L'objectif général du travail de recherche était l'amélioration de la compréhension de la réaction de dégradation photocatalytique de l’acide salicylique choisi comme polluant modèle. Un réacteur ouvert ayant un canal parallélépipédique, de largeur et de profondeur de l'ordre du millimètre, imprégné de catalyseur TiO₂ , a permis de caractériser la dégradation de l’acide salicylique en fonction des dimensions du canal, du débit, de la concentration en polluant et de l’intensité d'irradiation UV. La fraction dégradée d’acide salicylique diminue avec le débit, la concentration d’entrée et augmente avec l’intensité d’irradiation UV. Pour un temps de passage donné, la réduction de la profondeur et la largeur du microcanal, améliore l’efficacité de la dégradation. En effet, d'une manière générale, la vitesse de la réaction de dégradation est proportionnelle à la surface catalytique sur le volume réactionnel. Le rapport de la surface imprégnée sur le volume du microcanal est augmenté par la miniaturisation du canal ce qui entraine une meilleure dégradation. Un modèle basé sur le modèle de Langmuir-Hinshelwood et tenant compte du transfert de matière permet de rendre compte des résultats expérimentaux. Ce modèle met en évidence que la limitation de la réaction de dégradation par le transfert de matière est plus importante aux plus faibles débits (< 10 ml/h) et quand le canal devient plus profond. La simulation prédit des taux de conversion de l’ordre de 90 %, soit en agissant sur la géométrie (réacteur multicanaux, longueur totale des canaux de l’ordre du mètre), soit sur le procédé (réacteur à recyclage fermé) / The overall objective of the research work was to improve the understanding of the photocatalytic reaction of salicylic acid degradation chosen as model pollutant. An open reactor having a parallelepiped channel, of width and depth near millimetre size, coated with TiO₂ catalyst, was used to characterize the salicylic acid degradation in function of channel dimensions, flow rates, inlet pollutant concentrations and UV irradiation intensities. The degraded fraction of salicylic acid decreases with the flow rate, inlet concentration while it increases with UV irradiation intensity. For a given residence time, the reduction of the microchannel depth and width improve the degradation efficiency. Indeed, the reaction rate of degradation generally increases with the ratio of catalyst area on reaction volume. The ratio of coated area on microchannel volume is increased by miniaturization of the channel which leads to a larger degradation. A model based on the Langmuir-Hinshelwood approach which takes into account the mass-transfer account very well for the experimental results. This model highlights that reaction limitation by mass-transfer is larger at the lowest flows (< 10 mL/h) and when the channel becomes deeper. The simulation allows us to predict that conversion ratio of about 90%, can be reach by both acting on the geometry (multichannel reactor, total length of channels of the order of meter) or on the process (batch recirculation reactor)

Dans le cadre de la recherche de procédés d'absorption gaz-liquide intensifiés, cette étude vise au développement des contacteurs membranaires pour la capture du CO₂ en post combustion, comparativement aux colonnes garnies. Les contacteurs à membranes fibres creuses microporeuses permettent un transfert de matière élevé mais sont confrontés à des problèmes de mouillage entraînant une dégradation importante des performances dans le temps. Notre but est de concevoir des fibres composites constituées d'une structure microporeuse et d'une peau dense fine et fortement perméable au CO₂ afin d'établir une barrière au passage du liquide et de limiter la résistance au transfert de matière. Pour cela, nous avons sélectionné des polymères super vitreux comme le PTMSP et le Téflon AF2400 qui se caractérisent par une très forte perméabilité au CO₂ et une bonne compatibilité chimique avec la MEA (liquide d'absorption de référence). Les fibres composites ont été réalisées par un procédé de recouvrement conduisant à une faible épaisseur de peau dense (1 à 2 microns). Des modules à fibres composites ont été testés pour séparer un mélange CO₂/N2 avec une solution aqueuse de MEA. Les fibres composites présentent des efficacités de capture similaires à celles des fibres microporeuses mais assurent en plus le maintien des conditions de non mouillage. Des simulations, reposant sur une modélisation 2D du transfert de matière, ont permis de prédire les performances des contacteurs membranaires à fibres composites dans des conditions plus proches de la réalité industrielle et ont