Literatura científica selecionada sobre o tema "Formation des polluants"

Le recensement de la charge polluante rejetée dans la rivière Vienne (France) par les usines et les stations d'épuration de Limoges à Confolens a été effectué. Des campagnes de prélèvement et d'observations visuelles ont permis de localiser les lieux d'apparition de mousses en aval d'usines de fabrication de pâte à papier et de cartons. L'étude du pouvoir moussant des mélanges des deux principaux rejets polluants (papeterie et cartonnerie) a permis de mettre en évidence des phénomènes de synergie entre certains mélanges se traduisant à la fois par une augmentation du pouvoir moussant et de la stabilité de la mousse dans le temps. L'étude par « HPLC » montre l'apparition de pics supplémentaires confirmant l'interaction entre les constituants des rejets; le principal effluent a pu être suivi à l'aide de ses caractéristiques chimiques dans la rivière et dans les mousses jusqu'à Confolens.

Les effluents issus des stations d’épuration des eaux usées industrielles et municipales contiennent des quantités non négligeables de polluants organiques, inorganiques et microbiens, qui sont rejetés dans l’environnement par voie directe, ou en suivant la filière de réutilisation (irrigation ou arrosage, etc.). Ces eaux résiduaires constituent l’une des principales sources de contamination des eaux de surface et souterraines (augmentation de la demande chimique en oxygène (DCO), coloration et eutrophisation des cours d’eau, etc.). Dans l’optique de palier le déficit croissant des ressources en eau destinées à la consommation humaine, ces eaux résiduaires sont de plus en plus soumises à des traitements poussés en vue d’une réutilisation. Cette réutilisation doit toujours être réalisée dans l’objectif de fournir une eau présentant, en continu, une qualité spécifique liée à l’usage attendu (eau de production, eau de lavage, eau de refroidissement, eau d’irrigation ou d’arrosage, etc.). Les procédés conventionnels peuvent s’avérer non adaptés, notamment par leur manque de fiabilité dans la qualité des eaux traitées et le risque encouru de contamination microbiologique. Pour faire face à cette importante problématique, les techniques membranaires, notamment les bioréacteurs à membrane (BRM), peuvent constituer une avenue potentielle de traitement et de réutilisation de ces effluents. L’intérêt de ces procédés réside dans leur aspect non polluant, leur facilité d’automatisation et leur capacité à éliminer simultanément les différents polluants en une seule étape de traitement. Ces technologies offrent la possibilité de clarifier et de désinfecter simultanément les eaux sans risque de formation de composés organo-halogénés. Dans cet article, les BRM sont situés par rapport aux techniques conventionnelles de traitement biologique d’effluents. Par la suite, un accent particulier est mis sur la présentation des connaissances actuelles concernant les principes de base des BRM, les critères d’application et les conditions d’opération qui influencent les performances de ces technologies. Les développements récents portant sur la modélisation mathématique de fonctionnement et de colmatage de ces modules sont également présentés. Finalement, les applications industrielles et les coûts d’implantation et d’opération de ces technologies sont brièvement discutés.

Les composés hydrocarbonés non méthaniques (HCNM) jouent un rôle prépondérant dans la chimie de l’atmosphère puisqu’ils interviennent en tant que précurseurs de la formation de polluants secondaires comme l’ozone ou les aérosols organiques secondaires. Disposant d’une base de données conséquente d’au moins cinq années de mesures systématiques de 46 HCNM sur trois sites de l’observatoire MERA (Mesure et Évaluation en zone Rurale de la pollution Atmosphérique à longue distance), le modèle sources-récepteur PMF (Positive Matrix Factorization) a été appliqué pour mettre en évidence des associations inter-espèces et identifier des profils de sources à l’origine des concentrations mesurées sur les sites récepteurs. L’application de ce type de modèle sur des sites ruraux, éloignés des sources et à des espèces réactives comme les HCNM a constitué une nouvelle approche. L’hypothèse de la conservation des masses sur lequel s’appuie le modèle est discutable compte tenu de la réactivité différente des espèces. C’est pourquoi la réactivité a été prise en compte par l’ajout d’une composante d’incertitude comme données d’entrée du modèle. Une étude de sensibilité du modèle a permis de consolider les résultats obtenus par rapport aux choix méthodologiques. Cinq profils de sources communs aux trois sites ont été identifiés : les profils « chauffage résidentiel », « échappement automobile », « évaporation de carburants », « biogénique » et « sources lointaines ». Les contributions relatives de ces sources aux teneurs en HCNM sont cohérentes avec les données d’inventaire d’émissions et avec les résultats d’autres travaux. Elles font apparaître une hiérarchie différente et logique pour les trois sites. L’analyse de ces contributions par classe de rétrotrajectoires de masses d’air met en évidence les parts d’influence locale et continentale où les profils de sources urbaines contribuent davantage alors que la part d’influence océanique est dominée par le profil « sources lointaines ».

La population malienne vit des problèmes environnementaux graves dont elle a pleinement conscience, mais les moyens pour y remédier font souvent défaut. L’éducation au développement durable (EDD) préconisée par l’UNESCO et l’approche par compétences (APC) recommandée dans le curriculum malien impulsent un nouveau paradigme local dans ce domaine, mais peu opérationnalisé, notamment en éducation formelle. A l’échelle internationale, les approches de l’EDD sont souvent généralistes (changement climatique, pluies acides). Notre contribution présente une étude de l’EDD dans le cadre de l’enseignement de la chimie, puisque la chimie est au cœur des analyses des polluants de toutes sortes, de la compréhension de leurs modes d’actions et des méthodes de dépollution. Outres des aspects généraux de l’EDD, la manière d’exploiter la richesse du sous-sol du pays entraine des problèmes plus spécifiques qui impliquent des procédés physico-chimiques (drainage minier, dragage d’orpaillage des cours d’eau et engrais qui affectent la faune et la flore) et leur impact socio-économique. L’enquête menée auprès de 360 élèves (grade 8) et 300 élèves (grade 9) du fondamental, ainsi que 150 élèves (grade 10) et 120 élèves (grade 11) de lycée, ont permis de mettre en évidence des difficultés d’élèves. Toutes fois, les pratiques déclarées de cinq enseignants des Instituts de Formation des Maîtres (IFM) sont favorables à l’implémentation de l’EDD par problématisation du savoir. Sur la base de ces résultats, nous avons construit deux situations-problèmes. Nous discuterons des implications curriculaires de ces résultats, des leviers et obstacles pour une transposition didactique de la chimie de l’environnement pour intégrer l’EDD de manière efficiente en formation initiale et continue des enseignants dans le contexte malien, ainsi que des implications pour des recherches futures sur cette problématique. The Malian population is fully aware of the serious environmental problems it is facing but often lacks the means to address them. Education for sustainable development (ESD), advocated by UNSECO, and the competency-based approach (CBA) recommended in the Malian curriculum, are promoting a new local paradigm in this field, but one that is little implemented, particularly in formal education. Internationally, approaches to ESD are often general (climate change, acid rain). Our contribution introduces a study of ESD in the context of chemistry teaching since chemistry is at the heart of the analysis of pollutants of all kinds, the understanding of their modes of action, and the methods of depollution. In addition to the general aspects of ESD, the way in which the country's rich subsoil is exploited gives rise to more specific problems involving physicochemical processes (mining drainage, gold-panning dredging of watercourses and fertilisers affecting wildlife) and their socio-economic impact. The survey of 360 students (grade 8) and 300 students (grade 9) from a fundamental level, as well as 150 students (grade 10) and 120 students (grade 11) from high school, highlighted the difficulties faced by students. Yet, the declared practices of five teachers from the “Instituts de Formation des Maîtres (IFM)” were open to the implementation of ESD through the problematization of knowledge. On the basis of these results, we have constructed two problem situations. We will discuss the curricular implications of these results, the levers and obstacles for a didactic transposition of environmental chemistry to integrate ESD efficiently in initial and in-service teacher training in the Malian context, and the implications for future research on this issue.

