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Thèse

Modélisation, estimation et commande de procédés de digestion anaérobie en vue de l’optimisation de la production de biohydrogène

Résumé : Au cours de ce travail, une étude bibliographique a été effectuée sur la problématique de la production de l'hydrogène et sur divers aspects de l'Automatique: modélisation, estimation et commande. Elle a été complétée par un article de synthèse sur les procédés de production de biogaz. Nous avons souligné qu'actuellement, il y avait une sous-production de biogaz estimée entre 25 et 40%. L'optimisation de ces procédés doit donc accroître leur rentabilité et éviter leur dépendance vis-à-vis des politiques de prix de rachat des bioénergies. Par ailleurs, un comparatif technico-économique a démontré l'avantage du procédé en deux étapes (H2+CH4) par rapport au procédé produisant uniquement du méthane. A partir de données expérimentales obtenues sur mélasses industrielles, une matrice de pseudostœchiométrie de la production d'hydrogène a été déterminée à l'aide d'une analyse en composantes principales (ACP) des flux de métabolites. Les coefficients de la matrice ont été estimés avec une optimisation non-linéaire garantissant des vitesses de réaction positives. Cette méthode utilise les vecteurs propres de l'ACP et un algorithme de programmation quadratique séquentielle. Nous avons ensuite proposé et validé un modèle dynamique basé sur cette matrice de pseudo-stœchiométrie. Les coefficients, dépendants du pH, ont été re-estimés autour d'un pH de 5,5 et des valeurs très proches des valeurs théoriques ont été obtenues. La validation du modèle a également été réalisée sur des données issues de la littérature. Finalement, l'optimisation de la production d'hydrogène a été possible en utilisant une loi de commande prédictive à l'aide d'observateurs asymptotiques et d'un observateur d'entrée. Ces observateurs généraient les conditions initiales pour faire les prédictions sur une fenêtre glissante de 3,5 h. Ce faisant, nous avons presque doublé la production d'hydrogène en passant de 360 à 630 ml-H2.h-1 tout en garantissant un rendement de conversion du substrat supérieur à 95%.
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Déposant : Migration Prodinra <>
Soumis le : samedi 6 juin 2020 - 23:05:07
Dernière modification le : jeudi 2 juillet 2020 - 14:21:52

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  • HAL Id : tel-02824841, version 1
  • PRODINRA : 27828

Citation

Cesar Arturo Aceves Lara. Modélisation, estimation et commande de procédés de digestion anaérobie en vue de l’optimisation de la production de biohydrogène. Sciences du Vivant [q-bio]. Université Montpellier 2 (Sciences et Techniques), 2007. Français. ⟨tel-02824841⟩

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