Dans ce travail, on utilise un MEGC statique pour aborder l'impact du développement des biocarburants sur la croissance économique et sociale au Sénégal. Notre choix d’utiliser un modèle d’équilibre général calculable (MEGC) pour cette étude se justifie par le fait qu’ils sont de nos jours des modèles macroéconomiques particulièrement adaptés à l’étude de politiques structurelles à moyen ou long terme. Le modèle a été développé sur la base du modèle EXTER issu de deux matrices légèrement différentes : l’une reflétant l’économie réelle du Sénégal de 2011 et mise à jour pour 2014 et l’autre étant une matrice hypothétique intégrant les données sur les agrocarburants obtenues à partir des calculs de l’auteure. Le modèle met en exergue les spécificités de l’intégration de ce secteur dans l’économie sénégalaise. Il met plus l’accent sur les secteurs énergivores vu que l’objectif principal étant la réduction de la dépendance énergétique du pays. Deux simulations sont réalisées afin d'effectuer cette analyse : une hausse de l’offre de travail et une subvention accordée aux secteurs des biocarburants comme première simulation et la deuxième simulation reprend la première simulation en y ajoutant une hausse du prix des importations des produits pétroliers. Ainsi, par les mécanismes d’équilibre général, les résultats nous montrent une évolution des agrégats macroéconomiques dans leur ensemble dans les deux simulations. Cependant, sauf dans certains secteurs, en généralité, l’intégration des agrocarburants et leur exploitation avantage beaucoup le pays sur presque tous les secteurs de l’économie.

Thesis--Technology--Turku--Åbo akademi, 2006. / Bibliogr. p. V, 53-57. Annexes, 79 p.

Ce projet s’insère dans la tendance qui veut souligner la pertinence des microalgues parmi les solutions prometteuses au niveau environnemental et économique pour la fabrication de biocarburants. Cette recherche souhaite répondre à la demande de l’industrie qui est toujours à la recherche de méthodes de traitement des eaux usées peu coûteuses. La faisabilité d’utiliser des eaux usées industrielles très contaminées en composés aromatiques divers comme substrat de culture a été évaluée avec des espèces de microalgues vertes d’eau douce. Afin de jauger la faisabilité, le projet a été divisé en plusieurs sous-objectifs qui ont permis de sélectionner une souche de microalgues prometteuse et d’estimer la toxicité du phénol présent dans l’eau sur les microorganismes. Après avoir sélectionné la souche la plus résistante à l’eau usée, soit Chlorella vulgaris (souche CPCC90), des essais de croissance dans différentes conditions ont été réalisés afin de pouvoir caractériser cette souche. Les conditions idéales de croissance pour CPCC90 sont à 20 °C et elle peut survivre jusqu’à des concentrations de 50 % d’eau usée dans le milieu. L’eau usée a toutefois un effet toxique important limitant l’utilisation dans le milieu à 30 % pour l’obtention de croissances comparables à ce qui est rapporté dans la littérature dans des conditions similaires. Dans ces conditions et avec un éclairage important, une concentration de biomasse de 0,84 g/L a pu être obtenu. Les souches de Chlorella testées ont présenté un potentiel de croissance prometteur dans ces eaux, mais la toxicité de ces dernières sur les microorganismes a grandement limité leur potentiel d’utilisation. Afin que l’eau usée puisse être utilisée comme substrat de culture, il faudrait veiller à réduire sa toxicité par un traitement préalable ou de travailler avec des microorganismes adaptés à ces types de contaminants. De plus, il serait essentiel de complémenter le milieu avec des sources de phosphore et d’azote à faibles coûts. Cette recherche vient complémenter la littérature sur l’utilisation de l’espèce Chlorella en eaux usées pour la production de biocarburants de 3e génération.

Thèse de doctorat : Génie des procédés et des produits : INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