This article reports the results of a theoretical study of the host/guest inclusion complex involving a herbicide called Diuron in β-cyclodextrin. Various computational techniques were used to determine the structure, geometry and stability energies of the complex. The analysis of the diuron/β-CD inclusion complex was performed both in vacuum and in water in a 1:1 ratio. The DFT/B97-3C method was used to obtain the structures of the complexes and to calculate their stability energies. The specific configurations were determined using nuclear magnetic resonance spectroscopy. The interaction bonds were investigated and the formation of conventional hydrogen bonds was detected by AIM analysis. The nature of the interactions was further elucidated using the method of non-covalent interactions (NCI). This showed that hydrogen bonds and van der Waals interactions contribute significantly to the formation of the inclusion complex. To gain more insight into the absorption and emission energies of the investigated complex, the gap energy (EHOMO-ELUMO) was calculated.

La décharge non contrôlée d’ordures ménagères de Sidi Yahya se trouve à environ 7 km au sud-est de la ville d’Oujda (Maroc nord-oriental). Le tonnage total de déchets qui y sont déversés est de 1,2 à 1,5 million de tonnes pendant la période de l’exploitation (1990-2005). La surface totale qui a été entièrement utilisée est de 41 hectares. Les eaux souterraines, situées à 30 m environ sous le sol, circulent dans des terrains post-miocènes sur un substratum imperméable formé par les marnes du Miocène. Le sol est de type calcimagnésique peu profond, avec une couche plus ou moins importante de limons et d’argiles. Les eaux provenant des déchets eux-mêmes ou issues de la dégradation de la matière organique en conditions aérobies, ainsi que les eaux météoriques, en percolant à travers les déchets, s’enrichissent en divers polluants appelés lixiviats ou percolats. Afin de connaître la destination de ces percolats dans le sous-sol, une étude géophysique par imagerie électrique a été menée dans la partie dégagée de la décharge. Quatre profils de reconnaissance ont été réalisés selon le dispositif dipôle-dipôle. Les résultats de la prospection géoélectrique ont montré que les très faibles résistivités électriques (< 5 Ωm), ont été observées au sein et à l’aval direct du site de la décharge. Ces résultats mettent bien en évidence des zones électriquement très conductrices et elles indiquent la progression du panache de lixiviats dans le sous-sol. La partie centrale de la décharge est l’endroit sous lequel la contamination a atteint des profondeurs qui dépassent les 20 m. Ceci plaide en faveur d’une forte minéralisation des eaux circulant dans les formations sous-jacentes au site, dont la source potentielle est liée à une contamination par des eaux de lixiviats très minéralisées et chargées en matière organique.

