnamonensis. Elle se lie aux ions na#+, k#+ et a des protons pour former des complexes solubles dans les solvants organiques et les constituants lipidiques des membranes biologiques. Apres avoir recherche les especes qui reagissent avec le plus d'intensite aux effets de la monensine, l'achlya bisexualis a ete retenu. Dans la premiere partie de ce travail, nous avons etudie l'influence de la monensine sur le developpement et l'ultrastructure de l'achlya bisexualis. Dans les conditions ou ont ete conduites nos experiences, cet effecteur n'a jamais un effet lethal et l'inhibition de la croissance est fonction de la concentration en monensine. A la suite des resultats acquis, nous avons utilise la monensine a la concentration de 10 g/ml pour les recherches ulterieures. Une desorganisation de l'appareil de golgi, une augmentation de l'epaisseur parietale, une perturbation du trafic vesiculaire, donc une modification des mecanismes de la croissance sont constates. Dans la deuxieme partie, nous avons etudie les modifications de la constitution biochimique de la paroi et des systemes membranaires isoles. La monensine provoque une reduction de la cellulose, des lipides totaux et des proteines parietales. Les membranes ont ete separees par deux techniques: le gradient continu de percoll et l'electrophorese en flux continu qui nous a donne une meilleure separation. L'etude biochimique de deux fractions (le plasmalemme et l'ensemble reticulum endoplasmique + appareil de golgi) a ete effectuee. La monensine provoque une diminution considerable des proteines et des sterols. Nos resultats confirment que le premier site d'action de la monensine est l'appareil de golgi, et que sa presence a un impact negatif sur la structure et le fonctionnement des systemes cytoplasmiques impliques dans la secretion et donc de la morphogenese fongique

De nombreuses friches héritées d’activités industrielles révolues présentent des pollutions organiques persistantes (charbon, goudron…). Alors que la réglementation impose un une évaluation du degré de contamination de ces sites, elle ne prend pas en compte les sous-produits de transformation tels que les composés polaires, peu considérés. Pourtant ils se solubilisent dans la phase aqueuse par percolation des eaux météoriques à travers ces surfaces contaminées. Bien que la littérature ciblant la matière organique dissoute (MOD) d’origine naturelle soit abondante, elle n’est pas directement transposable à la MOD issues des friches contaminées, qui reste à définir pour une meilleure compréhension du devenir de la pollution dans ces sites anthropisés. Une approche multi-techniques a été appliquée pour appréhender le plus précisément possible la MOD issue de terres d’anciennes cokeries et usines à gaz, par le biais d’expériences en laboratoire et des dispositifs de terrain (lysimètres). L’étude de ces derniers montre qu’ils contiennent une forte teneur en MOD aromatique, dont les composés aromatiques polycycliques ne représentent qu’une faible proportion de la MOD totale. Des expériences complémentaires ciblant l’influence de certains paramètres (pH et hydrophobicité) suggèrent un lien fort entre le pH et l’organisation spatiale de la MOD, ainsi qu’une diminution de la masse moléculaire apparente avec l’augmentation de l’hydrophobicité. Des expériences de vieillissement artificiel ont montré un enrichissement en produits polaires condensés entraînant leur forte mobilisation par l’eau
A large amount of wastelands inherited from former industrial activities contains persistent organic contamination (coal, coal tar…). While the regulation requires an evaluation of the contamination degree of these soils, it doesn’t take into account the transformation by-products such as polar compounds, poorly studied. Yet they solubilize in aqueous phase by percolation of meteoric waters through these contaminated sites. Despite the fact that literature targeting the fresh DOM is abundant, it is not directly transposable to the anthropogenic DOM coming from wastelands, which still need to be more precisely defined to improve our knowledge of this specific DOM and its evolution over time. A multi-technical approach was developed to comprehend the anthropogenic DOM coming from former coking and gas plant soils, thanks to a combination of laboratory experiments (under controlled conditions) and on field devices (lysimeters). Their study show that they contained high polycyclic aromatic compound (PAC) contents, whose proportions in polar PACs exceed the ones in soil measurements. However, these PACs only consist of a low proportion of the total DOM. Complementary experiences targeting the influence of some parameters (pH, hydrophobicity) show a major hydrophobic characteristic and suggest a strong link between the pH and the spatial DOM organization. Artificial aging experiences show an enrichment in polar compounds leading to their water mobilization

