Les ISDND produisent du biogaz par fermentation des déchets organiques. Le biogaz principalement composé de CH4 et CO2 représente un enjeu environnemental majeur. Cette étude propose un outil d’estimation des émissions surfaciques de biogaz d’une ISDND par modélisation de la dispersion atmosphérique d’un gaz traceur, en l’occurrence, le méthane. Les dynamiques spatiales et temporelles des concentrations en CH4 et en COV ont été suivies sur et dans l’entourage de l’ISDND d’étude (Séché Environnement) en fonction des conditions météorologiques. Les résultats montrent des faibles teneurs atmosphériques en COV et en CH4 sur le site d’étude validant une faible émission de ces espèces. Les COV mesurés sont émis par différentes sources dont la contribution est plus importante que celle de l’ISDND et aucun COV ne constitue un traceur de biogaz émis par le site. En revanche, l’ISDND apparait comme source principale du CH4 détecté. Deux méthodes sont proposées pour estimer les émissions surfaciques de méthane en utilisant un modèle de dispersion atmosphérique Gaussien ADMS, validé par comparaison des teneurs atmosphériques en méthane mesurées et modélisées et leur dynamique temporelle. La première méthode repose sur une approche inverse et la deuxième est une approche statistique par régression. Les émissions de CH4 sont estimées pour la période d’exposition de la diode laser aux émissions du site pour 4 scénarios météorologiques types identifiés par une classification hiérarchique. Les résultats valident l’influence des paramètres météorologiques, surtout de la stabilité de l’atmosphère, sur la dispersion atmosphérique et les émissions surfaciques en méthane. / Landfill sites produce biogas by degradation of biodegradable organic matter. Biogas mainly composed of CH4 and CO2 represents a major environmental challenge. This study propose a method to estimate biogas surface emissions in landfill sites using atmospheric dispersion modeling of a tracer gas, in this case, methane. The spatial and temporal dynamics of CH4 and VOC concentrations have been followed on the studied landfill site (Séché Environnement) for several weather conditions. Measurement results show low atmospheric VOC and CH4 concentrations on the studied landfill site which validates low emissions of these compounds. Detected VOC are emitted by different sources, excluding the landfill site. The contribution of these sources on VOC concentrations is more important than that of the landfill site and no VOC could be identified as tracer of biogas emitted by landfill site. However, CH4 is emitted by the landfill site, its principal source. Two methods are proposed to estimate methane surface emissions using a Gaussian atmospheric dispersion model ADMS. Gaussian model is validated by comparison of the temporal dynamics and atmospheric concentrations of methane measured on the site and those modeled. The first method is based on an inverse approach and the second one is a statistical regression approach. CH4 emissions are estimated for the exposure period of the laser diode to the site emissions and for 4 weather scenarios identified by a hierarchical classification. Results validate the influence of meteorological parameters, especially the stability of the atmosphere, on the atmospheric dispersion and methane surface emissions.

This diploma thesis is focused on the design of technological modifications of the existing industrial unit „waste-to-energy“, used for thermal treatment of process waste gases containing VOC and CO while flue gas is produced. The main objective of the existing unit modification is to improve its operating parameters considering economy, ecology and energy utilization. In the first part, the current industrial plant was presented with all necessary process data. Furthermore, all the key equipment used for the waste gases treatment or for the utilization of waste heat was identified. In the main part of the thesis there are performed modifications of the existing unit including the technology of existing heat exchangers intensification, the design of new and more efficient heat exchangers and finally the catalytic oxidation technology implementation for the decomposition of pollutants contained in the waste gas. The result of the thesis is a technical, economic and ecological comparison of the proposed technological modifications with the existing operation.

The aim of this master´s thesis is to design an action to improve of selected process Design and development through DMAIC application. The thesis is focused on identifying the problem, finding the cause and following design of improves leading to eliminate problems. This improves will enable the company to achieve time savings during the process and reduce a risk of orders. Result of this is effective operation in the process.

