A study of biosorption of cobalt metal by Pseudomonas Aerguinosa gram-negative bacterial strain is presented. The present study is carried out to determine the optimum conditions of cobalt biosorption at ultra-low concentration (ppb range) in aqueous solutions. The receptiveness of cobalt metal on the extracellular surface of bacterial strain was examined by varying the pH, Initial concentration of metal and treatment time. Experimental data showed that effect of pH and treatment time is prevalent in biosorption of cobalt and by increasing both these parameters resulted in the efficient sorption of cobalt on the extracellular surface of Pseudomonas Aerguinosa. In some cases, higher initial concentration of cobalt resulted in higher metal removal. However, there is no clear relationship is obtained between efficiency of biosorption and initial concentration of cobalt.

On étudie la propagation d’ondes acoustiques dans un milieu poreux obéissant à la théorie de Biotet contenant une distribution aléatoire de cavités cylindriques et celle d’une onde acoustique dans un fluide contenant une distribution polydisperse aléatoire de sphères poreuses. Dans le premier cas on utilise la généralisation de Conoir-Norris de la formule de Linton-Martin. En effet, elle permet de prendre en compte le phénomène de la conversion entre les trois ondes (deux longitudinales et une transversale) se propageant naturellement dans un milieu poreux de Biot contenant une distribution aléatoire de cavités. Des expressions analytiques sont trouvées pour les nombres d’onde effectifs des ondes cohérentes dans la limite de Rayleigh (régime basse fréquence). Les approximations des masses volumiques et modules des milieux hétérogènes sont fournies jusqu’à l’ordre de c2 en concentration. Le cas limite des cavités fluides aléatoires dans une matrice élastique est également discuté. Dans le deuxième cas on détermine les nombres d’ondes, modules et masses volumiques effectifs pour des distributions polydisperses de sphères poroélastiques. Pour y parvenir, les formules récentes du nombre d’onde effectif données par Linton et Martin dans le cas dilué monodisperse ont été modifiées. Compte tenu de l’incertitude entourant la prédiction de la distribution en taille des obstacles, trois densités de probabilité différentes sont étudiées et comparées : uniforme, Schulz et log-normal. Plus précisément, la limite de Rayleigh (régime de basse fréquence) est prise en compte lorsque les longueurs d’onde peuvent être supposées très grandes par rapport à la taille des obstacles. Dans cette limite, des formules simplifiées des concentrations sont fournies en fonction du paramètre caractérisant la dispersion en taille. / We study the propagation of acoustic waves in a porous medium obeying the Biot theory and containing a random distribution of cylindrical cavities and that of an acoustic wave in a fluid containing a random polydisperse distribution of porous spheres. In the first case we use the generalization by Conoir-Norris of the Linton-Martin formula. It allows to take into account the phenomenon of the conversion between the three waves (two longitudinal and one transverse) naturally propagating in a porous Biot medium containing a random distribution of cavities. Analytical expressions are found for the effective wavenumbers of coherent waves in the Rayleigh limit (low frequency regime). The approximations of the densities and heterogeneous media modules are presented up to the order of c2 in concentration. The limiting case of random fluid cavities in an elastic matrix is also discussed. In the second case the effective wavenumbers, moduli and density are determined for polydisperse distributions of poroelastic spheres. To achieve this, the recent formulas of the effective wave number given by Linton and Martin in the dilute monodisperse case have been modified. Given the uncertainty for predicting the distribution in size of obstacles, three different probability densities are studied and compared: uniform, Schulz and lognormal. More precisely, the Rayleigh limit is taken into account when the wave lengths can be assumed to be very large compared to the size of the obstacles. Within this limit, simplified formulas for concentrations are provided depending on the parameter characterizing the size dispersion.

La faible exploitation de l'irradiation inter-rangée limite la production des modules photovoltaïques (PV). Le projet "Aleph" explore l'intérêt d'ajouter des réflecteurs plans entre les rangées pour augmenter la production, et dégage des règles claires permettant l'optimisation géométrique de l'ensemble. Ce travail présente une modélisation multiphysique du système, des simulations numériques de son comportement, et la comparaison avec des données expérimentales. Deux technologies de module PV sont considérées : silicium amorphe (a-Si) et silicium polycristallin (p-Si). Les mesures montrent des gains énergétiques importants grâce aux réflecteurs. Les gains sont plus importants pour les modules a-Si que p-Si. La modélisation associe un modèle optique de lancers de rayons par méthode Monté-Carlo sous EDStaR, un modèle photoélectrique sous SPICE, et un modèle thermique empirique. Le modèle complet est calibré avec des données expérimentales en utilisant un algorithme évolutif. Une fois calibré, le modèle démontre une bonne performance en simulant la puissance générée par les modules en fonction des données atmosphériques et radiatives. / The poor utilisation of the inter-row irradiation limits the production of photovoltaic (PV) modules. The "Aleph" project explores the potential of adding inter-row planar reflectors to increase the system yield, and defines clear rules for optimal settings of such systems in a given location and under a given climate. This work presents a multiphysics model of the system, numerical simulations of its behaviour, and the comparison with experimental data. Two PV module technologies are tested: amorphous silicon (a-Si) and polycrystalline silicon (p-Si). The experimental data show significant gains in produced energy brought by the reflectors. The gains are higher for a-Si modules compared to p-Si. The modelling work combines a Monte-Carlo ray-tracing optical model (EDStaR), a photo-electric model (SPICE), and an empirical thermal model. The complete model is calibrated with measurements using an evolutionary algorithm. Once calibrated, the model demonstrates good performance in predicting the module power output as a function of atmospheric and irradiance data.