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas.
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Inscrite dans le cadre du projet européen Coke Oven Operating Limits, cette thèse porte sur la modélisation thermomécanique d'un piédroit de cokerie. Le piédroit est une maçonnerie alvéolaire, chauffée par des gaz à haute température (supérieure à 1200°C). Pendant la cuisson du charbon dans les fours à coke, celui-ci se pyrolyse en coke provoquant une poussée sur les panneresses du piédroit. Ce projet a pour objectif de déterminer la pression maximale supportée par ces structures. Afin de répondre à cette problématique, un nouveau modèle thermomécanique de piédroit a été développé. Ce travail prend en compte à la fois le comportement non-linéaire de la maçonnerie, mais également les interactions avec l'environnement extérieur. La modélisation de la structure maçonnée est basée sur une approche macroscopique où les briques et le mortier sont remplacés par un matériau homogène équivalent, et ce pour différents états de joints. La non-linéarité du comportement est reproduite grâce à un critère d'ouverture qui permet de passer d'un état de joint à un autre. Les propriétés homogénéisées sont identifiées selon une approche énergétique couplée à un algorithme d'identification inverse. Plusieurs simulations numériques d'essais issus de la littérature ont permis de valider cette approche. Les paramètres régissant le comportement mécanique et thermique des matériaux sont déterminés expérimentalement ainsi que la tenue de l'interface brique/mortier. Les conditions aux limites du modèle sont établies à l'aide d'une instrumentation thermomécanique sur site industriel. Les simulations thermomécaniques du piédroit permettent de localiser des phénomènes de dégradation observés dans les faits.

La thèse présente l'intérêt des méthodes d'analyse exploratoire de données dans la caracterisation des pollutions de sites industriels et plus particulièrement des pollutions en hydrocarbures aromatiques polycycliques (hap) dans les sols et les eaux souterraines générées par des activités industrielles basées sur la pyrolyse de houille (anciennes usines a gaz et cokeries). Elle traite des pratiques actuelles de caractérisation et d'évaluation des risques et des limites. Pour compléter les approches actuelles (etudes au cas par cas), elle présente une approche macroscopique, basée sur l'analyse exploratoire de données de pollution. L'objet d'étude est la pollution en hap sur des sites de cokeries et d'usines à gaz. L'analyse exploratoire a fourni plusieurs résultats. Pour le sol, nous pouvons séparer la famille des hap en trois sous-ensembles assez homogènes, et il est possible d'utiliser des substances indicatrices. La composition typique des mélanges permet de distinguer cette pollution d'autres pollutions en hap, et de séparer les deux activités à l'aide d'un indice simple et visuel. La profondeur d'échantillonnage joue un rôle important dans la composition de la pollution. Pour les pollutions des eaux souterraines, cette étude confirme l'intérêt de la modélisation par la loi de Raoult, mais identifie un point de vigilance quant à la composition des échantillons, qui n'est pas nécessairement liée à la dissolution des substances. Enfin, ce travail discute les caractéristiques des études de données environnementales par rapport a une utilisation statistique, et il préconise l'utilisation de methodes visuelles pour valider des resultats numeriques, en complement à la collecte spécifique de donnees fiables. Cette approche ouvre une voie nouvelle dans la recherche sur les thématiques complexes comme la pollution de sol. Elle mérite d'etre approfondie sur des pollutions mobiles et dans la détermination des activites industrielles à l'origine de la pollution.

