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Série Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement
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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Disinfection of Drinking Water by Helio-photocatalytic Process in Sahelian Zone: Chemical, Physical and Technological Aspects / Juliette NDOUNLA
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Disinfection of Drinking Water by Helio-photocatalytic Process in Sahelian Zone: Chemical, Physical and Technological Aspects Type de document : texte imprimé Auteurs : Juliette NDOUNLA Année de publication : 2014 Importance : 173 p. Langues : Français (fre) Résumé : Les tests sur le terrain de la présente étude ont été réalisés à l'Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE) à Ouagadougou - Burkina Faso, Afrique de l'Ouest. Ce projet de thèse été subventionné par la Direction du Développement et de la Coopération Suisse (DDC). Le projet avait pour but de contribuer à l'amélioration de la potabilisation de l'eau par des procédés de désinfection solaire au niveau communautaire dans les zones défavorisées des pays en développement. Et comme objectif principal l'évaluation de la faisabilité de la désinfection photo- Fenton sous irradiation solaire directe des bactéries entériques sauvages de plusieurs sources d'eau de caractéristiques différentes, sous différents réacteurs et à différentes saisons.
L'évaluation de la possibilité d'utiliser le fer naturel présent dans l'eau comme catalyseur de la réaction photo-Fenton a été effectuée en premier lieu. Suivie de l'évaluation de l'efficacité du processus de photo-Fenton dans le traitement de petit volume (bouteilles en PET, 1,5 L) et de grand volume (CPC, 25-50 L) d'eau, ainsi que de la détermination de l'efficacité du traitement par des tests post-irradiation (évaluation de la régénération des bactéries). L'effet des composés azotés et de l'influence des paramètres du rayonnement solaire (irradiance vs. dose) sur l'efficacité des processus de traitement a également été évalué. Par la suite, la désinfection photo- Fenton a été évaluée dans les eaux de surface alcaline et dans les sources d'eau de puits au cours de la saison des pluies. Enfin, la contribution de cette étude à la compréhension générale du mécanisme du processus de photo-Fenton a été développée.
Méthodologiquement, l'inactivation des bactéries entériques sauvages (coliformes totaux / E. coli et Salmonella spp) dans l'eau naturelle contenant du fer dissout (Fe2+ 3+) et les formes solides de fer (e.g. oxydes de fer) a été réalisée par désinfection solaire (hv) avec la contribution du réactif photo-Fenton (Fe +' VH2O2/A1/) après ajout de peroxyde d'hydrogène (H2O2).
Au cours des expériences, la teneur en fer naturel de l'eau de puits (pH 5,4 ou 6,3 ± 0,1) était de 0,07 mg/L, tandis que la teneur en fer ajouté était de 0,6 mg/L. Des résultats, on note que les systèmes photo-Fenton réalisés avec du fer ajouté (Fe VH2O2/-/21/) ou la teneur en fer naturel de l'eau (H2O2/-/21/) ont conduit à une inactivation totale des deux bactéries entériques. Aucune recroissance de bactéries entériques n'a été observée dans les eaux traitées par photo-Fenton une semaine après le traitement. Le photo- traitement de l'eau de puits (25 L) dans le collecteur parabolique compact (CPC), sous rayonnement solaire direct a permis d'évaluer les effets des paramètres du rayonnement solaire sur l'efficacité des processus. L'influence notable de l'irradiance solaire (W.m 2) et non de la dose (Wh.m 2) a été observée pendant les traitements avec les deux processus de photo-traitement (solaire et photo-Fenton).
La photo- désinfection d'eau de surface naturellement alcaline (pH 8,6 ± 0,3) dans le CPC a été efficacement réalisée sous rayonnement solaire direct. Le processus de désinfection par photo-Fenton a pu avoir lieu malgré l'alcalinité de l'eau. Aucune des souches de bactéries entériques, totalement inactivées par photo- Fenton, n'a pu retrouver ses capacités de viabilité au cours des 24 heures de stockage dans l'obscurité après le traitement. L'eau est resté saine, sans de pathogènes une semaine après le traitement photo- Fenton. L'oxydo- réduction des nitrates et des nitrites et l'oxydation de l'ammoniac ont été enregistrées durant les deux processus de photo-désinfection (solaire et photo-Fenton). L'évaluation de l'efficacité de la photo-désinfection pendant la saison des pluies a mis en évidence l'impact négatif des variations climatiques de cette saison sur les processus. La dilution de l'eau par l'eau de pluie a affecté significativement leur composition chimique. De très faibles teneurs en fer comparativement à celles enregistrées au cours de la saison estivale ont été trouvées dans l'eau. Aucune des souches de bactéries entériques sauvages (coliformes totaux/^, coli et Salmonella spp.) photo-traitées dans le CPC (25 L) pendant 4 h n'a été totalement inactivée.
Abstract : The field trials of the présent study were carried out at the International Institute for Water and Environmental Engineering (2iE) at Ouagadougou - Burkina Faso, West Africa. It was financially supported by Swiss Agency for Development and Coopération (SDC). The project aimed at contributing to the improvement of solar-based treatment processes of drinking water at underprivileged point-of-use level in developing countries. Its gênerai objective was to evaluate the feasibility of solar-assisted photo-Fenton disinfection of wild enteric bacteria in several water sources characteristically différent, under différent reactors and seasons.