A la question «Qui de l’oeuf ou de la poule est né le premier ?» Silésius répondait «l’oeuf est dans la poule et la poule dans l’oeuf» soulignant sa dualité, le passage du deux en un. Dans l’imagerie populaire, l’oeuf reflète le tout et son contraire, fragilité, protection, épargne, abondance (être «plein comme un oeuf»), richesse («avoir pondu ses oeufs»), éternité (le Phénix est né de l’oeuf) mais aussi mort et destruction («casser ses oeufs» se dit d’une fausse couche). Dans la mythologie de nombreuses civilisations, l’oeuf est le symbole de la naissance du monde (Apollon, le dieu grec de la lumière est né de l’oeuf). L’oeuf décoré apparu 3000 ans avant J.-C. en Ukraine fête, au printemps, le retour de la fécondité de la nature ; l’oeuf de Pâques la résurrection du Christ. L’oeuf est un tout à condition d’en sortir ! Fragile cependant car selon La Fontaine briser l’oeuf de la poule aux oeufs d’or (par curiosité) rompt l’effet magique (Auer et Streff 1999). Pour l’Homme, l’oeuf séduit pour sa valeur nutritionnelle, sa diversité d’utilisation en cuisine et son prix modique. Il en existe une grande diversité, de l’oeuf de Colibri (0,5 g) à l’oeuf de l’Aepyornis (8 litres soit l’équivalent de 150 oeufs), un oiseau de Madagascar (500 kg) disparu au 18ème siècle. Mais l’Homme ne consomme que l’oeuf de caille, de poule ou de cane. L’ère moderne a considérablement intensifié la production de ces deux dernières espèces car les poules saisonnées, qui étaient élevées avec soin par la fermière, ont plus que doublé leur production en 60 ans (de 120 oeufs par an dans les années 50 à plus de 300 aujourd’hui). Cette révolution technique résulte des efforts conjugués de la sélection génétique, d’une alimentation raisonnée répondant aux besoins nutritionnels, d’une évolution du système de production (apparition des cages) et d’une meilleure connaissance de la pathologie aviaire. Qu’en est-il du contrôle de la qualité nutritionnelle, organoleptique, technologique et hygiénique de l’oeuf ? L’oeuf est la plus large cellule reproductrice en biologie animale. Il assure dans un milieu externe le développement et la protection d’un embryon dans une enceinte fermée matérialisée par la coquille. Aussi, une de ses particularités est la diversité de ses constituants, de leur parfait équilibre nutritionnel et leur forte digestibilité, qui assure la croissance d’un être vivant. Ces caractéristiques sont à l’origine de la qualité nutritionnelle exceptionnelle de l’oeuf pour l’Homme. Une autre particularité est la présence d’une protection physique, la coquille mais, aussi d’un système complexe de défenses chimiques. Aussi, ce produit est-il remarquable de par son aptitude à engendrer la vie et pour l’oeuf de table à se conserver. Outre les éléments nutritifs, on y trouve de multiples molécules participant au développement et à la protection de l’embryon (molécules antibactériennes, antivirales, antioxydantes). Certaines d’entre elles, comme par exemple le lysozyme de blanc d’oeuf, sont partiellement valorisées par différents secteurs industriels (agroalimentaire, cosmétique, santé animale/humaine). La révélation récente d’un grand nombre de nouveaux constituants de l’oeuf, suite au séquençage génomique de la poule et au développement de la biologie intégrative, a conforté l’existence d‘activités antimicrobiennes, anti-adhésives, immuno-modulatrices, hypertensives, anticancéreuses, antiinflammatoires ou cryoprotectrices, prometteuses en médecine humaine et devrait à terme enrichir le potentiel d’utilisation de ce produit en agroalimentaire et en santé. L’objet de ce numéro spécial d’INRA Productions Animales est de rassembler les principales informations qui ont contribué au développement économique récent de ce produit, de rappeler les efforts en génétique, élevage et nutrition qui ont assuré des progrès quantitatifs et qualitatifs remarquables de la production et de la qualité des oeufs au cours des trente dernières années. Les poules élevées à l’origine par la femme pour un usage domestique se comptent aujourd’hui par milliers dans les élevages. Quelle sera la durabilité de ce système d’élevage dans un contexte socio-économique européen remettant en cause en 2012 le système éprouvé de production conventionnel d’oeufs en cage pour des cages aménagées ou des systèmes alternatifs avec ou sans parcours ? Notre objectif est d’analyser les facteurs qui contribueront à son maintien, notamment le contrôle de la qualité de l’oeuf. Il est aussi de décrire l’évolution spectaculaire des connaissances sur ce produit liée au développement des techniques à haut débit et des outils d’analyse des séquences moléculaires. Il permettra enfin d’actualiser les atouts de ce produit. Ce numéro est complémentaire d’un ouvrage plus exhaustif sur la production et la qualité de l’oeuf (Nau et al 2010). Le premier article de P. Magdelaine souligne la croissance considérable en 20 ans de la production d’oeufs dans les pays d’Asie et d’Amérique du Sud (× 4 pour la Chine, × 2 en Inde et au Mexique). En revanche, les pays très développés notamment européens à forte consommation (> 150 oeufs/hab) ont stabilisé leur production malgré une évolution importante de la part des ovoproduits mais aussi de leurs systèmes de production. La consommation des protéines animales entre pays est tout aussi hétérogène puisque le ratio protéines de l’oeuf / protéines du lait varie de 0,4 au USA, à 0,9 en France et 2,7 en Chine ! Le doublement de la production mondiale d’oeufs en 20 ans n’a été possible que grâce à des progrès techniques considérables. La sélection génétique a renforcé les gains de productivité (+ 40 oeufs pour une année de production et réduction de l’indice de consommation de 15% en 20 ans !). L’article de C. Beaumont et al décrit cette évolution, la prise en compte croissante de nouveaux critères de qualité technologique, nutritionnelle ou sanitaire. Ces auteurs soulignent les apports des nouvelles technologies, marqueurs moléculaires et cartes génétiques sur les méthodes de sélection. Ils dressent un bilan actualisé des apports et du potentiel de cette évolution récente en sélection. Le séquençage génomique et le développement de la génomique fonctionnelle est aussi à l’origine d’une vraie révolution des connaissances sur les constituants de l’oeuf comme le démontre l’article de J. Gautron et al. Le nombre de protéines identifiées dans l’oeuf a été multiplié par plus de dix fois et devrait dans un avenir proche permettre la caractérisation fonctionnelle de nombreuses molécules. Il donne aussi de nouveaux moyens pour prospecter les mécanismes d’élaboration de ce produit. Un exemple de l’apport de ces nouvelles technologies est illustré par l’article de Y. Nys et al sur les propriétés et la formation de la coquille. Des progrès considérables sur la compréhension de l’élaboration de cette structure minérale sophistiquée ont été réalisés suite à l’identification des constituants organiques de la coquille puis de l’analyse de leur fonction potentielle élucidée grâce à la disponibilité des séquences des gènes et protéines associés. La mise en place de collaborations internationales associant de nombreuses disciplines, (microscopie électronique, biochimie, cristallographie, mécanique des matériaux) a démontré le rôle de ces protéines dans le processus de minéralisation et du contrôle de la texture de la coquille et de ses propriétés mécaniques. Cette progression des connaissances a permis de mieux comprendre l’origine de la dégradation de la solidité de la coquille observée chez les poules en fin d’année de production. La physiologie de la poule est responsable d’évolution importante de la qualité de l’oeuf. Aussi, l’article de A. Travel et al rappelle l’importance d’effets négatifs de l’âge de la poule contre lequel nous disposons de peu de moyens. Cet article résume également les principales données, souvent anciennes, concernant l’influence importante des programmes lumineux ou de la mue pour améliorer la qualité de l’oeuf. Enfin, il souligne l’importance de l’exposition des poules à de hautes températures ambiantes sur leur physiologie et la qualité de l’oeuf. Le troisième facteur indispensable à l’expression du potentiel génétique des poules, et déterminant de la qualité technologique et nutritionnelle de l’oeuf, est la nutrition de la poule. Elle représente plus de 60% du coût de production. L’article de I. Bouvarel et al fait le point sur l’influence de la concentration énergétique de l’aliment, de l’apport en protéines et acides aminés, acides gras et minéraux sur le poids de l’oeuf, la proportion de blanc et de jaune ou sa composition notamment pour obtenir des oeufs enrichis en nutriments d’intérêt en nutrition humaine. Cependant, la préoccupation principale des éleveurs depuis une dizaine d’année est la mise en place en 2012 de nouveaux systèmes de production d’oeufs pour assurer une meilleure prise en compte du bien-être animal. L’article de S. Mallet et al traite de l’impact des systèmes alternatifs sur la qualité hygiénique de l’oeuf. Ces auteurs concluent positivement sur l’introduction de ces nouveaux systèmes pour la qualité hygiénique de l’oeuf une fois que les difficultés associées aux méconnaissances d’un nouveau système de production seront résolues. La qualité sanitaire de l’oeuf est la préoccupation majeure des consommateurs et un accident sanitaire a des conséquences considérables sur la consommation d’oeufs. L’article de F. Baron et S. Jan résume d’une manière exhaustive l’ensemble des éléments déterminants de la qualité microbiologique de l’oeuf et des ovoproduits : mode de contamination, développement des bactéries dans les compartiments de l’oeuf, défenses chimiques du blanc et moyens pour contrôler la contamination des oeufs et des ovoproduits. Le consommateur ne souhaite pas, à juste titre, ingérer d’éventuels contaminants chimiques présents dans ses aliments. L’article de C. Jondreville et al analyse ce risque associé à la consommation des oeufs. Il est exceptionnel de détecter la présence de polluants organiques au seuil toléré par la législation. Les auteurs insistent notamment sur l’importance de contrôler la consommation par les animaux élevés en plein air de sols qui peuvent être une source de contaminants. Une caractéristique de l’évolution de la production d’oeufs est le développement des ovoproduits qui répondent parfaitement à l’usage et à la sécurité sanitaire exigée en restauration collective. L’article de M. Anton et al décrit le processus d’obtention et l’intérêt des fractions d’oeufs du fait de leurs propriétés technologiques (pouvoirs moussant, foisonnant, gélifiant ou émulsifiant). Les différents processus de séparation, de décontamination et de stabilisation sont analysés pour leur effet sur la qualité du produit final. Enfin le dernier article de ce numéro spécial de F. Nau et al se devait d’aborder la principale qualité de l’oeuf qui conditionne son usage : la qualité nutritionnelle de ce produit pour l’Homme. Cet article actualise l’information dans ce domaine et fait le point sur les atouts nutritionnels en tentant de corriger de fausses idées. L’oeuf présente un intérêt nutritionnel du fait de la diversité et l’équilibre de ces constituants pour l’Homme mais mériterait plus d’études pour mieux évaluer son potentiel réel. En conclusion, l’oeuf est la source de protéines animales ayant la meilleure valeur nutritionnelle, la moins chère, facile d’emploi et possédant de nombreuses propriétés techno-fonctionnelles valorisées en cuisine. Dans les pays développés, l’oeuf a souffert jusqu’à aujourd’hui d’une image entachée par plusieurs éléments négatifs aux yeux des consommateurs : sa richesse en cholestérol, le risque sanitaire associé à sa consommation sous forme crue ou son système de production en cage. L’évolution des connaissances sur le risque cardio-vasculaire, les progrès réalisés sur le contrôle sanitaire des Salmonelloses en Europe et la modification radicale des systèmes de production d’oeufs devraient modifier positivement son image. La consommation de protéines de l’oeuf a augmenté de plus de 25% en 20 ans (2,53 g/personne/j vs 4,3 g pour le lait en 2005) et poursuivra sa croissance rapide notamment dans les pays en développementoù sa consommation par habitant reste faible. Cette évolution considérable de la production de ce produit devrait être mieux intégrée dans les formations des écoles spécialisées en productions animales. L’oeuf restera dans l’avenir une des sources de protéines animales dominantes et l’acquisition de connaissances sur la fonction des nombreux constituants récemment mis à jour devait renforcer son intérêt pour la santé de l’Homme. Je ne voudrais pas terminer cette préface sans remercier au nom des auteurs, Jean-Marc Perez, le responsable de la revue INRA Productions Animales, d’avoir pris l'initiative de la publication de ce numéro spécial dédié à l'oeuf et d’avoir amélioré par plusieurs lectures attentives la qualité finale des textes. Je voudrais aussi adresser mes remerciements à sa collaboratrice Danièle Caste pour le soin apporté dans la finition de ce document. Enfin, je n'oublie pas le travail d'évaluation critique des projets d'article par les différents lecteursarbitres que je tiens à remercier ici collectivement. Auer M., Streff J., 1999. Histoires d’oeufs. Idées et Calendes, Neuchatel, Suisse, 261p.Nau F., Guérin-Dubiard C., Baron F., Thapon J.L., 2010. Science et technologie de l’oeuf et des ovoproduits, Editions Tec et Doc Lavoisier, Paris, France, vol 1, 361p., vol 2, 552p.