mis en évidence un facteur d’intensification pouvant aller jusqu’à 6 par rapport aux colonnes garnies / The present work aims to explore the intensification of gas-liquid absorption processes. This study is applied to post combustion CO₂ capture by means of membrane contactors in comparison to packed columns. Microporous hollow fiber membrane contactors lead to high mass transfer but wetting problems are likely to occur and result in tremendous deterioration in performances with time. Our objective is to develop composite hollow fibers based on a microporous structure and a thin dense layer highly permeable to CO₂, in order to create a real barrier to liquid penetration and to limit mass transfer resistance. Super glassy polymers as PTMSP and Teflon AF2400 were selected for their extremely high CO₂ permeability and their chemical resistance to MEA (reference absorption liquid). Composite hollow fibers were made by coating and the dense layers obtained are thin (1 to 2 microns). Composite hollow fiber membrane contactors were tested for the separation of a CO₂/N2 mixture with an aqueous solution of MEA. Capture ratios achieved by composite hollow fibers are similar to those measured for microporous membranes and the dense layer prevents from wetting problems. Simulations based on 2D modeling of the mass transfer, show that the performances of composite hollow fiber membrane contactors, under operating conditions close to the industrial case, can lead to an intensification factor up to 6 compared to packed columns

L'objectif est d'évaluer sur le plan agro-climatique les options de réalisation d'une culture de printemps dans les hautes vallées du Nord du Vietnam. A partir d'hypothèses sur les contraintes agro-climatiques s'exerçant sur ces options, un modèle de simulation et le dispositif expérimental permettant de le caler et de l'évaluer ont été élaborés. Une expérimentation virtuelle replaçant les cultures de printemps envisagées (riz, riz « aérobie », maïs et soja) dans le climat de trois régions contrastées sur ce plan a ensuite été réalisée, le long d'un gradient d'altitude, et sous différentes modalités techniques, notamment de dates de semis. Cette démarche a été appliquée successivement aux deux grands cas de figure rencontrés dans les montagnes : irrigation des parcelles dès le printemps, et conduite en régime pluvial (irrigation praticable seulement pour le cycle estival). Elle a conduit à identifier, pour chacun de ces cas de figure et chacune des régions et cultures étudiées des fenêtres de semis favorables, intervalles de dates de semis pour lesquelles la culture de printemps présente peu de risques. La taille de cette fenêtre constitue ainsi un indicateur synthétique de la contrainte climatique pour une culture donnée dans un lieu donné : plus cette fenêtre est étroite, plus on peut s'attendre à ce qu'il soit délicat pour les producteurs de pratiquer la culture. Les résultats confirment clairement que même lorsque l'eau d'irrigation est abondante, le climat des montagnes du Vietnam ne permet pas partout de pratiquer une culture de printemps. Les risques identifiés sont la destruction par le froid pendant les stades précoces de la croissance végétative, l'allongement du cycle au-delà de la date où le riz irrigué d'été doit être installé selon la pratique actuelle, l'obtention de rendements nettement abaissés du fait de la faiblesse du rayonnement global et des températures pendant la première partie de la saison. Pour ce contexte irrigué, la culture qui échappe le mieux à ces contraintes dans les simulations est le soja, suivie du maïs et du riz conduit en semis en plein champ. Le riz semé en pépinière et repiqué est apparu comme le plus sensible aux contraintes de températures.En conditions pluviales, la culture de printemps est nettement plus délicate tout particulièrement à cause des retards de levée et des stress hydriques pendant la phase de croissance végétative liés aux faibles précipitations de début de saison. Le soja reste la culture pour laquelle la contrainte de durée de cycle est la plus faible, mais son rendement simulé est fortement réduit par les stress hydriques. Le riz « aérobie » et le maïs sont des options envisageables en conditions strictement pluviales aux altitudes relativement modestes dans tous les climats étudiés. La géographie de l'extension des cultures de printemps au Vietnam est ainsi esquissée. Des perspectives de recherche sont proposées en vue d'accroître cette aire d'extension. Outre ces acquis importants pour l'agriculture locale, cette thèse confirme l'intérêt et l'efficacité d'une approche de modélisation ad hoc pour ce type de question