Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
Modélisation, estimation de digesteurs anaérobies pour la dépollution de déchets et la production d’énergie
Ou
Modelling, estimation of anaerobic digesters for waste treatment and energy production
dirigés par Madame Sihem TEBBANI et Monsieur Cellou KANTE
Cotutelle avec l’université « Université Gamal Abdel Nasser de Conakry » (GUINEE)
Soutenance prévue le jeudi 15 décembre 2022 à 9h00
Lieu : CentraleSupélec, 3 rue Joliot-Curie, 91192 Gif-sur-Yvette
Salle : Amphi I, bâtiment Eiffel
Lien de la visioconférence : https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_ZWU1ODEzNzUtYzA2My00ZjhkLWIxZTEtN2Q0MjU0NzBhNGZl%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%2261f3e3b8-9b52-433a-a4eb-c67334ce54d5%22%2c%22Oid%22%3a%224e9c7034-0492-4d03-aff7-d27a538a260e%22%7d
Composition du jury
M. Jérôme HARMAND INRAE-Narbonne Rapporteur
M. Binko Mamady TOURE Université de Nzérékoré Rapporteur
Mme Mariana TITICA Université de Nantes Examinatrice
M. Idrissa DIABY Université Gamal Abdel Nasser de Conakry Examinateur
Mme Sihem TEBBANI CentraleSupélec – Université Paris-Saclay Directrice de thèse
M. Cellou KANTE Institut Supérieur de Technologie de Mamou Co-directeur de thèse
M. Sette DIOP CNRS/Université Paris-Saclay Invité, encadrant
Mots-clés : Digestion anaérobie, Traitement de déchets organiques, Estimation, Dépollution, Modélisation, Méthanisation.
Résumé
Dans le contexte actuel de lutte contre le réchauffement climatique, le développement des énergies renouvelables représente un enjeu majeur. La digestion anaérobie apparaît comme une solution très prometteuse pour atteindre l’objectif de favoriser la production d’une énergie propre (le biogaz), tout en générant un engrais naturel et propre pour des débouchés en agriculture (le digestat). L’objectif final est d’optimiser ce procédé via une loi de pilotage via un système automatisé. Cependant, le procédé est complexe, incertain, faisant intervenir un grand nombre de bactéries et de composition chimique du substrat. Ainsi, les enjeux sont multiples pour atteindre les objectifs visés. Premièrement, il s’agit de mettre au point et de valider des modèles simples pour des phénomènes complexes ayant lieu au sein du procédé. Deuxièmement, il faut pallier au manque de capteurs physiques intrinsèque à la digestion anaérobie. Cet aspect est d’autant plus important qu’il représente un des verrous de l’exploitation industrielle de la digestion anaérobie dans le traitement de déchets. Enfin, il s’agit de mettre en place des lois de commande performantes et robustes pour optimiser le fonctionnement de ce procédé. Dans ces travaux de thèse, le cas d’un digesteur pilote à l’IST de Mamou (Guinée) a été étudié. Une première étape a consisté à caractériser la composition physico-chimique de différents déchets (animaux et déchets municipaux et industriels). Ensuite, un modèle mathématique a été déterminé à partir des données expérimentales obtenues sur le procédé pilote (modèle dit ADM1 et modèles réduits). Enfin, la conception d’un estimateur du taux de croissance des bactéries dans le digesteur a été proposée à partir des mesures du débit de biogaz produit.
Abstract
In the current context of the fight against global warming, the development of renewable energies represents a major challenge. Anaerobic digestion appears to be a very promising solution for achieving the objective of promoting the production of clean energy (biogas), while generating a natural and clean fertiliser for agricultural use (digestate). The final objective is to optimize this process by means of an automated system. However, the process is complex, uncertain, involving a large number of bacteria and chemical composition of the substrate. Thus, there are multiple challenges to achieve the objectives. Firstly, it is necessary to develop and validate simple models for the complex phenomena occurring within the process. Secondly, the lack of physical sensors intrinsic to anaerobic digestion must be overcome. This aspect is all the more important as it represents one of the barriers to the industrial exploitation of anaerobic digestion in waste treatment. Finally, it is necessary to set up efficient and robust control laws to optimize the operation of this process. In this thesis, the case of a pilot digester at the IST of Mamou (Guinea) was studied. The first step was to characterize the physico-chemical composition of different wastes (animal, municipal and industrial wastes). Then, a mathematical model was determined from the experimental data obtained on the pilot process (ADM1 model and reduced models). Finally, the design of an estimator for the growth rate of bacteria in the digester was proposed based on measurements of the biogas flow rate produced.