Les toxines cyanobactériennes sont des contaminants importants des écosystèmes aquatiques et constituent un risque pour la santé humaine. Les cyanobactéries peuvent libérer des toxines dans l’eau, particulièrement lors de la lyse des cellules qui se produit souvent au moment de leur passage à travers la filière conventionnelle de potabilisation des eaux. Dans cet article de revue de la littérature, les normes sur la qualité de l’eau concernant les toxines ainsi que les principales méthodes de détection des toxines sont d’abord présentées. Les méthodes d’élimination des cyanobactéries et des cyanotoxines sont ensuite décrites et leur performance discutée. Les procédés conventionnels présentés sont la coagulation/floculation, la clarification, la filtration sur sable, l’utilisation du charbon actif ainsi que l’oxydation chimique par chloration ou par le permanganate de potassium. Les méthodes alternatives présentement en développement pour optimiser les systèmes actuels de potabilisation des eaux ou remplacer les technologies conventionnelles trop peu efficaces pour l’élimination des polluants émergents (par ex., les procédés d’oxydation avancée et la filtration membranaire) sont également présentées. Des procédés conventionnels tels que la chloration peuvent s’avérer inadéquats, notamment par leur manque de fiabilité pour l’oxydation des cyanotoxines et par le risque encouru suite à la formation de sous-produits toxiques (par ex., les organochlorés). Des méthodes alternatives telles que la combinaison d’ozone et de peroxyde d’hydrogène permettent une oxydation fiable des cyanotoxines en assurant un effet rémanent à la sortie du contacteur. Ce type de traitement peut être facilement mis en oeuvre dans les usines de potabilisation des eaux possédant déjà une unité d’ozonation. L’utilisation du charbon actif, notamment sous forme de poudre, peut être efficace lors de contaminations ponctuelles par les fleurs d’eau de cyanobactéries. Ce document fait ainsi une synthèse de ces procédés chimiques, physiques ou physico-chimiques contribuant à l’élimination des cyanotoxines et des cyanobactéries lors de la potabilisation des eaux.

Le traitement des eaux, qu’il s’agisse de production d’eau potable où d’épuration d’eau usée d’origine urbaine ou industrielle, conduit toujours à la formation de boues que l’on sépare et de l’eau traitée. Ces boues se présentent à la sortie de la station d’épuration comme un liquide à forte teneur en eau. La teneur élevée en substances polluantes interdit le plus souvent leur rejet dans le milieu naturel sans précaution. Pour évaluer l’aptitude de ces boues au traitement, déterminer quels traitements leur faire subir, estimer les risques de pollution et enfin connaître leurs possibilités de réutilisation (agricole, énergétique ou autre). Dans ce cadre qu’il est défini l’objet de cette étude. L’étude consiste à étudier l’effet de traitement thermique sur le comportement physico-chimique et rhéologique des boues activées des stations d’épuration. Le traitement thermique des boues activées montre que l’augmentation de la température provoque une augmentation du pH et une diminution de la demande chimique en oxygène (DCO), et du rapport entre matières volatiles en suspension et matière en suspension (MVS/MES). Concernant l’aspect rhéologique pour les boues étudiées, le seuil de contrainte diminue avec l’augmentation de la température dans le même temps la viscosité apparente des boues diminue suivant une loi de puissance avec l’augmentation de la température.