agro-climatique. / The goal of this thesis was to assess the agro-climatic feasibility of introducing a supplementary crop during the spring season in the high valleys of the mountainous northern Vietnam. From hypotheses drawn about the way climate constrained such crops, a simulation model and the experimental device required for calibrating and evaluating it were elaborated. A virtual experiment was carried out in order to submit the candidate crops (rice, “aerobic rice”, maize and soybean) under the contrasted climates of three regions, along the elevation gradient and under several technical management, especially sowing dates. This approach was applied consecutively to the two major cases occurring in these mountains: crop irrigated during the whole spring, and rainfed crop (land irrigable during summer only). This approach led to identify, for each of these two cases and for each of the studied regions and crops, favourable sowing windows, i.e. intervals of sowing dates for which the risks associated to spring crop are low. The size of such windows provides a synthetic indicator of the climatic constraint for a given crop at a given place: the narrower the window, the more difficult it is expected to be for farmers to practice the option.Results clearly confirmed that even if irrigation water is abundant, the climate of the mountains in Vietnam does not allow practicing the spring crop everywhere. The risks that were identified were crop destruction by lethally cold temperature during early vegetative stages, maturity delayed beyond the date at which the irrigated rice of summer must have been sown according to current practice, and obtaining yield neatly decreased due to low global radiation and temperature during the first half of the season. Under irrigated conditions, the simulated crop that best escaped these constraints was soybean, followed by maize and direct seeded rice. Rice sown in nurseries and transplanted showed more sensitive to temperature constraints.Spring crop showed strongly trickier under rainfed conditions, especially due to delays in seedlings emergence and water stresses during vegetative growth, in relation with low rainfall during the early part of the season. Soybean remained the crop with the shortest duration, but its simulated yield was strongly reduced by water stresses. “Aerobic rice” and maize were possible options under fully rainfed regime at relatively low elevations only, under any of the regional climates studied. Thus, the feasibility area of spring crops was thus sketched. Research perspectives were proposed, aiming at increasing this area. Additionally to these results, targeted at serving local agriculture, this work confirmed the value and effectiveness of an ad hoc modelling approach for agro-climatic studies of this kind.

La capture du dioxyde de carbone (CO2) en postcombustion est une stratégie importante pour la limitation de l’effet de serre. Le procédé de référence est l’absorption du CO2 dans des solutions aqueuses aminées, suivie par une étape de stripage du solvant. La technologie mature associée à ce procédé est la colonne à garnissage. Toutefois, afin de rendre le procédé plus attractif, il convient de l’intensifier en réduisant le volume des équipements et le coût énergétique associé. Les contacteurs membranaires à fibres creuses (CMFC) constituent une alternative aux colonnes à garnissage. Les CMFC permettent de développer d’importantes aires spécifiques conduisant potentiellement à une intensification des transferts gaz-liquide. Ainsi, l’utilisation des CMFC réduirait la taille des installations, mais aussi diminuerait la consommation énergétique par la diminution de la quantité de vapeur de stripage. Cependant, l’utilisation de CMFC dans les étapes d’absorption et de stripage dans des conditions industrielles a été peu étudiée. Afin de combler cette lacune, des modèles à différents niveaux de complexité : monodimensionnel, bidimensionnel, isotherme et adiabatique ont été développés, comparés et validés. Ceci afin d’identifier le niveau de complexité approprié. Les résultats de simulation ont mis en évidence le potentiel d’intensification des CMFC dans l’étape d’absorption et aussi de stripage, se traduisant par une réduction en volume de 4 à 10 fois par rapport aux colonnes à garnissage. Néanmoins, les CMFC peuvent difficilement réduire le coût énergétique du procédé étant donné que l’étape de stripage fonctionne dans des conditions très proches de la limite thermodynamique / Post-combustion CO2 capture (PCC) is an important strategy in mitigating greenhouse effect. The reference process in PCC is the CO2 absorption into amine aqueous