Le séchage des boues d'épuration est un problème environnemental actuel, qui n'est pas suffisamment décrit dans la littérature. Par conséquent, ce travail représente une étude numérique des transferts de chaleur et de masse lors du séchage solaire des boues d’épuration. Cette boue est assimilée à un milieu poreux et exposée à un écoulement laminaire de convection forcée à l'intérieur d'un canal horizontal. Les transferts dans le canal et le milieu poreux sont décrits respectivement par les équations classiques de la convection forcée et par le modèle de Darcy-Brinkman-Forchheimer. Une méthode implicite aux différences finies est utilisée pour discrétiser le système d'équations différentielles régissant les transferts. Les systèmes algébriques obtenus sont résolus en utilisant les algorithmes de Gauss, Thomas et Gauss-Seidel. Afin de déterminer la vitesse de séchage, nous associons à ces équations un modèle de cinétique de séchage. Ce modèle est basé sur le concept de la courbe caractéristique. Nous avons particulièrement étudié les effets des conditions climatiques et des conditions relatives à la boue sur les évolutions spatio-temporelles des nombres caractéristiques des transferts ainsi que sur la cinétique de séchage. Le travail est complété par des simulations en utilisant des données météorologiques réelles de la région de Tataouine au sud de la Tunisie. Ces données ont subi un traitement statistique à l’aide de la méthode de Liu et Jordan afin de déterminer la journée type de chaque mois. L’étude de rentabilité du séchoir a montré que la période estivale est la période optimale pour le séchage. / The drying of sewage sludge is a current environmental problem, not sufficiently described in the literature. Hence, the aim of this work is a numerical study of heat and mass transfers during solar drying of residual sludge. This sludge is assimilated to a porous medium and exposed to a forced convection laminar flow within a horizontal channel. The transfers in the channel and the porous medium are respectively described by the classic equations of forced convection and the Darcy-Brinkman-Forchheimer model. The implicit finite difference method is used to discretize the governing differential equation system. The algebraic systems obtained are solved using the Gauss, Thomas and Gauss-Seidel algorithms. To determine the drying rate, we associate a drying kinetics model. This model is based on the concept of the characteristic curve. We particularly studied the effects of climatic conditions (temperature, velocity and relative humidity of the ambient air as well as the solar radiation intensity) and the conditions relating to the sludge on the spatio-temporal evolutions of the transfers characteristic numbers as well as on drying kinetics. This work is completed by simulations using meteorological data from the Tataouine region in southern Tunisia. These data were statistically processed using the Liu and Jordan method to determine the typical day of each month. The rentability study of the dryer show that the summer period is the optimum period for drying.

Les activités humaines produisent des eaux usées dont le traitement génère des boues d’épuration urbaines. Ces boues font l’objet de recherches visant à les transformer en produits à forte valeur ajoutée. Elles pourraient ainsi passer d’un statut de déchet fatal au statut de coproduit attendu à l’issue de l’épuration des eaux. Ce changement de paradigme a des conséquences sur l’évaluation environnementale par Analyse du Cycle de Vie (ACV) des produits « boue-sourcés ». La boue devient un coproduit attendu de la station de traitement des eaux et la charge environnementale liée à leur production doit pouvoir être répartie entre coproduits au moyen d’un facteur d’allocation. Cette thèse propose une construction mathématique de ce facteur d’allocation en combinant des paramètres « procédés » et « produits », intégrant de facto les relations causales entre conduite du procédé et obtention des produits, reflétant la réalité technologique du procédé. La résultante se présente sous la forme d’une matrice dont chaque élément associe, pour chaque donnée d’inventaire, un facteur d’allocation à chacun des coproduits générés. Appliquée à la production de fertilisants phosphatés boue-sourcés, l’ACV réalisée a permis de mettre en lumière la contribution majeure de l’étape de production par rapport aux étapes de traitement et valorisation de la boue. Cette méthodologie de construction d’un facteur d’allocation permet toutefois d’attribuer une charge environnementale à chacun des coproduits d’un système de production indivisible et peut également être utilisée de manière pertinente lors de l’évaluation environnementale des procédés de séparation de nature thermique, chimique ou physique. / Human activities produce wastewater that generates sludge, a waste recycled on agricultural soils or for energy recovery. Extensive research is currently undergone on sludge to develop processes that can convert it into products with high-added value. In this context, sludge could move from a fatal waste status to the status of an expected co-product of wastewater treatment. This paradigm shift has implications for the assessment of environmental impacts of "sludge-based" materials with Life Cycle Assessment. Indeed, sludge becomes an expected co-product from the wastewater treatment plant and the environmental burden of their production must be distributed among co-products by means of an allocation factor. This thesis aims at defining a mathematical construction of this allocation factor by combining process- and product-related parameters, integrating de facto the causal relationships between process operations and products generation and the technological reality of the process. The result is a matrix of which each element associates, for each inventory data, an allocation factor to each of the generated co-products. Applied to the production of sludge-based phosphate fertilizers, LCA highlights the major contribution of the production stage compared to the stages of treatment and recovery of the sludge. Nevertheless, the method developed within this thesis to allocate an environmental load to each co-products of an indivisible production system paves the way for a more coherent environmental assessment of waste-based products. This methodology can also be used effectively in the environmental assessment of thermal, chemical or physical separation processes.