En France, la consommation d'énergie finale de bioénergies a crû de 35 % lors de la dernière décennie pour atteindre une part de 8,1 % de la demande finale en 2012. Leur développement a été incité car elles sont une source d'énergie renouvelable, elles permettent de réduire la dépendance aux importations d'énergies fossiles et de diminuer les émissions de gaz à effet de serre (GES). Elles sont aussi un moyen de dynamiser les secteurs agricoles et sylvicoles et de maintenir et de créer des emplois non délocalisables.Mais ce développement est soumis à des incertitudes : compétitivité économique vis-à-vis des ressources fossiles et d'autres alternatives renouvelables, disponibilité de la biomasse, choix technologiques, et mécanismes incitatifs. De plus, il est confronté à des controverses. L'accroissement de la demande en ressources biomasse a créé de la tension sur leurs prix et menacé les usages existants, comme le secteur des panneaux bois pour la construction au niveau français et le secteur de l'alimentation à l'échelle mondiale. Leur bénéfice environnemental a aussi été remis en cause, en termes d'émissions de particules fines pour la valorisation chaleur et électricité et en termes d'émissions de GES pour les biocarburants. De nouveaux procédés de valorisation, ne suscitant pas ces controverses, pourraient être privilégiés par le législateur au détriment des procédés actuels.Le but de cette thèse est de baliser un certain nombre de ces incertitudes afin de proposer des stratégies technologique et réglementaire pour les filières bioénergies françaises. Pour cela, nous avons développé un modèle de prospective qui décrit de façon détaillée le secteur des bioénergies et ses technologies de conversion actuelles et futures. Il est basé sur un paradigme d'optimisation qui permet de calculer les trajectoires technologiques de moindre coût, de 2010 à 2050, selon un grand nombre de contraintes qui représentent les spécificités du secteur : disponibilité et coût des ressources, paramètres techniques, économiques et environnementaux des procédés de conversion, etc.Dans une première partie, la démarche prospective est décrite. Elle consiste à analyser dans le détail les filières bioénergies : leur structure actuelle, les points de controverse et les systèmes techniques prometteurs, puis à développer un modèle de réflexion prospective basé sur ces données.Quatre questions d'intérêt stratégique pour la filière sont discutées dans la suite du document. Premièrement, la question du niveau de la demande à laquelle pourrait répondre le secteur selon deux scénarios contrastés de disponibilité de ressources métropolitaines est envisagée. Les trajectoires technologiques sont aussi analysées. Deuxièmement, l'impact d'une évolution du contexte réglementaire ainsi que les bénéfices environnementaux des biocarburants sont appréhendés. La troisième question est celle de l'impact de l'essor de la chimie du végétal sur les bioénergies. Enfin, les stratégies technologiques des biocarburants sont étudiées à l'aide d'une méthode Monte Carlo afin de comprendre les conditions du déploiement des diverses technologies disponibles. / French bioenergy consumption increased by 35 % over the last decade. It reached an 8.1% share in final energy demand by 2012. Bioenergy has been fostered for its many benefits as it is a renewable energy source that increases energy supply independence and that reduces greenhouse gases (GHG) emissions. This sector also maintains and provides job at local level and promotes agricultural and forestry economic development.But the sustainability of this development is now subject to uncertainties: economic performance in comparison to fossil fuels, biomass availability, technological choices, and level of incentives. In addition, it faces several controversial points. Firstly, rise in global biomass demand has implied a rise in prices and it has threatened existing uses, such as wood panel manufacturing in the French building sector and food supply at a world scale. Secondly, environmental performance has been criticized: biomass combustion could emit fine particulate matter and GHG emissions of current biofuel processes may be higher than initially assessed. Consequently, new bioenergy pathways, avoiding these controversies, could be promoted by the policy maker.This PhD thesis aims at assessing these uncertainties to elaborate technological and regulatory strategies for French bioenergy sector. So, we created a prospective model which precisely describes this sector and its current and future conversion pathways. It relies on linear programming optimization paradigm that calculates least cost technological trajectories, from 2010 to 2050. Bioenergy sector is modelled by a large number of constraints: availability and cost of biomass, technical, economic and environmental parameters of transformation processes, etc.In the first part, we describe the prospective approach. It consists in analysing precisely bioenergy pathways: the current structure, the controversial points and the promising processes. Then, we explicit the conception of the prospective model: its data and its assumptions.In the second part, four main strategic points of bioenergy sector are discussed. Firstly, we assess the level of demand that could be fulfilled according to two contrasting scenarios of French biomass availability. Technological mix is then analysed. Secondly, we investigate the consequences of a change in biofuel regulatory context and a reconsideration of their environmental benefits. Thirdly, bio-based chemistry development impact on bioenergy production is evaluated. Finally, biofuel technological strategies are studied with a Monte Carlo approach to enhance the comprehension of the economic and environmental conditions of technology deployment.