solutions, followed by the regeneration (or stripping) of the solvent. The robustness of packed columns makes it the standard technology for both absorption and stripping steps. However, the treatment of large quantities of flue gases requires itself equipment of a large size. Hollow fibre membrane contactors (HFMC) are considered as one of the most promising strategies for intensified CO2 absorption process, due to their significantly higher interfacial area than that of packed columns, allowing to reduce the equipment size. In addition, this would reduce the energy penalty of the process by reducing the required amount of stripping steam. However, despite the potential advantages of HFMC, very few investigations have studied implementing this technology for PCC within an industrial framework. To fill this lack, the performances of both absorption and stripping steps using HFMC under industrial conditions were estimated by modelling and simulation. To identify the optimal modelling strategy, transfer models with different levels of complexity were developed ranging from one-dimensional isothermal single-component to two-dimensional adiabatic multi-component. Simulation results of both absorption and stripping steps revealed that, compared to traditional packed columns, contactor volume reduction factors comprised between 4 and 10 might be achieved using HFMC. However, since the stripping operating conditions are very close to thermodynamic equilibrium, HFMC can hardly reduce the energy consumption of the process

La présente étude a eu pour objectif la comparaison de la fabrication du biodiesel à partir de graines de caméline suivant les procédés conventionnels ou assistés/intensifiés par Détente Instantanée Contrôlée (DIC). La caméline est l'une des matières premières les plus adaptées à la fabrication de biodiesel puisqu’elle ne présente aucune concurrence aux cultures alimentaires et/ou à l’utilisation des terres agricoles. Son intérêt réside en sa teneur élevée en huile, sa courte saison de culture, ainsi que sa grande capacité à enrichir les sols pauvres, arides ou semi-arides. L'insertion de la texturation par DIC permet l'intensification à la fois de 1/ l'extraction de l’huile suivie de transestérification et 2/ du processus de transestérification in-situ en une seule étape. Dans les deux cas, les analyses statistiques ont conduit, à l'aide de la méthode de surface de réponse (RSM), à des modèles mathématiques empiriques adéquats capables de mieux développer les résultats expérimentaux, d'optimiser les paramètres de traitement et de mieux définir le changement d’échelle. Le procédé DIC se distingue par son aptitude à réaliser avec succès l’expansion structurelle des produits naturels sans affecter la qualité des huiles et des carburants produits. L'augmentation de la quantité d'huile extraite après texturation des graines par DIC a été de 38% et 22%, respectivement pour le pressage et l'extraction par solvant. En mode ISTE, la texturation DIC a permis de doubler le rendement en FAMEs. En outre, la technologie DIC est une technique très économique en raison de la grande capacité de traitement due au faible temps d’opération et d’une consommation réduite d'énergie. / The objective of this study was to compare the production of biodiesel from Camelina seeds using conventional methods or assisted/intensified by Instant Controlled Pressure-drop DIC. Camelina is one of the most suitable feedstocks for biodiesel production as it does not compete with food crops and/or agricultural land use. Its interest lies in its high oil content, short growing season, and great ability to enrich poor, arid or semi-arid soils. The insertion of texturing by DIC allows the intensification of both 1/ extraction of the oil followed by transesterification and 2/ a single step in-situ transesterification process. In both cases, using the response surface method (RSM), statistical analyzes have led to adequate empirical mathematical models capable of better developing experimental results, optimizing treatment parameters and better define the scaling-up. The DIC process stands out for its ability to successfully achieve the structural expansion of natural products without affecting the quality of sensitive compounds such as oils and fuels produced. The increase in the amount of oil extracted after DIC texturing of seeds was 38% and 22% for pressing and solvent extraction, respectively. In ISTE mode, DIC texturing approximately doubled FAMEs yields (98% increased yields). In addition, DIC technology is a very economical technique due to its high processing capacity, low operating time, and weak energy consumption.