This work deals with three-phase active rectifier control. In first, theoretical part it describes several control strategies with focus on voltage oriented control. For this type of control a design is worked out, and created model and its simulation is described. Second, practical part deals with realisation on microcontroller TMS320F28335, which is main processing unit of device lent by company Elcom. Therefore in this part abilities and settings of the controller along with developped control algorithm are described. Reached results of measurement are then presented and in the conclusion they are evaluated.

L’accroissement de la population humaine, l’agriculture intensive et le développement industriel créent une pollution de l’air qui aujourd’hui devient préoccupante pour notre santé et notre environnement. Si la qualité de l’air extérieur fait l’objet depuis plusieurs décennies de règlementations qui permettent aujourd’hui de constater une diminution globale de la pollution dans les grandes agglomérations européennes, la pollution de l’air intérieur a quant à elle été longtemps sous-estimée. En effet, avec le développement de matériaux composites pour la construction et l’ameublement, la gamme de polluants de l’air intérieur s’est très largement agrandie et les concentrations ont globalement augmenté. Plusieurs études ont ainsi montré que de nombreux composés organiques volatils étaient détectés dans l’air intérieur à des concentrations bien plus élevées qu’à l’extérieur. D’autre part, la modification des modes de vie sédentaires et citadines ont pour conséquence une augmentation du temps passé dans des espaces confinés comme les logements, les lieux de travail et les transports en commun. Le simple renouvellement de l’air intérieur par de l’air extérieur devenant de moins en moins satisfaisant dans les grandes agglomérations, de nouvelles méthodes de traitement sont actuellement développées pour diminuer les concentrations de ces polluants tout en limitant la consommation d’énergie. La photocatalyse, en tant que procédé d’oxydation avancé fait partie des technologies intéressantes pour minéraliser des composés organiques volatils (COV). Après un rapide rappel du contexte sociétal de la pollution atmosphérique, les conditions de mesures et les méthodes possibles pour le traitement de cette pollution sont présentées. Le chapitre suivant regroupe les résultats sur le développement de matériaux photocatalytiques innovants et la mesure de leur efficacité. La première partie de ce chapitre fait le bilan des réacteurs photocatalytiques adaptés à l’étude de réactions à l’interface solide-gaz et résume les nombreuses difficultés liées à l’évaluation des performances de divers matériaux dans des conditions le plus souvent difficilement comparables. Dans la seconde partie, un premier matériau composite constitué de film polymère et de dioxyde de titane a été caractérisé par sa capacité à oxyder un composé volatil, le diméthyle disulfure, utilisé en agriculture pour la fumigation. Le développement d’un second matériau photocatalytique original, constitué de fibres de TiO2 pur a, quant à lui, été caractérisé par sa capacité à minéraliser des COV représentatifs de la pollution de l’air intérieur (acétone, heptane, toluène). Les deux dernières parties de ce chapitre se situent à l’interface entre la photochimie et la biologie. Dans un premier temps, la capacité d’inactivation bactérienne d’un textile « intelligent » sur lequel sont fixées des particules de dioxyde de titane couplées à un photosensibilisateur a été étudiée et l’efficacité sous rayonnement visible de ce tissu original a été analysée. L’impact de la pollution de l’air intérieur sur des cellules de la peau fait l’objet de la dernière partie de ce chapitre. Pour cela un montage permettant d’exposer des cellules de kératinocytes en culture, mais également des biopsies de peau humaine, à des concentrations contrôlées en COV a été mis au point. Nous avons ainsi pu mettre en évidence une réponse cellulaire à ce stress environnemental et préciser l’origine de ce stress. Enfin ce travail se termine par une ouverture sur des projets de recherche actuellement en cours ayant pour objet la mesure des espèces réactives de l’oxygène impliquées dans les réactions photochimiques et le développement de nouveau matériaux hybrides polymère/photosensibilisateurs. Des idées de projets à l’interface de la photochimie et de la biologie ouvrent de nouvelles perspectives à la suite de ces premiers résultats. / The increase of human population, the modern agriculture and industrial development