Les mélanges GtL/EMHC/éthanol ont un potentiel important comme carburant alternatif pour moteur Diesel.Néanmoins, l'utilisation de ce type de biocarburant en moteur Diesel nécessite une connaissance précise de la cinétiqued'oxydation de ses différents constituants.Une étude bibliographique approfondie a permis de sélectionner quatre espèces modèles représentatives des mélangesGtL/EMHC/éthanol : le n-décane, l'iso-octane, l'octanoate de méthyle et l'éthanol. L'oxydation de mélanges de cesespèces modèles a ensuite été étudiée en réacteur auto-agité à haute pression (10 atm), pour trois richesses (0,5 ; 1 et 2) etsur un large domaine de température (550-1150 K). L'analyse des échantillons par chromatographie en phase gazeuse apermis de quantifier les principaux produits issus de l'oxydation des mélanges étudiés. Un mécanisme cinétique détaillécapable de reproduire l'oxydation des mélanges n-décane/iso-octane/octanoate de méthyle/éthanol a ensuite été mis aupoint. Les prédictions du modèle reproduisent de manière satisfaisante les résultats expérimentaux sur toute la gamme derichesse et de température testée en réacteur auto-agité. L'analyse du modèle a également permis de déterminer les voiesréactionnelles prépondérantes en fonction de la composition des mélanges.Enfin, la combustion de mélanges GtL/EMAG/éthanol a été étudiée en moteur monocylindre Diesel. Cette phased'essais, incluant une analyse approfondie des émissions non réglementées, a permis d'observer l'influence de laformulation des carburants sur l'initiation de la combustion et sur la composition des gaz d'échappements.

La réduction des émissions polluantes des foyers aéronautiques est un enjeu majeur pour les motoristes. Afin de les accompagner dans cette tâche, il est nécessaire de développer des outils de simulation numérique permettant de prédire avec précision les émissions d'espèces chimiques en sortie du foyer. Pour cela, une description détaillée des réactions chimiques est nécessaire. Celle-ci est néanmoins incompatible avec la simulation des foyers industriels, compte tenu des puissances de calcul actuelles. C'est pourquoi il est nécessaire de recourir à des méthodes de réduction de la chimie qui préservent la capacité de prédire la concentration des polluants. La démarche consistant à tabuler la chimie nous a semblé appropriée pour aborder ces problèmes et son développement a fait l'objet de cette thèse. Un premier travail a été effectué afin de sélectionner dans la littérature les modèles permettant de traiter des écoulements réactifs turbulents diphasiques avec une approche de chimie tabulée. Par rapport à l’existant, des améliorations ont été apportées à la génération des tables chimiques, afin de prendre en compte l'effet du temps de résidence des gaz brûlés dans le foyer sur la formation des oxydes d'azote. Le couplage de la méthode avec un modèle de formation des suies a également été réalisé. La chimie tabulée permet d’avoir accès à la concentration des précurseurs de suie et des espèces oxydantes, quantités sur lesquelles s’appuie le modèle de formation des suies. Le modèle de chimie tabulée développé dans le cadre de cette thèse a été appliqué à la simulation d'une configuration représentative des foyers aéronautiques. Les concentrations d'oxydes d'azote, de particules de suie, mais aussi de monoxyde de carbone et d'hydrocarbures imbrûlés prédites par les calculs ont été comparées aux résultats expérimentaux. Un bon accord avec l'expérience est observé concernant la topologie du champ de suie et l'allure des profils de concentration de polluants en sortie. Néanmoins, les niveaux de concentration obtenus par les simulations diffèrent des résultats expérimentaux. Cela est imputable notamment à une erreur de prédiction du champ de température qui n'est pas due à l'approche de chimie-tabulée puisque une erreur similaire a été observée avec un autre modèle de combustion
The reduction of pollutant emissions of aeronautical combustion chambers is a major issue for engine manufacturers. In order to support them in this task, it is necessary to develop numerical simulation tools able to predict accurately chemical species emissions at the chamber outlet. To achieve this, a detailed description of the chemical reactions is necessary. Nevertheless, considering the current computer capabilities, this description is not presently affordable. This is why the use of chemistry reduction methods preserving the capability to predict pollutants species is necessary. The method of tabulated chemistry is a good candidate to tackle these problems and therefore is used as the basis of model developments achieved in the framework of this PhD thesis. A preliminary work has been made to select in the literature tabulated chemistry methods applying to turbulent reactive two-phase flows. The technique to create the chemical tables has been improved in order to take into account the effect of the residence time of the burnt gases on nitrogen oxides formation. The coupling of the method with a soot model has also been achieved. The tabulated chemistry gives access to the concentration of soot precursors and oxidizers, quantities which are required by the model used for the soot prediction. The developed tabulated chemistry model has been applied to the simulation of a configuration representative of aeronautical combustors. The concentration of nitrogen oxides, soot particles, carbon monoxide and unburnt hydrocarbons predicted by the numerical simulations have been compared to experimental results. The topology of the soot volume fraction field and the shape of pollutant concentrations profiles at the outlet agree quite well with the experiments. Nevertheless, concentration levels obtained from the simulations differ from the experimental results. This can be imputed to the error in the prediction of the temperature field that is independent of the combustion model, since a similar error was observed with another combustion model

L'épuisement des réserves pétrolières et l'augmentation de la concentration du gaz à effet de serre CO2 sont les deux principaux problèmes connus liés à l'utilisation des carburants fossiles. Les biocarburants apparaissent comme un des moyens permettant à la fois une diminution de la dépendance au pétrole et une réduction de l'impact néfaste des moteurs automobiles sur l'environnement. Les biocarburants sont en effet considérés comme une source d'énergie renouvelable. L'objectif de cette thèse était de développer et valider les modèles cinétiques de combustion des composés oxygénés de biocarburants : l'éthanol, les biocarburants de deuxième-génération des familles du furane (furane, 2-méthylfurane, 2,5-diméthylfurane), du tétrahydrofurane (tétrahydrofurane, 2-méthyltétrahydrofurane) et le tétrahydropyrane, en utilisant les nouvelles données obtenues en flamme laminaire pré-mélangée à basse pression. De 20 à 60 produits ont été quantifiés par chromatographie en phase gazeuse et identifiés par couplage avec la spectrométrie de masse. Les résultats obtenus ont ensuite été utilisés pour analyser les voies de consommation des réactifs et de formation des produits, surtout pour les polluants, dans le but de mieux comprendre la chimie de la combustion de ces biocarburants. Ce rapport comprend 5 chapitres et une conclusion. Le premier chapitre présente une revue bibliographique des travaux antérieurs sur l'oxydation de l'éthanol et des éthers cycliques. Dans le second chapitre, le dispositif expérimental est décrit, en détaillant en particulier les nouveaux développements. Enfin les chapitres 3, 4, 5 présentent les résultats de l'étude de la combustion des composés étudiés
The decrease of petroleum reserves and the increase of concentration of greenhouse gas CO2 are the two major known problems related to the use of fossil fuels. Bio-fuels appear as a means allowing a decrease of the dependence on fossil fuels and a reduction of the harmful impact of engine on the environment. Bio fuels are considered as a source of renewable energy. The aim of this thesis was to develop and validate experimentally the high temperature kinetic models for the combustion of oxygenated compounds of bio-fuels: ethanol, second-generation bio-fuels of families of furan (furan, 2-methylfuran, 2,5-dimethylfuran), of tetrahydrofuran (tetrahydrofuran, 2 methyltetrahydrofuran), and tetrahydropyran, using new data obtained in laminar premixed low-pressure flame. About 20-60 products were quantified by gas chromatography and identified using mass spectrometry. The results obtained were then used to analyze the consumption pathways of fuels and the formation pathways of products, especially for pollutants, in order to better understand the combustion chemistry of these bio-fuels. This thesis report includes 5 chapters and a conclusion. The first chapter presents a review of the major works already published in the literature for the oxidation of ethanol and cyclic ethers. In the second chapter, the experimental setup of laminar premixed flame with the analytical techniques is described, detailing in particular new developments. Eventually, chapters 3, 4, 5 present the experimental and modeling results of the study of the combustion chemistry of the compounds studied