Investments in carbon capture from industrial emissions have been on the rise in recent years, having reached over $200 million in 2021 as compared to 2015’s $13 million. The Paris Agreement, signed by 196 parties globally in 2015, is purported to be the primary driver for this, with its ambitious goal of limiting global surface temperature rise to 1.5°C by the year 2100 as compared to the pre-industrial era. Achievement of a carbon-neutral future for industries has been sought by experts in more than a few ways, which include attempts directed towards re-designing current manufacturing processes to produce inherently low CO2 emissions. Although eventual elimination of carbon emissions forms the ultimate goal, complete avoidance of CO2 production does not seem probable for all industrial sectors. Emissions from industries in the medium to long term are thus foreseen to be composed between 0.5% and 7% of CO2 by moles (roughly between 1% and 10% by mass), depending on the level of dilution occurring during the various flue gas treatment procedures between their source and the capture unit. An assessment of the capabilities of two popular and one prospective carbon capture technologies in capturing CO2 from such emissions of the future has been made in this work to aid investors make informed decisions about a suitable technology. The monoethanolamine-based (MEA) absorption system, one of the most popular choices today, was found to be well capable of treating emissions composed of CO2 in proportions as low as 0.6% by mole (or ∼1% by mass) with capture rates well over 95%. Its thermal energy intensity ranged between 3.59 MJth/kgCO2 captured and 10.23 MJth/kgCO2 captured with an associated levelised cost of capture ranging between €20.36/tonneCO2 captured and €141.97/tonneCO2 captured going from the 10% concentrated to the 1% concentrated stream by mass. In comparison, the benfield system was found to effect much lower CO2 capture rates ranging between 35% and 88%, making it unsuitable for treatment of low CO2 concentrated streams. Even with such poor performance at high pressures of operation, its energy demand ranged between 3.9 MJth/kgCO2 captured and 11.07 MJth/kgCO2 captured with an associated levelised cost of capture between €174.28/tonneCO2 captured and €4209.06/tonneCO2 captured. The immobilised amine-based system, in what is considered to be a non-optimised configuration yet, was found to capture nearly 100% of the entering CO2 with energy consumption ranging between 3.71MJth/kgCO2 captured and 11.8 MJth/kgCO2 captured for extremely high, but improvable levelised costs of capture ranging between €674.31/tonneCO2 captured and €3488.42/tonneCO2 captured. Exhibiting comparable energy performance to the mature MEA-based absorption system’s even in its non-optimised configuration, the immobilised amine-based adsorption system was found to possess potential to be the carbon capture technology of the future for treatment of low CO2-concentrated effluent streams. / Investeringar i koldioxidavskiljning från industriella utsläpp har ökat de senaste åren och nått över 200 miljoner USD 2021 jämfört med 2015 års 13 miljoner USD. Parisavtalet, som undertecknades av 196 parter globalt 2015, påstås vara den främsta drivkraften för detta, med det ambitiösa målet att begränsa den globala yttemperaturökningen till 1,5°C till år 2100 jämfört med den förindustriella eran. Att uppnå en koldioxidneutral framtid för industrier har eftersträvats av experter på mer än ett fåtal sätt, vilket inkluderar försök inriktade på att omdesigna nuvarande tillverkningsprocesser för att producera låga CO2-utsläpp. Även om fullständig eliminering av koldioxidutsläpp utgör det ideala målet, är det inte troligt att CO2-produktion kan undvikas helt för att alla industrisektorer. Utsläppen från industrier på medellång till lång sikt förväntas därför utgöra mellan 0,5 % och 7 % av CO2 per mol (ungefär mellan 1 % och 10 % i massa), beroende på nivån av utspädning som inträffar under de olika rökgasbehandlingsprocedurerna mellan utsläppskällan och fångstenheten. I det här arbetet har två traditionella och en potentiellt blivande koldioxidavskiljningsteknik jämförts och en bedömning av deras förmåga att fånga in CO2 från framtida utsläpp har gjorts i syfte att hjälpa investerare att göra ett klokt val. Det monoetanolaminbaserade (MEA) absorptionssystemet, ett av de mest populära valen idag, visade sig vara väl kapabelt att behandla utsläpp med CO2-koncentrationer så låga som 0,6 molprocent (eller 1 massprocent) med fångsthastigheter långt över 95 %. Dess termiska energiintensitet varierade mellan 3,59 MJth/kgCO2 captured och 10,23 MJth/kgCO2 captured med en tillhörande utjämnad kostnad för fångst mellan €20,36/tonCO2 captured och €141,97/tonCO2 captured från 10 % koncentrerad till 1 % koncentrerad ström i massa. Som jämförelse visade sig benfield-systemet ge mycket lägre