generate air pollution, which is nowadays worrying for health and environment. Since several decades, outdoor air pollution has been regulated giving rise a global decrease of pollution in the most important European cities. However indoor air pollution was neglected for a long time. Indeed with development of composite materials for building and furnishing, the number of air pollutants strongly increased together with their concentrations. Several studies have thus demonstrated that numerous volatile organic compounds (VOC) were detected indoor at much higher concentration than outdoor. Moreover, due to the modification of sedentary and urban lifestyles, the time spent in confined spaces like housing, working places and public transportation increases. It is less and less satisfactory to simply renew indoor air with outdoor air in most of urban agglomerations. Accordingly, new processes for air treatment are developed in order to decrease indoor air pollutant concentrations while limiting energetic consumption. Photocatalysis is an advanced oxidation process potentially interesting for VOC removal. After a short reminder on the societal context of atmospheric pollution, measurement and treatment methods are presented in chapters I and II. The following chapter gathers the results obtained on the development of new photocatalytic materials and on the measure of their efficiency. The first part of this chapter is devoted to an overview of photocatalytic reactors for gas solid reactions and summarizes the numerous problems arising from the comparison of different materials under various conditions, which are not always similar. In the second part, a composite material made of titanium dioxide encapsulated in a polymer film is characterized and used for the oxidation of a volatile compound used for agricultural fumigation, dimethyl disulfide. The spectroscopic analysis led to the optimization of the material as a function of its thickness and its titanium dioxide loading. A second innovative photocatalytic material made of pure TiO2 fibers is characterized by its mineralization ability of representative indoor air VOC (acetone, heptane, and toluene). The performance of this material is compared to that of a commercial one, Quartzel ® made of TiO2 deposited on quartz fibers, under strictly identical conditions. The two last parts of this chapter are at the interface between photochemistry and biology. In a first strep, bacterial inactivation by a smart textile where titanium dioxide particles coupled with a photosensitizer is studded under visible light. In the last part, the impact of indoor air pollution on skin cells is presented. A dedicated device allowing keratinocytes culture cells and skin biopsies exposures to controlled VOC concentrations is developed. It is thus possible to evidence and to determine the origin of the cellular response to this environmental stress. At last, new research projects for a near future are then presented. They concern the determination of reactive oxygen species involved in photochemical reactions and the development of new hybrid polymers encapsulating photosensitizing molecules. Prospective ideas at the interface of photochemistry and biology conclude this memory.

Student Number: 9503012G Master of Science. School of Geography, Archaeology and Environmental Studies / A brown haze which builds-up over Cape Town under calm and cold weather conditions causes public concern. The brown haze is thought to be due to the gaseous and particulate emissions from the city, industries, traffic and townships in the Cape Town region. Volatile organic carbon (VOCs) compounds are an important component of the haze layer particularly because of their reactivity. VOCs play an important role in the carbon budget and radiation balance, regional oxidant balance, and in the distribution of ozone and other reactive gases, both at the regional and global scale. In this study the variation in ambient VOC concentrations during brown and non-brown haze days over Cape Town during July and August 2003 were characterised. Ambient air samples were collected in evacuated stainless steel canistes from the South African Weather Service (SAWS) research aircraft (Aerocommander, ZS-JRB) and later analysed by gas chromotography equipped with a flame ionisation detector (GC-FID). Benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX) were the specific VOCs targeted for this study. Comparable meteorology data was also collected to determine the effects of wind field and atmospheric stability on BTEX concentrations.