The climatology of precipitation asymmetries in Tropical Cyclones (TCs) and their relationship to TC intensity changes using 16 years of data from the Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) satellite. TC Inner core precipitation asymmetries were quantified using the Fourier wavenumber decomposition method upon the pixel level data of 3,542 TRMM TMI overpasses. Composites of wavenumber–1 and wavenumber 1–6 total precipitation asymmetries were constructed to show the distribution pattern under different storm motion speed, vertical wind shear and the combined effects of varying vertical wind shear and storm motion. Results indicate that motion–relative total precipitation asymmetry is located down–motion. The phase of motion–relative maximum asymmetry shifts cyclonically by adding the wavenumber–2–6 asymmetry to wavenumber–1. Shear is more dominant than motion on the distribution of precipitation asymmetry. The analysis of combined effects of motion and shear shows when shear is weak, and shear is to the left of motion, the precipitation asymmetry is explained more by storm motion. The main contributor to the general asymmetry pattern is from the moderate and heavy precipitation. The wavenumber 2–6 energy localizes the maximum heavy precipitation asymmetry. The quantified wavenumber 1–6 asymmetries is also applied to differentiate between different intensity change categories and the asymmetry evolution of a rapidly intensifying storm. The precipitation asymmetry properties of rapid intensification (RI) and non–RI storms are examined. The dataset of 2,186 global tropical storms through category 2 hurricanes is divided by future 24–h intensity change and includes storms with at least moderately favorable environmental conditions. The normalized wavenumber 1–6 asymmetries, indicates quantitatively that the lower asymmetry of precipitation is most strongly correlated with future intensity change. The precipitation field of non–RI storms are more asymmetric than RI storms. The 595 sampled overpasses are classified into 14 categories in the timeline of an RI event from 48 hours before RI until RI ends. The decrease of normalized wavenumber 1–6 asymmetries in the inner core region of all four types of precipitation several hours before RI onset was quantitatively demonstrated to be critical for TC RI.

Nourrir les oiseaux dans les jardins privés est une activité très répandue en Occident. Elle fournit une remarquable opportunité de recherche et de suivi des populations d’oiseaux en hiver sur de larges échelles spatio-temporelles, en impliquant les citoyens dans des programmes de science participative. Nous avons utilisé le programme Oiseaux des Jardins, un programme de science participative coordonné par la Ligue de Protection des Oiseaux, pour étudier sur une grande échelle spatiale les variations d’abondance d’oiseaux en hiver dans les jardins qui fournissent de la nourriture. Le but de cette thèse est de comprendre quels paramètres peuvent expliquer les visites des oiseaux dans les jardins en hiver, saison traditionnellement considérée comme la plus décisive pour leur survie. Nous montrons que les jardins distribuant de la nourriture, proches de milieux agricoles intensifs, attirent les oiseaux en réponse à une raréfaction des ressources alimentaires naturelles, causée par l’intensité des pratiques agricoles. Cette relation est encore plus forte pour les espèces spécialistes des milieux agricoles. Les variations d’abondance d’oiseaux dans les jardins fluctuent selon les années et les conditions météorologiques, sans présenter de pattern de réponse commun entre espèces, en raison de leur biologie et écologie différentes. Ce suivi des oiseaux en hiver reflète également la tendance négative de population de plusieurs granivores, connue en France ou en Europe en période de reproduction, confirmant que l’utilisation des jardins avec mangeoires est un bon moyen de suivre les tendances des populations d’oiseaux. Nous suspectons que les variations d’abondances à l’échelle spatiale peuvent également refléter l’effet d’activités humaines, telles que le braconnage des passereaux, mais un travail supplémentaire est nécessaire pour confirmer cette hypothèse. Les résultats de cette thèse peuvent également aider au maintien des espèces granivores en déclin, en apportant des conseils adaptés à la distribution de nourriture de substitution pour les oiseaux dans les paysages agricoles intensifs, tout en continuant à engager le public dans le suivi et la protection de la nature. / Supplementary feeding of wild birds in private backyards is a globally widespread pastime. It provides a wonderful opportunity for research and survey of winter bird populations at spatial and temporal large-scales by involving householders in citizen science programs. We used data from the French national garden birdwatch scheme, a citizen science program operated by the Ligue de Protection des Oiseaux, to study winter bird abundance variations in gardens which provided food supply, at a large spatial scale. This thesis aims to understand which factors influence the visit of gardens by birds during winter, a season traditionally pointed out to have the greatest impact on passerine survival. We highlighted that gardens with feeders located close to intensively cultivated farmland attract birds as a response of the countryside natural resource scarcity leads by intensive agricultural practices. This relationship being stronger for farmland seedeater species. Variations in the use of garden by birds also fluctuate between years and with weather conditions, but the variations were not similar among species. This being consistent with the expected influence of their ecological and biological differences. This garden bird survey in winter also reflected the global negative trends observed for some granivorous species in France or Europe during the breeding season, confirming that the use of garden bird feeders by wild bird species offers a new tool to survey the global population trends. We also suspect that variation in abundance could mirror spatial differences, and maybe mirror human activities impacts such as poaching, but this part requires further investigation. Finally, our work could be beneficial for maintaining declining seedeater species, by advising to supply birds with winter food in garden located in intensive agricultural landscape, while continuing to engage the public with nature.