L'épuisement des réserves pétrolières et l'augmentation de la concentration du gaz à effet de serre CO2 sont les deux principaux problèmes connus liés à l'utilisation des carburants fossiles. Les biocarburants apparaissent comme un des moyens permettant à la fois une diminution de la dépendance au pétrole et une réduction de l'impact néfaste des moteurs automobiles sur l'environnement. Les biocarburants sont en effet considérés comme une source d'énergie renouvelable. L'objectif de cette thèse était de développer et valider les modèles cinétiques de combustion des composés oxygénés de biocarburants : l'éthanol, les biocarburants de deuxième-génération des familles du furane (furane, 2-méthylfurane, 2,5-diméthylfurane), du tétrahydrofurane (tétrahydrofurane, 2-méthyltétrahydrofurane) et le tétrahydropyrane, en utilisant les nouvelles données obtenues en flamme laminaire pré-mélangée à basse pression. De 20 à 60 produits ont été quantifiés par chromatographie en phase gazeuse et identifiés par couplage avec la spectrométrie de masse. Les résultats obtenus ont ensuite été utilisés pour analyser les voies de consommation des réactifs et de formation des produits, surtout pour les polluants, dans le but de mieux comprendre la chimie de la combustion de ces biocarburants. Ce rapport comprend 5 chapitres et une conclusion. Le premier chapitre présente une revue bibliographique des travaux antérieurs sur l'oxydation de l'éthanol et des éthers cycliques. Dans le second chapitre, le dispositif expérimental est décrit, en détaillant en particulier les nouveaux développements. Enfin les chapitres 3, 4, 5 présentent les résultats de l'étude de la combustion des composés étudiés
The decrease of petroleum reserves and the increase of concentration of greenhouse gas CO2 are the two major known problems related to the use of fossil fuels. Bio-fuels appear as a means allowing a decrease of the dependence on fossil fuels and a reduction of the harmful impact of engine on the environment. Bio fuels are considered as a source of renewable energy. The aim of this thesis was to develop and validate experimentally the high temperature kinetic models for the combustion of oxygenated compounds of bio-fuels: ethanol, second-generation bio-fuels of families of furan (furan, 2-methylfuran, 2,5-dimethylfuran), of tetrahydrofuran (tetrahydrofuran, 2 methyltetrahydrofuran), and tetrahydropyran, using new data obtained in laminar premixed low-pressure flame. About 20-60 products were quantified by gas chromatography and identified using mass spectrometry. The results obtained were then used to analyze the consumption pathways of fuels and the formation pathways of products, especially for pollutants, in order to better understand the combustion chemistry of these bio-fuels. This thesis report includes 5 chapters and a conclusion. The first chapter presents a review of the major works already published in the literature for the oxidation of ethanol and cyclic ethers. In the second chapter, the experimental setup of laminar premixed flame with the analytical techniques is described, detailing in particular new developments. Eventually, chapters 3, 4, 5 present the experimental and modeling results of the study of the combustion chemistry of the compounds studied

Pour faire face à l'épuisement des combustibles fossiles conventionnels et aux préoccupationsenvironnementales dont le réchauffement climatique, de nouveaux carburants issus de la biomasse sontutilisés purs ou comme co-carburants ; d'autres sont envisagés pour le futur. Une meilleure connaissance dela cinétique chimique d'oxydation des composés présents dans ces carburants alternatifs est indispensable.L'objectif de cette thèse est donc d'obtenir de nouvelles bases de données expérimentales et d'élaborer desmécanismes cinétiques d'oxydation des constituants de ces nouveaux carburants. Des molécules de deuxfamilles chimiques, à savoir les esters méthyliques et les alcools, ont été sélectionnées. L'oxydation de cescomposés purs ou en mélanges a été étudiée en réacteur auto-agité à haute pression (10 atm) et dans un largedomaine de températures (530-1250 K) et de richesses (ca. 0,3-4). Les profils de concentration des réactifs,produits et principaux intermédiaires stables ont été obtenus par spectroscopie d'absorption infrarouge àtransformée de Fourier (IRTF) et chromatographie en phase gazeuse (GC-FID-TCD-MS). Les résultatsobtenus ont permis de proposer des modèles cinétiques permettant de simuler avec un bon accord une grandepartie des résultats expérimentaux obtenus au cours de cette thèse. Les analyses cinétiques ont permis dedéterminer les principales voies de consommation de ces composés (principalement des mécanismes deperoxydation-isomérisation à basse température et de métathèse puis décomposition par β-scission à hautetempérature). Elles ont permis d'identifier les réactions les plus influentes (réactions de métathèse etréactions impliquant particulièrement les composés de la base C0-C2).

Cette étude effectuée dans le cadre d'une action de recherche concertée sur les carburants et moteurs, a pour objet d'élaborer un mécanisme d'oxydation d'un carburant modèle représentatif d'une essence commerciale. Celle-ci étant constituée de plusieurs centaines de constituants il n'est pas envisageable de traiter l'oxydation de chacun d'eux. Quatre composés ont été sélectionnés, chacun représentatif des quatre grandes familles d'hydrocarbures : l'iso-octane pour les iso-paraffines, le 1-hexène pour les oléfines, le toluène pour les aromatiques et l'ETBE pour les oxygénés. Un modèle détaillé d'oxydation a été proposé pour les quatre composés ainsi que pour les mélanges binaires, ternaires et quaternaires correspondants. Ces modèles ont été validés par plusieurs techniques (tubes à choc et réacteur auto-agité) dans une large gamme de température (750- 1800 K), de pression (0,2- 1 MPa) et de richesse (0,5- 1,5). Dans ce modèle, sont prises en compte les interactions entre les différents hydrocarbures constitutifs des mélanges. Le modèle complet permet de reproduire de façon très satisfaisante les délais d'auto-inflammation du carburant modèle dans les conditions moteurs ainsi que les profils de concentration en réacteur auto-agité. Il constitue ainsi un outil d'analyse et d'optimisation de la combustion dans le moteur à allumage commandé.