Customer-oriented processes are essential to achieve customer satisfaction. This research describes the application of the concepts of Relationship Marketing as a starting point in the process of developing new services in a telecommunications service provider in Spain. In the quest to increase customer satisfaction, this paper seeks to understand whether the structure of internal processes is the most suitable to channel customer requirements using relationship marketing philosophy but in order to use a systematics tool and a robust method; DMAIC methodology of Six Sigma is applied. Previous researches have contemplated the used of Six Sigma methodologies within manufacturing industries, while this research tries to explore a unique niche by shifting from a production approach, to a service-process, where few researches are found. The scientific research is initiated with the exploration of New Service Development (NSD) processes in the company allowing the preparation of As-Is process maps. Two ways or scenarios are identified for developing new services in the company; the first one where “Standard Services” are developed and proposed by the company, while in the second scenario, services born from a specific customer requirement and known as “Special Projects”. The collection of the Voice of the customer (VOC) identifies 13 criteria that are essential for purchasing, making possible to compare the linkage between internal activities with customer requirements. In a final stage the methodology proposed is validated with a service within the company portfolio. Significant contributions of this research are presented through the framework proposed so as to measure the performance gaps within the services provided by company, regardless of their lifecycle stage, which can also be extrapolated to other businesses of the group. Moreover it provides an understanding on the impact of each process activities in a specific requirement highlighting the most Critical to Quality (CTQ) activities and proposing improvement opportunities.

<p>This research presents a novel approach for object detection by integrating Vision Transformers (ViT) into the EfficientDet architecture. The field of computer vision, encompassing artificial intelligence, focuses on the interpretation and analysis of visual data. Recent advancements in deep learning, particularly convolutional neural networks (CNNs), have significantly improved the accuracy and efficiency of computer vision systems. Object detection, a widely studied application within computer vision, involves the identification and localization of objects in images.</p> <p>The ViT backbone, renowned for its success in image classification and natural language processing tasks, employs self-attention mechanisms to capture global dependencies in input images. However, ViT’s capability to capture fine-grained details and context information is limited. To address this limitation, the integration of ViT into the EfficientDet architecture is proposed. EfficientDet is recognized for its efficiency and accuracy in object detection. By combining the strengths of ViT and EfficientDet, the proposed integration enhances the network’s ability to capture fine-grained details and context information. It leverages ViT’s global dependency modeling alongside EfficientDet’s efficient object detection framework, resulting in highly accurate and efficient performance. Noteworthy object detection frameworks utilized in the industry, such as RetinaNet, EfficientNet, and EfficientDet, primarily employ convolution.</p> <p>Experimental evaluations were conducted using the PASCAL VOC 2007 and 2012 datasets, widely acknowledged benchmarks for object detection. The integrated ViT-EfficientDet model achieved an impressive mean Average Precision (mAP) score of 86.27% when tested on the PASCAL VOC 2007 dataset, demonstrating its superior accuracy. These results underscore the potential of the proposed integration for real-world applications.</p> <p>In conclusion, the research introduces a novel integration of Vision Transformers into the EfficientDet architecture, yielding significant improvements in object detection performance. By combining ViT’s ability to capture global dependencies with EfficientDet’s efficiency and accuracy, the proposed approach offers enhanced object detection capabilities. Future research directions may explore additional datasets and evaluate the performance of the proposed framework across various computer vision tasks.</p>

L’industrie des produits de l’érable est particulièrement importante en Amérique du Nord. Elle est touchée par un phénomène naturel qui se produit en fin de saison de récolte. Il s’agit de l’altération du goût du sirop ; un goût fort désagréable se développe et se nomme goût de bourgeon vu qu’il coïncide au bourgeonnement des feuilles d’érable. Des coûts et du temps sont impliqués à sa récolte et sa production. Cependant, un sirop d’érable avec un goût de bourgeon est vendu à moindre prix. Il constitue donc une perte potentielle d'argent pour les producteurs. Au fil du temps, ils ont appris à se fier à des signes distincts de la nature pour déterminer le début du bourgeonnement. Néanmoins, il est important de le détecter hâtivement pour les producteurs et de mieux comprendre les changements moléculaires associés au défaut