La biométhanisation est une biotechnologie qui exploite la capacité des consortiums bactériens anaérobie afin de solubiliser, dégrader et produire une grande quantité de biogaz à partir d’une grande variété de matière organique. Ce biogaz contient une concentration en méthane, laquelle confère un très grand pouvoir calorifique au biogaz pouvant être utilisé dans différents [i.e. différentes] applications (biocarburants, cogénération, trigénération etc.). La biométhanisation en milieu contrôlé assure l’hygiénisation de la matière organique tout en profitant du biogaz produit afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre, et d’éviter les émissions d’odeurs nauséabondes pouvant affecter la population entourant le site d’exploitation. En Europe, la méthanisation est répandue, dû aux politiques européennes qui ont introduit certaines réglementations en faveur de la méthanisation comme une technologie valable pour la production de l’énergie électrique à un prix compétitif. Ceci s’avère possible car, en Europe à la différence du Québec, l’électricité s’avère plus coûteuse. Au Québec, il existe différents projets de biométhanisation en cours. Le gouvernement a disposé de 650M$ dollars pour le développement de la méthanisation et du compostage afin de stimuler et chercher des alternatives de gestion des déchets moins nuisibles à l’environnement. Ce mémoire couvre les aspects techno-économiques et énergétiques de la gestion des substrats organiques putrescibles traités par un procédé de digestion anaerobie (biométhanisation) dans le contexte des Iles-de-la-Madeleine (ÎdM) en considérant un système de valorisation énergétique par cogénération (production d’énergie électrique et thermique). Cette étude est élaborée afin de traiter ~7 900 tonnes de matières organiques putrescibles (résidus de la collecte municipale, résidus de l’industrie de transformation de la mer et la boue de fosses septiques) provenant de la municipalité des ÎdM. Pour ce faire, ont été considérés 100%, 50% et 0% de l’apport actuel en matière [i.e. matières] putrescibles de l’industrie des pêches divisées en différents scénarios. Ces scénarios sont comparés d’un point vu [i.e. de vue] technicoéconomique et énergétique à l’aide du logiciel MATTEUS développé par Hydro-Québec afin de suggérer le meilleur procédé intégré de gestion des MR. dans le contexte des ÎdM. La technologie de méthanisation choisie dépendra de la biodégradabilité des déchets, ainsi que la composition et l’homogénéité de ces derniers. La technologie choisie repose sur un procédé de méthanisation à voie humide opéré en continu dans un digesteur infiniment mélangé en condition mésophile. Ce système fonctionne à une siccité du mélange des substrats admise au digesteur inférieure à 15%, ce qui justifie l’approche. À titre indicatif, le scénario traitant 100% d’apports de matières résiduelles (~7 900 tonnes de matières organiques/an) génère une production de méthane d’environ ~176 0 0 0 Nm³/an. Les résultats obtenus à partir des modélisations faites démontrent que le biogaz produit par la biométhanisation de ces déchets pourrait alimenter un groupe électrogène d’une puissance se situant entre 59 et 90 kWe dont le surplus de l’électricité pourrait être vendu. L’estimation de l’investissement nécessaire pour l’implantation d’un procédé de biométhanisation aux ÎdM varie entre 1.3 et 1.9 million de dollars selon le scénario considéré. Selon l’hypothèse d’une subvention du 67% du coût total de l’installation et d’un financement de 33% du coût total, à 4,58% d’intérêt amorti sur une période de quinze ans, le sommaire des dépenses annuelles incluant la main d’oeuvre, la maintenance et le remboursement du capital s’élève entre 124 000 et 144 000 $/an. Le scénario 100% qui gère les trois types d’intrants issus de la municipalité pour faire de la valorisation sous forme de cogénération de chaleur et d’électricité obtient le meilleur résultat économique avec un bilan annuel positif de 103 786 $/an (ce qui correspond à 8,29$/habitant.an). Afin de diminuer le coût de gestion de MR, la municipalité pourrait évaluer la possibilité d’utiliser le biogaz produit plus la matière résultante du compostage par un couplage de technologie (gazéification ou une autre) pour partager les coûts avec leurs partenaires et profiter du biogaz produit. En plus, dans ce projet, l’énergie thermique n’a pas été valorisée, ce qui représente une ressource possédant un potentiel économique éventuel pouvant être utilisé si des entreprises viennent se construire près de la source.