HYSYS.Plant Version 3.0.1 in steady-state mode was used to simulate the Scrubber Section of a Syncrude Canada Ltd.'s Fluid Coker, a plant for oil sand bitumen upgrading. In this scrubber, hot vapours from the Fluid Coker are contacted counter-currently with cooler oils to remove heavy components. The objective was to develop a reliable simulation model, which would describe the plant operation as closely as possible, and to use this model to investigate possible process improvements, by changing process and design parameters. Plant data was used to define the composition, flow rate, temperature and pressure of all inlet streams, as well as parameters for all unit operation blocks. Additional data was provided to evaluate the reliability of the simulation model. The Scrubber Section was simulated using a number of unit operation blocks and process streams. The HYSYS Peng-Robinson property package was utilized. Heavy hydrocarbon mixtures were defined using pseudo-components derived from input laboratory assays data: boiling curves, density and viscosity. An investigation on presence of liquid phase in the vapour streams and heavy components in the Scrubber Overhead was undertaken, and its suggestions taken into account during the simulation. When the whole flowsheet was set up and a converged solution obtained, the HYSYS optimizer tool was used to determine unknown parameters in the system, such as tray and section efficiencies in the sheds and the packed section of the Scrubber, respectively, and fractions of vapour and liquid that reach equilibrium above the scrubber pool. An objective function was defined to quantify the extent of matching of model predictions with the plant data. The unknown parameters were varied to minimize the objective function. The set of parameters that resulted in the smallest deviation from the plant data was chosen and fixed as the "Base Case". Results of the simulation match the plant data very well (within 3.2% of the plant data). Eleven case studies were carried out in which different operating parameters and design changes were simulated to study their effects on predicted process performance: ATB Flow Rate, HGO Wash Flow Rate, HGO Underwash Flow Rate, HGO Wash Temperature, HGO Underwash In and Out of Service, Number of Trays in the Sheds, Number of Grid Sections, Simulation of the Conditions from Start of Run to End of Run, Water Instead of HGO Underwash, Saturated Steam Instead of HGO Underwash and Overhead Recycle Cut Point Changes. Based on the results of the case studies the suggestions for further process improvements were made, as well as recommendations for additional investigations.
Applied Science, Faculty of
Chemical and Biological Engineering, Department of
Graduate

Research Report for Master of Arts in Digital Animation
This research paper attempts to define what constitutes towards an ‘African aesthetic’ and how this can be applied to character designs so as to have an African identity in animation. The African continent has a multitude of diverse cultures that have a distinct visual language. The research investigates how culture and religion influence these motifs and how they are given meaning. The Yoruba people are an ethnic group that resides in West Africa and they have one of the oldest art histories on the continent making them ideal to reference in this paper. There is a very limited amount of archived information on African art in the pre-colonial era especially when it comes to specific visual reference, so the research also explores how mythology and oral tradition can be used by an artist as inspiration. There are difficulties in defining an African aesthetic due to the diverse number of cultures; however, many scholars like Susan Vogel and Rowland Abiodun, have come up with elements that they found common in most in African art. These elements are also investigated as part of this report and analysed to see how they can be implemented in character design. Psychologists believe that people can identify an individual’s personality from their behavioural traits that create a general impression. This is due to human social interaction. Part of this research will look at the theoretical principles of character design and how visual stereotypes are a great tool for an artist to use, to get an idea across. The paper will break down a character’s physical features in terms of shape, colour and proportions and discuss how these can contribute to a character’s visual design. The case study in this research paper will examine the work of Kenneth Shofela Coker, who is an African character designer and animator who is currently based in the United States of America. It will mainly concentrate on the character designs in his two animated short films entitled Oni Ise Owo (2007) and Iwa (2009), and how he implemented some of the principles discussed in this paper. This research provides a platform for African artists to explore the possibility of an African character design style and encourages more scholars to study what constitutes an African aesthetic so as to build a more comprehensive visual archive.