de saveur de type bourgeon. Plusieurs travaux sur les produits de l’érable ont été effectués durant le dernier siècle, mais ce n’est que récemment que des projets de recherche sont centrés sur le goût de bourgeon. La détection de celui-ci est certes importante, mais il y est aussi question de mieux connaître la variation de la composition du sirop ou de la sève d’érable, afin de mieux comprendre le phénomène. Tel que décrit dans l’introduction de ce mémoire, on connaît maintenant mieux la composition du sirop d’érable, même que quelques solutions ont été proposées à notre problème, mais beaucoup de questions restent sans réponse que ce mémoire tentera de résoudre. C'est dans ce contexte que cette étude se pose. En visant à identifier les molécules responsables du défaut de goût de type bourgeon que l’on peut retrouver dans le sirop d’érable, nous espérons aider à mieux cibler le problème et à mieux comprendre le métabolisme et, éventuellement, comprendre comment ce goût se développe. Dans un second temps, la découverte de molécules pas encore rapportées, au meilleur de notre connaissance, comme étant présentes dans le sirop d’érable est aussi visée, sans égard à la classification du sirop. Les travaux de ce mémoire contribueront, ultimement, à trouver une façon d’empêcher la formation de ce goût et surtout un moyen de l’éliminer. Pour ce, une première partie correspondant à l’analyse des composés volatils a été effectuée par SPME et GC-MS sur 78 échantillons de sirop d’érable. L’analyse statistique des résultats par PCA cible 42 composés et associe chacun d’entre eux au sirop d’érable avec le défaut de saveur ou alors au sirop sans défaut de saveur. Parmi elles, seules 36 ont pu être identifiées par leurs spectres de masse. La seconde partie correspond à l’analyse des composés non volatils par UPLC-QTOF et UPLCMS/MS. La méthode a été optimisée pour cibler les molécules relativement apolaires par rapport aux sucres et aux acides aminés présents dans le sirop d’érable. Au total, 20 échantillons de sirop ont été analysés, dont 10 à défaut de saveurs de type bourgeon et 10 sans défaut. Pour cette partie, l’analyse de composantes principales a encore une fois été utilisée pour classer les types de sirop à l’étude selon les composés détectés. Ainsi, le mémoire avance les connaissances moléculaires liées à l’émergence du défaut de bourgeon dans le sirop d’érable. / The maple products industry is particularly important in North America. It is affected by a natural phenomenon that occurs at the end of the harvest season. It’s the alteration of the taste of the syrup; a very unpleasant taste develops and is called buddy flavour since it coincides with the budding of maple leaves. Costs and time are involved in its harvest and production. When maple syrup is associated with the buddy taste, its commercial value is lower. Therefore, it contributes to a loss of money for producers. Over time, they have learned to rely on distinct signs from nature to determine the onset of budding. However, methods are needed to detect it and research is needed to better understand the molecular changes in maple syrups. Several research projects on maple products have been carried out during the last century, but it is only recently that research projects have focused on the buddy flavour. They focus on determining the variation in the composition of maple syrup or sap, but also on better understanding of the phenomenon. We now know more than ever about the composition of maple syrup, on top of that some solutions have been proposed to our problem, but many questions remain unanswered and it is obvious that there is still so much to discover. It is in this context that this study arises. By aiming to identify the molecules responsible for the buddy flavour defects that can be found in maple syrup, we hope to help on targeting the problem and better understanding the metabolism of maple trees and, eventually, how the buddy taste develops. Secondly, it is aimed at discovering molecules not yet reported, to the best of our knowledge, as being present in maple syrup regardless of the classification of the syrup. This will contribute, ultimately, in finding a way to prevent the formation of this taste and a way to eliminate it. Thus, the first part of this master’s thesis corresponds to the analysis of volatile compounds by SPME and GC-MS on 78 maple syrup samples. Statistical analysis of the results targets 42 compounds and associates them with either maple syrup with flavour defects or with maple syrup with regular flavour maple syrup. Among these, 36 molecules could be identified by mass spectrometry. To extract correlations from our data, the principal component analysis (PCA) ensued. The second part corresponds to the analysis of non-volatile compounds by UPLC QTOF and UPLC-MS/MS. The method has been optimized to target molecules that are relatively apolar compared to sugars and most of the amino acids present in maple syrup. A total of 20 syrup samples were analyzed, including 10 with bud-like flavour defects and 10 with no defects. For both parts, PCA was once again used to determine which types of syrup under study are the compounds associated with. Taken together, the results presented in this master’s thesis advances knowledge on the molecular origins of the buddy flavour defect in maple syrups.