L’un des nombreux défis pour l’industrie pharmaceutique est de développer des procédés compétitifs pour produire des principes actifs de hautes qualités à bas coût. Pour ce faire, plusieurs sociétés se tournent vers la chimie en flux continu et les avantages qu’elle présente comparé au batch traditionnel. C’est pourquoi ces travaux de thèse se centrent sur le développement d’un procédé continu allant des matières premières au principe actif. La première étape pour parvenir à ce but fut de collecter des données sur le procédé batch industriel actuel. Il se compose de trois étapes de réactions chimiques, une de séparation chromatographique et une étape de cristallisation. A partir de là, la chimie de chaque réaction a été adaptée pour profiter au mieux des avantages du flux continu. La dissipation de chaleur étant plus efficace qu’en batch il fut possible de développer une réaction exothermique sans solvant à haute température. Une étude cinétique a été réalisée afin de modéliser cette réaction. Ensuite, cet outil fut utilisé pour déterminer les conditions opératoires optimales théoriques de la réaction et en guider l’optimisation ainsi que la conception du futur réacteur. La deuxième partie de ce travail se focalise sur la cristallisation en continu du principe actif avec la technique des jets impactant. Il est nécessaire d’avoir un contrôle précis sur la distribution de taille de particules (DTP) et la morphologie des cristaux. En effet, le principe actif peut cristalliser sous deux formes compétitives : cristaux cubiques ou en forme d’aiguilles. Les cubes sont la forme désirée. La technique des jets impactant a été sélectionnée car c’est un procédé continu qui permet la génération de fines particules avec une DTP resserrée. La sursaturation est généralement crée en impactant un jet de solution de principe actif avec un jet d’anti-solvant. Ici, le solvant et l’anti-solvant sont les mêmes. Seule une large différence de température entre les deux jets génère la sursaturation. En testant différentes conditions opératoires, une « zone cubique » a été définie, où seuls des cristaux de forme désirée sont générés. Une fois la nucléation maîtrisée, le murissement et la séparation solide-liquide furent étudiés pour développer un procédé complet de cristallisation. En combinant les recherches sur le développement des réactions chimiques et l’étape de cristallisation, un procédé continu complet fut proposé et comparé au procédé batch actuel afin d’évaluer les bénéfices apportés par la transposition en flux continu à la production du principe actif. / One of the many challenges in the pharmaceutical industry is to develop competitive processes to generate high quality active pharmaceutical ingredient (API) at low cost. To achieve this goal, many companies are looking towards flow chemistry and the advantages it affords, compared to traditional batch production. It is why this PhD work is focused on developing a continuous process from the raw materials to the API. The first step to achieve this goal was to collect data on the actual industrial batch process. It is composed of five steps, three steps of chemical reactions, one chromatographic separation and a crystallization step. From this starting point, the chemistry of each reaction was adapted to better use the advantages of flow chemistry. Thus, as the heat recovery in a continuous reactor is more efficient than in batch, it was possible to develop an exothermal reaction in neat conditions and at high temperature. A kinetic study was undertaken to gather knowledge on the reaction and develop a reaction model. This tool was used to find theoretical optimal operating conditions (temperature, residence time…) to guide the optimisation of the reaction and to design the future industrial reactor. The second part of this work is focused on the continuous crystallization of the API using the two impinging jets technology. It is required to have a tight control upon the morphology of the crystals and the particle size distribution (CSD). Indeed, the targeted API may crystallize under two competitive forms: cubic and needle crystals. The cubic form is the desired one. The two impinging jets technique was selected, since it is a continuous process able to generate small particles with a narrow CSD. The supersaturation is traditionally generated by impacting a jet of API solution with an anti-solvent one. Here, the solvent and the antisolvent are identical and only a large temperature difference between both streams is used to create the supersaturation. By screening different operating conditions, a “cubic zone” could be defined. Within this zone, only the desired crystal form is generated. Once the nucleation was under control, crystal growth and solid-liquid separation were studied to develop a complete crystallization process. By combining the research on the development of the chemical reactions and the crystallization step a full continuous process was proposed and was compared to the current batch one in order to evaluate the benefits brought by the flow chemistry to the API production.

