Soutenance de Thèse de Helen Coarita Vendredi 30 Avril 2021 - 9h30
en visioconférence Zoom : https://zoom.us/j/96810835352

"Prétraitement des déchets agricoles pour l'optimisation de leur valorisation par méthanisation"

La croissance rapide de la filière de méthanisation agricole en France depuis une vingtaine d’années s’accompagne de nombreuses questions associées à la rentabilité des installations. Malgré les connaissances acquises par retour d’expérience sur les sites de méthanisation agricoles et les développements pour l’optimisation des procédés, les défis sont encore nombreux, et plus particulièrement pour les éleveurs français : les effluents d’élevage constituent en effet 64% des tonnages entrant en méthanisation, principalement sous la forme de fumiers pailleux complétés par d’autres biomasses agricoles tels que des résidus de culture, produits de cultures intermédiaires à vocation énergétique et autres déchets de l’industrie agro-alimentaire. Or, la grande majorité des installations françaises aujourd’hui sont des technologies de type cuve agitée en voie humide développées principalement en Europe du Nord et conçus pour traiter des résidus d’élevage principalement sous forme liquide. En France, la grande majorité des ressources mobilisables est de caractère hétérogène avec une teneur élevée en matières ligno-cellulosiques, nécessitant le recours à des opérations de préparation de la ration au moyen de systèmes mécaniques. Si les techniques de prétraitements mécaniques disponibles sur le marché sont nombreuses, les retours d’expérience sont encore rares et nécessitent de développer une approche scientifique permettant de relier l’aptitude à la méthanisation d’une biomasse à la modification de ses caractéristiques au cours d’un prétraitement. Pour répondre à cet enjeu, la thèse s’est structurée dans l’objectif d’identifier les principales fonctions des opérations mécaniques de préparation de biomasses agricoles solides. Premièrement, une méthodologie d’approche générale de caractérisation bio-physico-chimique a été développée afin d’évaluer les principaux effets des prétraitements mécaniques avant méthanisation. Dans un deuxième temps, une étude des opérations mécaniques successives à l’échelle laboratoire a été réalisée sur différentes biomasses agricoles telles que les fumiers bovins et l’ensilage de maïs et triticale. La fonctionnalité de chaque opération de prétraitement a été identifiée et une corrélation entre paramètres physiques et paramètres biochimiques a été proposée. Dans un troisième temps, plusieurs techniques de prétraitement mécaniques in situ ont été testées et comparées aux opérations à l’échelle laboratoire pour identifier leurs fonctions de transformation de la biomasse et évaluer leur coût énergétique. Ainsi, plusieurs effets ont été mis en évidence : l’amélioration de la vitesse de bioconversion de la matière et l’amélioration des propriétés rhéologiques. La compréhension en détail du mécanisme d’action des prétraitements mécaniques sur des substrats complexes et hétérogènes est le prochain enjeu.

Mots clés : méthanisation, déchets agricoles, fumiers, caractérisation de la matière, potentiel bio-méthanogène.
Ndlr : le bilan énergétique de ce prétraitement mécanique a été évalué par "calculs par rapport aux gains de la rhéologie, de la production de méthane et de la vitesse de conversion" selon HC à sa soutenance, l'étude énergétique est disponible, la demander ACT

Laboratoire de recherches : Laboratoire Physique de la matière
Directeur de thèse : M. Gérard GUILLOT - M. Jean-Marie BLUET
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VI. CONCLUSION
Dans ce chapitre, nous avons présenté le matériau SiC et mis en relief ses propriétés physiques et électroniques. Il apparaît notamment que le SiC est particulièrement adapté pour des applications haute puissance et haute fréquence.
La mise en place d’une source commerciale de substrats SiC (CREE) et l’amélioration de la
qualité cristallographique de ce matériau ont permis de fabriquer des composants SiC réellement fonctionnels. Cependant, La commercialisation de ces composants est malgré tout encore à ses débuts. La principale limitation porte sur la qualité du matériau qui reste encore insuffisamment maîtrisée et relativement mauvaise comparée aux autres semiconducteurs exploités industriellement tels que le silicium et l’arséniure de gallium. En effet, les densités de défauts cristallins (dislocations, micropipes, joints de grains, etc.) sont encore très élevées.
Le développement de filière SiC passera donc par l’amélioration de la qualité des substrats et des couches épitaxiales. L’effort porte maintenant sur la diminution des densités de défauts
CHAPITRE I : Présentation du SiC et imagerie de défauts structuraux 32 structuraux et sur la maîtrise du dopage et le contrôle de son homogénéité. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce travail de thèse : caractériser les cristaux de SiC par imagerie de photoluminescence, technique très puissante et non destructive, afin d’analyser les défauts présents dans le matériau et de détecter les non uniformités spatiales des propriétés électriques tels le dopage et la durée de vie des porteurs.
MOTS-CLES : Carbure de silicium, caractérisation, photoluminescence, imagerie de photoluminescence, Raman, défauts, durée de vie