Les microalgues sont souvent considérées comme de potentielles candidates pour la production d'énergie. Cependant, le lien entre l'énergie contenue dans la biomasse et l'énergie nécessaire pour cultiver les microalgues, en particulier pour agiter la culture, est complexe. Le mélange a un effet direct sur la photosynthèse car il affecte la façon dont les cellules sont successivement transportées entre la lumière et les zones sombres. En particulier, l'hydrodynamique module la fréquence à laquelle la lumière est perçue par les cellules. Dans cette thèse nous avons étudié la réponse du processus de photosynthèse à divers signaux lumineux. Tout d'abord, l'effet de cycles lumière-obscurité a été étudié à l’aide d'un modèle mécaniste de photosynthèse et de croissance. Il a été montré que l'augmentation de la fréquence lumineuse augmente l'efficacité photosynthétique. Ensuite, nous avons développé un modèle de photoacclimatation, en supposant à la fois un changement dans le nombre et la section des photosystèmes. Les concepts proposés ont ensuite été validés expérimentalement. Un dispositif à base de LED a été développé et des cycles lumière-obscurité de fréquences variables ont été appliqués à Dunaliella Salina. Les résultats confirment les prédictions des modèles, comme la dynamique de photoacclimatation. Enfin, un modèle hydrodynamique 3D a été simulé pour un raceway. Cela a permis de reconstruire numériquement les trajectoires lagrangiennes de cellules, et donc d’évaluer le signal lumineux perçu par les microalgues. Ces trajectoires réalistes ont alors alimenté un modèle de photosynthèse et ont permis de comprendre l’effet du mélange sur l'efficacité photosynthétique. / Microalgae are often seen as a promising candidate to contribute to energy generation in the future. However, the link between the energy contained in the biomass and the required energy to grow the microalgae, especially to mix the culture, is complex. Mixing has a direct effect on photosynthesis since it affects the way cells are successively transported between light and dark zones, especially the hydrodynamics modulates the frequency at which light is percept by the cells. In this thesis the question of nonlinear response of the photosynthesis process to varying light signals at different time scales has been investigated. Firstly, the effect of light-dark cycle frequency on the response of a mechanistic model for photosynthesis and growth has been studied. It is shown that increasing the light supply frequency enhances photosynthetic efficiency. A model for photoacclimation has been developed assuming both a change in the number and the cross section of the photosystems. The proposed concepts have been experimentally validated using a self-developed LED device to expose the green algae Dunaliella Salina to light-dark cycles at different frequencies. The results support model hypotheses, i.e. mid-term photoacclimation depends on the average light intensity. Finally, a 3D hydrodynamic model for a raceway type culturing device has been used to compute Lagrangian trajectories numerically. Based on the trajectories, time-dependent light signals for individual cells have been calculated. Using these light signals, a photosynthesis model was integrated in order to investigate the dependency of photosynthetic efficiency on hydrodynamic regime.