Le travail présenté ici a permis le développement de méthodes pour l'analyse du dioxyde de soufre, des alcools et des acides organiques. La première méthode comprend le piégeage du SO2 dans une solution d'eau oxygénée et l'analyse par chromatographie ionique équipée d'un détecteur conductimétrique. La seconde, un prélèvement des alcools dans de l'eau pure et une analyse par chromatographie en phase gazeuse équipée d'un détecteur d'ionisation de flamme. La troisième, un prélèvement des acides organiques dans l'eau pure et une analyse de l'acide formique par chromatographie ionique, et des acides supérieurs par chromatographie gazeuse. Ces méthodes sont appliquées à la recherche de précurseurs de polluants non réglementés issus d'émissions de véhicules. Un plan d'expériences, combinant des carburants spécifiques et l'analyse des gaz d'échappement, est conduit sur un moteur CFR. Ces tests démontrent plusieurs corrélations qualitatives et quantitatives entre les composants du carburant et les polluants émis. Des précurseurs d'hydrocarbures, d'aldéhydes, de cétones, d'alcools et d'acides organiques sont ainsi découverts. Les plus importants résultats montrent que les aromatiques et le cyclohexane contribuent à l'émission du benzène, l'1-hexène et le cyclohexane à celle du 1,3 butadiène, les aromatiques à la formation de l'acide propionique et l'o-xylène à celle de l'acide butyrique
Methods for the analysis on sulfur dioxide, alcohols and organic acids have been developed. The first one includes the capture of the sulfur dioxide in a solution of oxygenated water and the analysis by ionic chromatography with a conductimetric detector. The second one includes the capture in pure water and an analysis by gas chromatography/flame ionisation detector. The third one uses the capture in pure water and the analysis of the formic acid by an ionic chromatography and of the other acids by gas chromatography. These methods have been applied in the case of vehicles' non-regulated pollutants research. An experiment design, combined specified fuels and analysis of the exhaust gazes, has been applied on a spark ignition engine. These tests proved several qualitative and quantitative correlations between the composition of the fuel and the emitted pollutants. Precursors of hydrocarbons, aldehydes, ketones, alcohols and organic acids have been found. These results show that aromatics and cyclohexane contribute for the benzene's formation, 1-hexene and cyclohexane for the 1,3 butadiene's, aromatics are the precursors of the propionic acid and o­ xylene of the butyric acid

Les nouvelles methodes de reduction par analyse mathematique du mecanisme cinetique detaille, considere comme un systeme dynamique, permettent de proposer de nouvelles voies pour diminuer la dimension des schemas cinetiques. Il est necessaire de calculer un variete lente (une table numerique) correspondant a la dynamique lente du systeme chimique. Les varietes lentes etudiees sont construites a l'aide des methodes ildm (maas et pope) et ps (duchene et rouchon) et sont de dimension 1 ou 2 (une ou deux variables d'avancement). Le domaine de validite des schemas reduits est limite a un domaine de chimie haute temperature, t t#c. Dans le cas d'une combustion co/h2/n2-air, et pour des schemas reduits de dimension 2, on a t#c 750k. Deux variables d'avancement sont suffisantes pour estimer correctement la structure et la vitesse de flamme laminaire. Pour une combustion ch4-air, et pour des schemas reduits de dimension 2, on a t#c 1500k. Une augmentation du nombre de variables d'avancement est indispensable pour obtenir une bonne estimation de la vitesse de flamme laminaire. Ces conditions suggerent que les problemes d'allumage sont en dehors du domaine d'application des methodes ildm et ps. L'etude des differents mecanismes de formation des polluants montre que la contribution du mecanisme de zeldovich est dominante pour des configurations premelangees pauvres ou stchiometriques ( 1. 2) ou pour des configurations non-premelangees ou la temperature de l'air est elevee (t#a#i#r 1000k) et a haute pression (p 10 bars). Pour ces conditions, le modele mpkiva de formation de no (version ifp du code kiva) est correctement adapte aux besoins des calculs moteurs. Des ameliorations, par la mise en oeuvre de schemas cinetiques reduits plus precis, sont cependant possibles. On presente une nouvelle formulation pour l'estimation de la formation de no basee sur le mecanisme de zeldovich et la mise en oeuvre d'un schema reduit ps de dimension 2.

Le procédé à boues granulaires aérobie constitue une technologie prometteuse pour le traitement des pollutions azotées mais son application industrielle nécessite de comprendre certains verrous scientifiques de façon à optimiser les conditions de fonctionnement notamment en minimisant les besoins énergétiques. La structure spécifique des granules aérobies génère naturellement des limitations au transfert des polluants et une organisation spatiale beaucoup plus hétérogène que dans les flocs. Les bactéries autotrophes et hétérotrophes sont alors en interaction ou en compétition. Ainsi l’objectif de ce travail est, au travers de deux études expérimentales, de mieux comprendre les interactions entre la croissance/respiration en anoxie/aérobie et la structuration des boues granulaires ainsi que leurs performances pour l’élimination de l’azote. Dans la première expérience, deux réacteurs SBR sont étudiés parallèlement en maintenant une concentration en oxygène de 1,8±0,8 mg L-1. Un seul des deux réacteurs reçoit une charge en nitrate (50-200 mg N L-1). Dans le réacteur alimenté en nitrate les agrégats présentent des propriétés très proches de celles des granules aérobies alors que le système de référence purement aérobie présente des propriétés de décantation plus comparables à celles des biomasses floculées. L’observation des cinétiques et des bilans azote montre que la dénitrification a lieu à l’intérieur des agrégats dans des zones internes où l’oxygène est très probablement limitant du fait des fortes activités spécifiques des agrégats microbiens et de la densification de ces agrégats. Un modèle mathématique développé sous AQUASIM® permet de décrire les gradients de concentrations dans les granules (1 dimension) et l’évolution des espèces au cours du temps dans le réacteur. Ce modèle intégrant les phénomènes de respiration/croissance/stockage des espèces hétérotrophes en aérobie et en anoxie a permis de décrire l’effet des nitrates sur la croissance hétérotrophe. Non seulement le profil de biomasse active montre une croissance plus en profondeur mais ceci génère également plus de stockage de composés de réserve. Enfin le modèle traduit le fait que la croissance plus en profondeur (générée par la présence de nitrates) constitue un moyen de mieux protéger la biomasse active du détachement par érosion. Dans la deuxième expérience, deux réacteurs identiques de type «air-lift » sont opérés avec des stratégies d’aération différentes : dans le premier un débit d’air relativement modéré (SAV=0,6 cm s-1) et une alternance anoxie/aérobie sont imposés (un complément en nitrate est maintenu pour éviter l’anaérobie), alors que dans le deuxième réacteur le débit d’air est élevé (SAV= 2,83 cm s-1) et les conditions principalement aérobies. Les résultats démontrent que l’alternance entre des conditions d’excès « anoxie » et de famine « aérobie » permettent de favoriser le développement des granules aérobies (la taille des granules est entre 500-1000 Bm) et la stabilisation des performances (nitrification en particulier). La caractérisation physique (taille et cohésion) des agrégats biologiques montre que les granules sont des agrégats microbiens dont la densité est plus élevée que celle des flocs et dont la cohésion est suffisante pour que leur taille ne soit pas calibrée par l’échelle de la turbulence ; la formation des granules est caractérisée par plusieurs étapes : une phase de densification, une phase de croissance avec érosion (distribution bimodale), puis une phase de croissance et de maturation
Aerobic granular sludge process is a feasible technology for the treatment of nitrogen pollution, but some key points need to be further understood in order to optimize the operational conditions for its industrial application, especially considering the minimization of energy requirements. The special structure of aerobic granules generates naturally the pollutants transfer limit within granules. The spatial organization is much more heterogeneous than that in the flocs. The autotrophic bacteria and heterotrophic bacteria are interacting or competing. Thus the goal of this work is, in two experimental studies, to better understand the interactions between the growth / respiration under the anoxic/aerobic conditions and the structure of granular sludge as well as their performance for nitrogen removal. In the first experiment, two parallel SBR reactors are installed maintaining a dissolved oxygen concentration of 1. 8±0. 8 mg L-1. Nitrate (50-200 mg N L-1) was only added in the influent of one reactor, in which the aggregates properties were comparable to aerobic granules, while the aggregates properties in the other reactor were more traditional (floc-like). The kinetic observation and nitrogen measurement show that denitrification occurs within the aggregates where the DO is probably limited because of high specific biological activities and the density of biological aggregates. A developing mathematical model by the software tool AQUASIM® allows describing the concentration gradients of substrates in the granules (1 dimension) and the evolution of biological species in the reactor. This model including the phenomena of respiration / growth / storage of heterotrophic species in aerobic and anoxic conditions helps to describe the effect of nitrate on the heterotrophic growth. Not only the profile of active biomass shows a growth in more depth but also generates more storage compounds. Finally, this model reveals that heterotrophic growth in more depth (generated by the presence of nitrate) protect well the active biomass to avoid the detachment by erosion. In the second experiment, two airlift reactors worked on the different aeration strategies: a relatively moderate air flow rate (SAV = 0. 6 cm s-1) and alternating anoxic / aerobic conditions are applied in the first reactor (additional nitrate is maintained to avoid anaerobic condition), whereas a high air flow rate (SAV = 2. 83 cm s-1) and strictly aerobic conditions maintain in the second reactor. The results show that the alternating anoxic feast / aerobic famine conditions encourage the formation of aerobic granules (the size is between 500-1000 Bm) and the stabilization of nitrification performance. The aggregates strength test shows that the density of aerobic granules is higher than the flocs. The size of aerobic granules is not calibrated by the Kolmogorov micro-scale. The formation of granules is characterized by several stages: a stage of densification, an expansion phase with particles erosion (bimodal distribution), then a growth phase and a maturation