Les colonnes à cloison et la distillation réactive présentent de nombreux avantages. Si ces deux concepts sont couplés, cela conduit à un procédé intensifié appelé : colonne à cloison réactive. Ce nouveau procédé intensifié constitue le principal objet d’étude de cette thèse. Dans une première partie, une procédure de design d’une colonne à cloison basée sur le modèle FUGK a été proposée. Dans cette procédure les aspects technologiques et hydrodynamiques sont abordés. Ces paramètres de design obtenus sont ensuite utilisés pour réaliser une simulation rigoureuse et une optimisation de cette colonne en utilisant le logiciel ProSim. Afin de tester cette procédure, des mélanges idéaux et non idéaux ont été utilisés. Il a été montré que cette procédure de design aboutit rapidement aux paramètres de pré design qui permettent d’initialiser de manière satisfaisante la simulation rigoureuse. Dans un second temps, un pilote d’une hauteur de 4m a été conçu, monté et testé au laboratoire. Des résultats expérimentaux ont été obtenus qui valident la procédure sur des mélanges non réactifs en termes de profils de composition et de température ainsi que sur les compositions et les débits de sortie du procédé. Enfin, dans une dernière partie, cette procédure a été adaptée à des mélanges réactifs en combinant les approches de R. Thery et al (2005) et celle de Triantafyllou et al (1992). Ces ultimes développements ont été testés sur la production d’acétate de méthyl par estérification du méthanol par l’acide acétique à la fois d’un de vue expérimental et théorique. / Divided wall column and reactive distillation have many advantages. If a divided wall column and a reactive distillation are integrated, they leads to a higher integrated process is a reactive divided wall column. However reactive divided wall column has still a new research area. First of all, the thesis proposed a procedure for design of divided wall column, which based on the FUGK model. Both technological and hydrodynamic aspects in the divided wall column are considered in the procedure. Design parameters are then provided to the rigorous simulation and optimization in the ProSimplus software. In order to test this procedure, both ideal and non-ideal ternary mixtures are chosen to be separated in a divided wall column. The results show that the procedure can determine parameters quickly in the case studies and can give a good initialization for rigorous simulation. Secondly, a pilot plant has been design, built and operated in our laboratory (LGC, Toulouse, France, 2013). The pilot plant will provide necessary experimental evidence to validate the previous procedure. Ternary mixture and four-component mixture of alcohols have been used in our pilot plant in steady state conditions. The results show that the composition of products, composition and temperature profile along the column are in very good agreement with simulation results. Finally, a conceptual design method for reactive divided wall column is presented. The pre-design method of R. Thery et al., (2005) and a modified shortcut method for reactive divided wall column that is based on the classical shortcut adapted to a non-reactive divided wall column by C. Triantafyllou and R. Smith (1992) are applied. To verify, simulation and experiment are considered. The methodology has been illustrated for the synthesis of Methyl Acetate from Methanol and Acetic Acid.