Parce que les ressources fossiles sont épuisables par définition, le carbone nécessaire à la production d'énergie et de matériaux pourrait provenir en grande partie de la biomasse lignocellulosique. Les procédés de fermentation sont capables de fournir une grande variété de produits d'intérêts capables de remplacer les synthons d'origine pétrolière. Cependant, en raison (i) de son caractère insoluble, (ii) de sa structure plus ou moins cristalline et (iii) de la nature des liaisons entre les maillons du polymère, la cellulose est un substrat carboné difficile à valoriser par voie biochimique/fermentaire seule. La pyrolyse rapide ou la liquéfaction de la cellulose sont principalement étudiées pour produire une bio-huile, qui serait valorisée par hydrotraitement catalytique en carburant ou en building blocks. Dans l'état de l'art actuel, les travaux à l'interface de ces deux domaines portant sur une conversion biochimique ou microbiologique de ces bio-huiles sont encore rares. L’objectif de cette thèse est de coupler un procédé de conversion thermochimique de la cellulose, pour la dépolymériser, à un procédé de transformation microbienne pour produire des solvants, des acides et des gaz (butanol, éthanol, acétone, acide acétique, acide butyrique, acide lactique, hydrogène) qui suscitent un fort intérêt dans l’industrie des carburants ou de la chimie verte. Pour ce faire, le bois de hêtre a été fractionné par les méthodes organosolv et chlorite/acide (SC/AA) afin de récupérer une pâte riche en cellulose. Des procédés de liquéfaction hydrothermale et de pyrolyse rapide ont été utilisés pour obtenir des sucres qui ont été finalement transformés par fermentation en synthons. De nombreuses méthodes analytiques ont été développées pour la caractérisation des produits issus de chaque étape du procédé. Enfin, un modèle du procédé utilisant le logiciel commercial Aspen Plus® a été développé pour établir les bilans de matière et énergie du procédé intégré : du fractionnement du bois, puis la liquéfaction de la fraction cellulosique et à la fermentation des bio-huiles / Because fossil resources are exhaustible by definition, the carbon needed for energy and materials production could be obtained from lignocellulosic biomass. Fermentation processes are able to provide a wide variety of interesting products that can replace the crude oil based "building blocks". However, the abundance of lignocellulosic biomass in the environment contrasts with its very low bioavailability. Indeed, because of (i) its insoluble nature, (ii) its more or less crystalline structure and (iii) the nature of the bonds between the polymer fibers, cellulose is a carbon substrate difficult to valorize by biochemical/fermentation processes alone. Fast pyrolysis or liquefaction of cellulose are mainly studied to produce a bio-oil, which would be upgraded by catalytic hydrotreatment into fuels or building blocks. In the current state of the art, studies at the interface of these two fields involving a biochemical or microbiological conversion of these bio-oils are still rare. The aim of this thesis is the coupling of a thermochemical conversion process of cellulose, to depolymerize it, to a microbial transformation process to produce solvents, acids and gases (butanol, ethanol, acetone, acetic acid, butyric acid, lactic acid, hydrogen) that are of great interest for the fuel or green chemistry industry. To do this, beech wood was fractionated by organosolv and chlorite / acid (SC / AA) methods in order to recover a cellulose-rich pulp. Hydrothermal liquefaction and fast pyrolysis processes were used to obtain sugars that were transformed into building blocks by fermentation. Many analytical methods have been developed for the characterization of products from each step of the process. Finally, a model of the process using the commercial software Aspen Plus® was developed to establish mass and energy balances of the integrated process including: the fractionation of the wood, then the liquefaction of the cellulosic fraction and the fermentation of bio-oils

Une voie possible pour la valorisation des liquéfiats de biomasse lignocellulosique comme carburants pourrait être l'hydrotraitement en mélange avec des coupes pétrolières. L'étude des réactions d'hydrodéoxygénation et d'hydrodésulfuration est alors essentielle.<br /><br />Tout d'abord, le travail de thèse a consisté à hydrotraiter un gazole additivé avec différents composés oxygénés modèles. L'influence de l'eau, du CO et du CO2 a aussi été étudiée ce qui a permis de distinguer l'impact des composés oxygénés de celui de leurs produits de réaction.<br /><br />Par la suite, une approche complémentaire a aussi été proposée en utilisant cette fois-ci les fractions d'une huile de pyrolyse mélangées avec le gazole. La mise au point d'une méthode de fractionnement par nanofiltration a été nécessaire et a permis, entre autres, de caractériser de manière plus détaillée cette huile. L'hydrotraitement d'un gazole additivé avec une des fractions obtenues a finalement permis de valider les résultats de la première approche.

Cette thèse porte sur l'analyse des activités du pôle de compétitivité Industrie et Agro-Ressources (IAR) face aux enjeux du développement durable. Implanté depuis 2005 au sein des régions Picardie et Champagne-Ardenne, ce pôle soutient des projets innovants de valorisation d'agro-ressources par l'industrie. Notre démarche repose sur une analyse des défis auxquels le développement durable cherche à répondre, mettant en perspective la position de l'agriculture et des agro-industries. Nous nous appuyons également sur les apports de plusieurs approches méthodologiques d'analyse de la durabilité, en particulier la construction et l'usage des indicateurs de développement durable. Ces travaux ont abouti au développement d'IDDAgro, méthodologie d'aide à la décision dédiée à l'évaluation des projets soutenus par le pôle IAR au regard des enjeux du développement durable. Cette grille d'indicateurs de développement durable repose sur l'évaluation des impacts potentiels du cycle de vie des projets agro-industriels. Notre démarche a été validée par le test d'IDDAgro sur des cas réels. L'accès aux informations pour l'évaluation de la durabilité a constitué le principal obstacle à ces travaux, en particulier pour l'application de notre approche à l'étude de la production d'éthanol d'un site partenaire du pôle, pour laquelle une étude bibliographique a été réalisée. L'ensemble de ces résultats nous permet finalement de soumettre au pôle IAR des propositions visant à améliorer l'intégration des enjeux du développement durable dans ses activités.