En raison de la raréfaction des combustibles fossiles et des enjeux climatiques, les technologies neutres en CO2 doivent être basées principalement sur des sources d'énergie renouvelables et doivent se substituer progressivement aux combustibles fossiles. Le biogaz et les bio-huiles font partie des sources d'énergie renouvelables sur lesquelles se porte l'attention dans le monde entier en raison de leur utilisation directe avec peu de modifications puisque leurs propriétés sont proches de celles du gaz naturel et du pétrole. Afin d'utiliser les options technologiques les plus prometteuses, des efforts accrus au niveau de la recherche fondamentale et appliquée sont nécessaires. Cette thèse vise à mieux comprendre la formation de polluants, en particulier les NOx lors de la combustion de biogaz et de bio-huiles à la fois par des études expérimentales et des simulations numériques. La chimie de combustion du biogaz et des bio-huiles en phase gazeuse est encore relativement méconnue. La constitution d'une base de données expérimentale comprenant l'identification des produits et intermédiaires formés permettra une meilleure compréhension des réactions chimiques mises en jeu. L'objectif sera ensuite de développer et de valider des modèles cinétiques détaillés capables de reproduire la combustion de composés modèles des biogaz et des bio-huiles. L'étude de l'oxydation et de la pyrolyse de ces composés modèles a été réalisée en utilisant à la fois un réacteur parfaitement agité et des réacteurs pistons sur une large gamme de températures (jusqu'à 2073 K). Différentes méthodes ont été mises en œuvre au cours de cette thèse afin d'analyser une large gamme de composés. Les méthodes d'analyse utilisées pour cette thèse sont la chromatographie en phase gazeuse (GC), la spectrométrie de masse en ligne (MS), l'analyse des NOx par chimiluminescence et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Les composés modèles étudiés lors de cette thèse sont NH3, NH3/CH4, NH3/H2, H2S, H2S/CH4 dans le cas du biogaz et le pyrrole, l’éthylène glycol et le propylène glycol dans le cas des bio huiles. Une étude complémentaire de la formation de NOx lors de l'oxydation de CH4 et de l'éthylène en présence d’air a été réalisée. Pour la plupart de ces réactifs, les résultats expérimentaux ont été utilisés pour développer et valider un modèle cinétique, en particulier en collaboration avec Politecnico di Milano pour les carburants azotés et soufrés. Ces modèles ont ensuite été utilisés pour étudier les voies de décomposition des espèces étudiées
Due to the depletion of fossil fuels and climate warnings, CO2 neutral technologies must be based primarily on renewable energy sources and must increasingly replace fossil fuels. Biogas and bio-oils are one of the renewable energy sources that are gaining attention globally due to their direct applicability without any modification, since their properties are similar to those of natural gas and petroleum. In order to use the most promising technology options, increased efforts in basic and applied research are needed. This thesis aims at obtaining a better understanding of the formation of pollutants, in particular NOx during biogas and biofuel combustion by means of both an experimental study and numerical simulations. The combustion chemistry of biogas and bio-oils in the gas phase is still relatively unknown. The establishment of an experimental database including the identification of the products and intermediates formed will allow a better understanding of the chemical reactions involved. The objective will then be to develop and validate detailed kinetic models able of reproducing the combustion of biogas and bio-oil surrogates. The study of fuel oxidation and pyrolysis was carried out using both a jet-stirred reactor and flow tube reactors over a wide range of temperature conditions (up to 2073 K). Different methods were implemented during this thesis in order to analyze the large number of intermediates. The analysis methods used for this thesis are Gas Chromatography (GC), Online-Mass Spectrometry (MS), NOx analyzer by chemiluminescence, and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The thesis allowed the study the oxidation and pyrolysis of different fuels, from biogas surrogates (NH3, NH3/CH4, NH3/H2, H2S, H2S/CH4) to bio-oil surrogates (pyrrole, ethylene glycol, propylene glycol). The study of the formation of NOx during the oxidation of CH4 and ethylene in the presence of air was also investigated during my PhD. For most of these reactants, the experimental results were used to develop and validate a kinetic model, especially with Politecnico di Milano for nitrogen and sulfur containing fuels. These models were then used to study the decomposition pathways of the species studied