En Afrique de l'Ouest, la diminution brutale de la pluviométrie depuis les années 1970 s'est produite en concomitance avec une augmentation des dommages liés aux inondations. Si une accentuation de la vulnérabilité des populations est indéniable, la question d'une évolution de l'aléa pluviométrique en particulier des pluies les plus intenses reste posée - notamment dans un contexte où le réchauffement climatique devrait s'accompagner d'une intensification du cycle hydrologique globale. Cette thèse s'attache améliorer nos connaissances sur le régime de pluies extrêmes en Afrique de l'Ouest sous-documenté à l'heure actuelle dans les sciences du climat et de l'hydrologie opérationnelle. Le travail s'articule autour des trois objectifs: (i) fournir une vision régionale intégrée de l'organisation spatiale des extrêmes, (ii) étudier l'évolution du régime de précipitations extrêmes en lien avec la variabilité décennale des cumuls pluviométriques annuels, (iii) caractériser les extrêmes pluviométriques en produisant des cartes d'aléa pluviométrique et en étudiant les liens d'échelles entre les extrêmes de pluie à différents résolutions spatio-temporelles. On se base ici sur les données journalières des réseaux nationaux disponibles depuis les années 1950 sur l'Afrique de l'Ouest et actualisées sur le Sahel Central jusqu'en 2010; les données de précipitation à haute résolution disponibles depuis 1990 sur l'observatoire AMMA-CATCH Niger. Les modèles statistiques classiques issus de la théorie des valeurs extrêmes, ont été adaptés pour incorporer des covariables représentant des non-stationnarités spatiales et temporelles dans les pluies extrêmes. On montre la grande robustesse de ces modèles pour estimer les quantiles rares et détecter les tendances régionales dans les séries d'extrêmes. Le cadre théorique des fractales a été utilisé pour modéliser les relations d'échelles spatio-temporelles. On montre ainsi qu'une représentation de type "simple scaling" permet de décrire de manière très satisfaisante ces relations sur la gamme des pas de temps allant de 1 à 24 heures. Les résultats climatologiques confirment que la sécheresse de la fin du XXeme siècle a été avant tout associée à une baisse de l'occurrence des précipitations, leur intensité demeurant relativement inchangée. On note en revanche un comportement singulier sur la dernière décennie durant laquelle un déficit persistant d'occurrence est compensé par une intensification des précipitations qui explique un retour vers une meilleure pluviométrie annuelle, associée cependant à des extrêmes plus marqués et donc porteurs de risque hydrologique. / In West Africa, the sharp decrease of rainfall since the 70s has occurred concurrently with an increase of flood damage. If it is certain that the vulnerability of the population has increased, the question of the evolution of extreme rainfall remains unanswered - especially in a context where global warming should be accompanied by an intensification of the global water cycle. This thesis aims to improve our understanding of the extreme rainfall regime in West Africa. The work is based on three objectives: (i) provide an integrated regional vision of the spatial organization of extremes, (ii) study the evolution of extreme precipitation regime in connection with the decadal variability of annual rainfall (iii) characterize the extreme rainfall by producing rainfall hazard maps and IDAF (Intensity-Duration-Area-Frequency) curves. In this work, two datasets are used: (i) daily data from national networks, available since 1950 on West Africa, have been updated on the Central Sahel until 2010; (ii) precipitation data with high resolution available since 1990 from the AMMA-CATCH Niger observatory. Conventional statistical models from the extreme value theory has been adapted to incorporate covariates in order to represent spatial and temporal non-stationarity in extreme rainfall. These models show a high robustness to estimate the high quantiles and detect regional trends in the extreme series. The theoretical framework of fractals has been used to model the relationships of spatial and temporal scales. Climatological results confirm that the drought of the late 20th century was primarily associated with a decrease in the occurrence of rainfall, intensity remained relatively unchanged. We note, however, a singular behavior in the last decade: a persistent deficit of occurrence of rainfall is compensated by higher intensities which explains a return to better annual rainfall associated with more extreme rainfall.