Les gaz de synthèse (Syngas) sont reconnus comme sources d'énergie viables, en particulier pour la production d'électricité. Lors de cette étude, trois compositions de syngas ont été retenues. Elles sont représentatives de gaz issus de la gazéification de la biomasse forestière. Leur potentiel dans des systèmes de production d'énergie utilisant un Moteur à Combustion Interne (MCI) a été étudié. Leur vitesse de flamme en régime laminaire a été déterminée à partir de visualisation par strioscopie. Les effets du taux d'étirement ont été quantifiés au travers de la détermination du nombre de Karlovitz et de Markstein. En raison des lacunes de la littérature sur les caractéristiques de combustion de ces syngaz, la méthode de combustion sphérique a été utilisée pour déterminer la vitesse de flamme sur un domaine de pression de 1 à 20 bars. Ces résultats ont ensuite été utilisés dans un code de simulation multi-zones prenant en compte les transferts de chaleur aux parois afin d'estimer la distance de coincement. Une analyse en régime turbulent a été menée en Machine à Compression Rapide (MCR), machine capable de reproduire un cycle compression-détente d'un moteur à combustion interne. En général, les applications stationnaires de production électrique utilisent le gaz naturel comme carburant, mélange majoritairement constitué de méthane. Pour servir de référence à la comparaison des capacités des trois syngaz retenus, un mélange méthane-air a été testé également. Afin d'identifier les différents paramètres liés au fonctionnement de la MRC, en particulier les transferts de chaleur aux parois, des essais sans combustion ont été réalisées. Enfin un code de simulation du cycle d'un moteur à piston utilisant ces syngaz comme combustible a été développé. Sa validation a été réalisée en utilisant les données expérimentales disponibles dans la littérature concernant des mélanges hydrogène-air et méthane-air, et également à l'aide des données obtenues sur la MCR. Le modèle a finalement été utilisé pour déterminer les performances d'un moteur à piston fonctionnant avec ces sysngaz. Il a été observé que les compositions typiques de syngas, même avec des capacités calorifiques et la vitesse de flamme plus faibles, peuvent être utilisées pour les moteurs à allumage commandée et ceci à des vitesses de rotation élevées.

Le chenal algal à haut rendement (CAHR) est un procédé dépuration qui offre, en plus de lépuration des ces eaux usées, la production dune biomasse valorisable. Dans ce contexte, notre travail de thèse a porté essentiellement sur la gestion, la récupération et la valorisation de cette biomasse. Ainsi, dans un premier temps, nos travaux de recherche ont porté : dune part, sur le suivi par la technique de fluorescence variable de lactivité photosynthétique des microalgues au cours du processus épuratoire ; dautre part, sur lestimation de la biomasse par la technique de microscopie à épifluorescence et danalyse dimages. Les résultats obtenus ont prouvé lefficacité de ces deux techniques. Pour ce qui est de la récupération de la biomasse du chenal algal, on a dabord procédé, dans un premier temps, à déterminer les conditions dautofloculation des microalgues du CAHR ; par la suite on a effectué des essais de préconcentration de leffluent du chenal algal par filtration membranaire. Les résultats obtenus ont montré que cette technique est efficace quant à la récupération de la biomasse du CAHR. Les essais de décantation, centrifugation et flottation, réalisés sur le concentrat obtenu par filtration membranaire, ont montré, quant à eux, quil est préférable dutiliser la décantation comme technique pour récupérer la biomasse préconcentrée par filtration membranaire. Après la récupération de la biomasse du chenal algal, on a procédé à sa caractérisation en vue dévaluer son contenu en protéines, lipides, polysaccharides et pigments. Les résultats obtenus ont montré que la biomasse est très riche en pigments chlorophylliens et caroténoïdes ; par conséquent sa valorisation a été orientée vers la voie dextraction du Biogreen. Létude de faisabilité de la technique dextraction envisagée a été effectuée dans le cas du chenal algal en vraie grandeur de la station Essada de Marrakech. Le calcul économique a dégagé une marge bénéficiaire importante, ce qui pourrait, par la suite, contribuer à assurer léquilibre financier du chenal algal à haut rendement.

In kontinuierlichen Gärversuchen für unterschiedliche nachwachsende Rohstoffe in Mono- und Cofermentation wurden die Grenzen der Prozessstabilität ermittelt. Als Kennwert für die Optimierung und den direkten Vergleich der Gärversuche ist nur die Methangasproduktion in m3 Methan/(m3 Fermentervolumen* d) geeignet. In der Cofermentation der nachwachsenden Rohstoffe mit Rindergülle konnten Synergieeffekte nachgewiesen werden, die zu einem verbesserten anaeroben Abbau der Biomasse führten. Die Anwendung des zweistufigen Verfahrens auf die Vergärung von Gerstenkörnern führte zu keiner Verbesserung der Prozessstabilität und der Methangasproduktion. Die Vorausberechnung der Methangasausbeute mit Hilfe des Futterwertes führte nur zu einer qualitativen Vergleichbarkeit unterschiedlicher Substratklassen und gab nicht die tatsächliche Methangasausbeute im Vergärungsversuch wieder.