Die kürzliche globale COVID-19-Pandemie hat deutlich gezeigt, dass hohe medizinische Kosten eine große Herausforderung für unser Gesundheitssystem darstellen. Daher besteht eine wachsende Nachfrage nach personalisierten tragbaren Geräten zur kontinuierlichen Überwachung des Gesundheitszustands von Menschen durch nicht-invasive Erfassung physiologischer Signale. Diese Dissertation fasst die Forschung zur Laserkarbonisierung als Werkzeug für die Synthese flexibler Gassensoren zusammen und präsentiert die Arbeit in vier Teilen. Der erste Teil stellt ein integriertes zweistufiges Verfahren zur Herstellung von laserstrukturiertem (Stickstoff-dotiertem) Kohlenstoff (LP-NC) ausgehend von molekularen Vorstufen vor. Der zweite Teil demonstriert die Herstellung eines flexiblen Sensors für die Kohlendioxid Erfassung basierend auf der Laserumwandlung einer Adenin-basierten Primärtinte. Die unidirektionale Energieeinwirkung kombiniert mit der tiefenabhängigen Abschwächung des Laserstrahls ergibt eine neuartige geschichtete Sensorheterostruktur mit porösen Transducer- und aktiven Sensorschichten. Dieser auf molekularen Vorläufern basierende Laserkarbonisierungsprozess ermöglicht eine selektive Modifikation der Eigenschaften von gedruckten Kohlenstoffmaterialien. Im dritten Teil wird gezeigt, dass die Imprägnierung von LP-NC mit Molybdäncarbid Nanopartikeln die Ladungsträgerdichte verändert, was wiederum die Empfindlichkeit von LP-NC gegenüber gasförmigen Analyten erhöht. Der letzte Teil erläutert, dass die Leitfähigkeit und die Oberflächeneigenschaften von LP-NC verändert werden können, indem der Originaltinte unterschiedliche Konzentrationen von Zinknitrat zugesetzt werden, um die selektiven Elemente des Sensormaterials zu verändern. Basierend auf diesen Faktoren zeigte die hergestellte LP-NC-basierte Sensorplattform in dieser Studie eine hohe Empfindlichkeit und Selektivität für verschiedene flüchtige organische Verbindungen. / The recent global COVID-19 pandemic clearly displayed that the high costs of medical care on top of an aging population bring great challenges to our health systems. As a result, the demand for personalized wearable devices to continuously monitor the health status of individuals by non-invasive detection of physiological signals, thereby providing sufficient information for health monitoring and even preliminary medical diagnosis, is growing. This dissertation summarizes my research on laser-carbonization as a tool for the synthesis of functional materials for flexible gas sensors. The whole work is divided into four parts. The first part presents an integrated two-step approach starting from molecular precursor to prepare laser-patterned (nitrogen-doped) carbon (LP-NC). The second part shows the fabrication of a flexible LP-NC sensor architecture for room-temperature sensing of carbon dioxide via laser conversion of an adenine-based primary ink. By the unidirectional energy impact in conjunction with depth-dependent attenuation of the laser beam, a novel layered sensor heterostructure with a porous transducer and an active sensor layer is formed. This molecular precursor-based laser carbonization method enables the modification of printed carbon materials. In the third part, it is shown that impregnation of LP-NC with molybdenum carbide nanoparticle alters the charge carrier density, which, in turn, increases the sensitivity of LP-NC towards gaseous analytes. The last part explains that the electrical conductivity and surface properties of LP-NC can be modified by adding different concentrations of zinc nitrate into the primary ink to add selectivity elements to the sensor materials. Based on these factors, the LP-NC-based sensor platforms prepared in this study exhibited high sensitivity and selectivity for different volatile organic compounds.