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Thèse

Modélisation de la diversité microbienne dans les procédés de digestion anaérobie

Résumé : Le XXIème siècle sera pour l’Homme le siècle de grands enjeux environnementaux tels que l’amélioration de l’accès à une eau potable, la lutte contre le réchauffement climatique et le développement de nouvelles sources d’énergie afin de substituer les énergies fossiles. Une source d’énergie renouvelable très prometteuse est la production de biogaz à partir de déchets organiques. De plus, une étude technico-économique des filières de production de méthane et de biohydrogène a permis de démontrer les avantages d’un procédé en deux étapes (H2+CH4) comparé à un procédé classique en une étape (CH4). Cependant, la viabilité économique des unités de production de biogaz dépend fortement des encouragements réalisés par les pouvoirs politiques en faveur de cette nouvelle source d’énergie. Il est donc nécessaire d’élaborer des méthodes d’optimisation de la production de biogaz pour améliorer la viabilité économique de ces procédés. Le suivi et le contrôle avancé des procédés est une méthode capable d’optimiser les performances et donc le gain économique des unités de production. Cette technique nécessite de concevoir des modèles mathématiques appropriés, intégrant les processus biologiques présents au sein du réacteur. En effet, les études expérimentales ont montré que la structure et la diversité des communautés microbiennes peuvent influencer le fonctionnement du réacteur, mais elles peuvent aussi être influencées par les conditions opératoires du procédé. Ainsi, les modèles mathématiques doivent décrire de façon plus détaillée la biodiversité de ces systèmes afin de mieux représenter les phénomènes existants. Notre étude a permis de mettre en évidence ces relations à travers le modèle ADM1 modifié, qui est capable de décrire la diversité microbienne entre les micro-organismes d’un même groupe fonctionnel. Le modèle développé a été utilisé pour estimer la relation entre les performances du réacteur et la structure des communautés microbiennes dans différentes conditions : utilisation de différentes configurations de réacteurs, différents substrats d’alimentation, différentes charges d’alimentation, en fonctionnement normal et en présence de perturbations. Etant donné que les systèmes industriels sont bien souvent plus contrôlables que les écosystèmes grandeur nature, et parce que les parallèles entre les environnements industriels et les autres écosystèmes existent, nous démontrons dans ce travail qu’il est possible de les utiliser afin d’élucider certaines interrogations de l’écologie encore non résolues.
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Soumis le : samedi 6 juin 2020 - 14:20:44
Dernière modification le : jeudi 2 juillet 2020 - 14:21:09

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  • HAL Id : tel-02816928, version 1
  • PRODINRA : 45369

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Ivan Dario Ramirez Rivas. Modélisation de la diversité microbienne dans les procédés de digestion anaérobie. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Montpellier 2 (Sciences et Techniques), 2008. Français. ⟨tel-02816928⟩

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