This work makes an attempt to explain the origin, features and potential applications of the elevation bias of the synthetic aperture radar interferometry (InSAR) datasets over areas covered by vegetation. The rapid development of radar-based remote sensing methods, such as synthetic aperture radar (SAR) and InSAR, has provided an alternative to the photogrammetry and LiDAR for determining the third dimension of topographic surfaces. The InSAR method has proved to be so effective and productive that it allowed, within eleven days of the space shuttle mission, for acquisition of data to develop a three-dimensional model of almost the entire land surface of our planet. This mission is known as the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). Scientists across the geosciences were able to access the great benefits of uniformity, high resolution and the most precise digital elevation model (DEM) of the Earth like never before for their a wide variety of scientific and practical inquiries. Unfortunately, InSAR elevations misrepresent the surface of the Earth in places where there is substantial vegetation cover. This is a systematic error of unknown, yet limited (by the vertical extension of vegetation) magnitude. Up to now, only a limited number of attempts to model this error source have been made. However, none offer a robust remedy, but rather partial or case-based solutions. More work in this area of research is needed as the number of airborne and space-based InSAR elevation models has been steadily increasing over the last few years, despite strong competition from LiDAR and optical methods. From another perspective, however, this elevation bias, termed here as the “biomass impenetrability”, creates a great opportunity to learn about the biomass. This may be achieved due to the fact that the impenetrability can be considered a collective response to a few factors originating in 3D space that encompass the outermost boundaries of vegetation. The biomass, presence in InSAR datasets or simply the biomass impenetrability, is the focus of this research. The report, presented in a sequence of sections, gradually introduces terminology, physical and mathematical fundamentals commonly used in describing the propagation of electromagnetic waves, including the Maxwell equations. The synthetic aperture radar (SAR) and InSAR as active remote sensing methods are summarised. In subsequent steps, the major InSAR data sources and data acquisition systems, past and present, are outlined. Various examples of the InSAR datasets, including the SRTM C- and X-band elevation products and INTERMAP Inc. IFSAR digital terrain/surface models (DTM/DSM), representing diverse test sites in the world are used to demonstrate the presence and/or magnitude of the biomass impenetrability in the context of different types of vegetation – usually forest. Also, results of investigations carried out by selected researchers on the elevation bias in InSAR datasets and their attempts at mathematical modelling are reviewed. In recent years, a few researchers have suggested that the magnitude of the biomass impenetrability is linked to gaps in the vegetation cover. Based on these hints, a mathematical model of the tree and the forest has been developed. Three types of gaps were identified; gaps in the landscape-scale forest areas (Type 1), e.g. forest fire scares and logging areas; a gap between three trees forming a triangle (Type 2), e.g. depending on the shape of tree crowns; and gaps within a tree itself (Type 3). Experiments have demonstrated that Type 1 gaps follow the power-law density distribution function. One of the most useful features of the power-law distributed phenomena is their scale-independent property. This property was also used to model Type 3 gaps (within the tree crown) by assuming that these gaps follow the same distribution as the Type 1 gaps. A hypothesis was formulated regarding the penetration depth of the radar waves within the canopy. It claims that the depth of penetration is simply related to the quantisation level of the radar backscattered signal. A higher level of bits per pixels allows for capturing weaker signals arriving from the lower levels of the tree crown. Assuming certain generic and simplified shapes of tree crowns including cone, paraboloid, sphere and spherical cap, it was possible to model analytically Type 2 gaps. The Monte Carlo simulation method was used to investigate relationships between the impenetrability and various configurations of a modelled forest. One of the most important findings is that impenetrability is largely explainable by the gaps between trees. A much less important role is played by the penetrability into the crown cover. Another important finding is that the impenetrability strongly correlates with the vegetation density. Using this feature, a method for vegetation density mapping called the mean maximum impenetrability (MMI) method is proposed. Unlike the traditional methods of forest inventories, the MMI method allows for a much more realistic inventory of vegetation cover, because it is able to capture an in situ or current situation on the ground, but not for areas that are nominally classified as a “forest-to-be”. The MMI method also allows for the mapping of landscape variation in the forest or vegetation density, which is a novel and exciting feature of the new 3D remote sensing (3DRS) technique. Besides the inventory-type applications, the MMI method can be used as a forest change detection method. For maximum effectiveness of the MMI method, an object-based change detection approach is preferred. A minimum requirement for the MMI method is a time-lapsed reference dataset in the form, for example, of an existing forest map of the area of interest, or a vegetation density map prepared using InSAR datasets. Preliminary tests aimed at finding a degree of correlation between the impenetrability and other types of passive and active remote sensing data sources, including TerraSAR-X, NDVI and PALSAR, proved that the method most sensitive to vegetation density was the Japanese PALSAR - L-band SAR system. Unfortunately, PALSAR backscattered signals become very noisy for impenetrability below 15 m. This means that PALSAR has severe limitations for low loadings of the biomass per unit area. The proposed applications of the InSAR data will remain indispensable wherever cloud cover obscures the sky in a persistent manner, which makes suitable optical data acquisition extremely time-consuming or nearly impossible. A limitation of the MMI method is due to the fact that the impenetrability is calculated using a reference DTM, which must be available beforehand. In many countries around the world, appropriate quality DTMs are still unavailable. A possible solution to this obstacle is to use a DEM that was derived using P-band InSAR elevations or LiDAR. It must be noted, however, that in many cases, two InSAR datasets separated by time of the same area are sufficient for forest change detection or similar applications.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences des agroressources : Toulouse, INPT : 1995. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 334 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Énergétique et transferts : Toulouse, INPT : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 118 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Science des agroressources : Toulouse, INPT : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 191 réf.

Thèse de doctorat : Génie des procédés : Ecole centrale de Paris : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 180 réf.

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