CO2-avskiljningshastigheter på mellan 35 % och 88 %, vilket gör metodenolämplig för behandling av gasströmmar med låg CO2-koncentration. Den dåliga prestandan uppvisades trots höga drifttryck och metoden medförde en energiintensitet mellan 3,9MJth/kgCO2 captured till 11,07MJth/kgCO2 captured samt en snittkostnad mellan €174/tonCO2 captured till €4209,06/tonCO2 captured. Det immobiliserade aminbaserade systemet anses vara en icke-optimerad konfiguration men visade sig trots det fånga upp nästan 100 % av inkommande CO2 med en energiförbrukning på mellan 3,71 MJth/kgCO2 captured och 11,8 MJth/kgCO2 captured. De extremt höga, men dock förbättringsbara, snittkostnaderna för infångningen sträcker sig mellan €674/tonCO2 captured och €3488,42/tonCO2 captured. Det immobiliserade aminbaserade adsorptionssystemet uppvisar jämförbar energiprestanda som det mogna MEA-baserade absorptionssystemet även i sin icke-optimerade konfiguration.

Au cours des dernières années, les efforts de recherche et de développement pour les capteurs de gaz se sont orientés vers l'intégration de nanomatériaux afin d'améliorer les performances des dispositifs. Ces nouvelles générations promettent de nombreux avantages notamment en matière de miniaturisation et de réduction de la consommation énergétique. Par ailleurs, la détection sous gaz (sensibilité, seuil de détection, temps de réponse, ...) s'en retrouve améliorée à cause de l'augmentation du ratio surface/volume de la partie sensible. Ainsi, de tels capteurs peuvent être intégrés dans des systèmes de détections ultrasensibles, autonomes, compactes et transportables. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser des réseaux verticaux de nanofils semi-conducteurs pour créer des dispositifs de détection de gaz hautement sensibles, sélectifs, avec une faible limite de détection (de l'ordre du ppb) et intégrable dans des technologies CMOS, tout en étant générique et adaptable à plusieurs types de matériaux afin de discriminer plusieurs gaz. Une première partie expose la mise au point d'un procédé grande échelle, reproductible, compatible avec l'industrie actuelle des semi-conducteurs (CMOS), pour obtenir un capteur basé sur une architecture 3D à nanofils. Le dispositif est composé de deux contacts symétriques en aluminium à chaque extrémité des nanofils, dont l'un est obtenu par l'approche dite du " pont à air ", permettant la définition d'un contact tridimensionnel au sommet du nanofil. La seconde partie présente les performances sous gaz des dispositifs développés et les mécanismes de fonctionnement. Le capteur démontre des performances record en matière de détection du dioxyde d'azote (30% à 50 ppb) en comparaison à l'état de l'art (25% à 200 ppb). De plus, cette approche permet de mesurer de très faibles concentrations de ce gaz (< 1 ppb) de manière sélective, dans des conditions proches des conditions réelles : humidité (testé jusqu'à 70% d'humidité) et mélange avec d'autres gaz plus concentrés et la réversibilité du capteur est naturelle et se fait à température ambiante sans nécessité des conditions particulières. / In recent years, efforts of research and development for gas sensors converged to use nanomaterials to optimize performance. This new generation promises many advantages especially in miniaturization and reduction of energy consumption. Furthermore, the gas detection parameters (sensitivity, detection limit, response time ...) are improved due to the high surface/volume ratio of the sensitive part. Thus, this sensors can be integrated in ultrasensitive detection systems, autonomous, compact and transportable. In this thesis, we propose to use 3D semiconductor nanowires networks to create highly sensitive and selective gas sensors. The objective of this work is to provide a highly sensitive sensor, featuring a low detection limit (in the ppb range) and embeddable in CMOS devices. In addition process is generic and adaptable to many types of materials to discriminate several gas and converge to electronic nose. The first part of the dissertation is based on development of a large scale, reproducible, compatible with Si processing industry and conventional tools (CMOS), to obtain a sensor based on a 3D nanowire architecture. The device is composed by two symmetrical aluminum contacts at each extremity of the nanowires, including a top contact done by air bridge approach. The second part of this work presents the gas performances of components and working mechanisms associated. A very high response (30%) is obtained at 50 ppb of NO2, compare to the state of the art, 25% reached for 200 ppb. This approach can measure selectively very low concentrations of gas (<1 ppb) in real working conditions: moisture (tested up to 70% moisture) and mixing with other more concentrated gas (interfering gas). In addition, the reversibility of the sensor is natural and occurs at room temperature without requiring specific conditions.