First of ail, the évaluation of the possibility of using natural iron présent in water as the catalyst of the photo-Fenton reaction was carried out. Afterward, the expérimentation of the efficiency of the photo-Fenton process was made in treating small volume (Pet bottles, 1.5 L) and large volume (CPC, 25-50 L) of water as well as the évaluation of the post irradiation effect of the treatment (regrowth). The effect of nitrogenous compounds and the influence of the solar radiation parameters (irradiance vs. dose) on the efficiency of the processes were also evaluated. The photo-Fenton disinfection was evaluated in alkaline surface water and in well water sources during the raining season. Finally, the contribution of this study to the gênerai compréhension of the mechanistic pathway of the photo-Fenton process was developed.
Methodologically, the inactivation of the wild enteric bacteria (total coliforms/i?. coli and Salmonella spp.) in natural water containing dissolved (Fe2+ 3+) and solids irons forms (e.g. iron oxides) was conducted by solar disinfection (hv) and the contribution of the photo Fenton reactant (Fe2+1 3+/H2O2/Av) after the addition of hydrogen peroxide (H2O2). The natural iron content of the well water (pH 5.4 or 6.3+0.1) was 0.07 mg/L, during the experiments the chemically added iron content was 0.6 mg/L. In the results, it was noticed that the photo-Fenton Systems carried out with added iron (HzO2^e2+/hv) or natural iron content of the water (H2O2/-/2V) has led to total inactivation of both enteric bacteria. No enteric bacteria re-growth was observed in water treated by photo-Fenton one week after the treatment. The photo-treatment of well water (25 L) under direct solar radiation in the compound parabolic collecter (CPC) has given the opportunity to evaluate the effects of solar radiation parameters on the efficiency of the processes. Significant influence of the solar irradiance (W.m) and not of the dose (Wh.m) was noticed during both photo-treatment methods.
The photo-disinfection of natural alkaline surface water (pH 8.6±0.3) in the CPC was efficiently carried out under direct solar radiation. Despite the alkalinity of the water, the photo-Fenton disinfection was proven to take place. None of the enteric bacteria strains, totally inactivated by photo-Fenton, recovered their viability during the 24 hours of subséquent dark storage. The water was still free of pathogen one week after the photo-Fenton treatment. The oxido-reduction of nitrates and nitrites and the oxidation of ammonia were recorded during both photo-disinfection process (photo-Fenton and solar disinfection). The évaluation of the efficiency of the photo-disinfection during the raining season has brought out the négative impact of the weather variations of this season on the processes. The dilution of the water by rainwater highly affected their chemical composition. Very low iron contents comparatively to the ones recorded during the summer season were found in the water. In a CPC, 25 L of water were subjected during 4 h to both photo-disinfecting process and none of them have shown the total inactivation of both wild enteric bacteria (total coliforms/E. coli and Salmonella spp.) strains involved in the treatment.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Disinfection of Drinking Water by Helio-photocatalytic Process in Sahelian Zone: Chemical, Physical and Technological Aspects [texte imprimé] / Juliette NDOUNLA . - 2014 . - 173 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Les tests sur le terrain de la présente étude ont été réalisés à l'Institut International d'Ingénierie de l'Eau et de l'Environnement (2iE) à Ouagadougou - Burkina Faso, Afrique de l'Ouest. Ce projet de thèse été subventionné par la Direction du Développement et de la Coopération Suisse (DDC). Le projet avait pour but de contribuer à l'amélioration de la potabilisation de l'eau par des procédés de désinfection solaire au niveau communautaire dans les zones défavorisées des pays en développement. Et comme objectif principal l'évaluation de la faisabilité de la désinfection photo- Fenton sous irradiation solaire directe des bactéries entériques sauvages de plusieurs sources d'eau de caractéristiques différentes, sous différents réacteurs et à différentes saisons.
L'évaluation de la possibilité d'utiliser le fer naturel présent dans l'eau comme catalyseur de la réaction photo-Fenton a été effectuée en premier lieu. Suivie de l'évaluation de l'efficacité du processus de photo-Fenton dans le traitement de petit volume (bouteilles en PET, 1,5 L) et de grand volume (CPC, 25-50 L) d'eau, ainsi que de la détermination de l'efficacité du traitement par des tests post-irradiation (évaluation de la régénération des bactéries). L'effet des composés azotés et de l'influence des paramètres du rayonnement solaire (irradiance vs. dose) sur l'efficacité des processus de traitement a également été évalué. Par la suite, la désinfection photo- Fenton a été évaluée dans les eaux de surface alcaline et dans les sources d'eau de puits au cours de la saison des pluies. Enfin, la contribution de cette étude à la compréhension générale du mécanisme du processus de photo-Fenton a été développée.
Méthodologiquement, l'inactivation des bactéries entériques sauvages (coliformes totaux / E. coli et Salmonella spp) dans l'eau naturelle contenant du fer dissout (Fe2+ 3+) et les formes solides de fer (e.g. oxydes de fer) a été réalisée par désinfection solaire (hv) avec la contribution du réactif photo-Fenton (Fe +' VH2O2/A1/) après ajout de peroxyde d'hydrogène (H2O2).
Au cours des expériences, la teneur en fer naturel de l'eau de puits (pH 5,4 ou 6,3 ± 0,1) était de 0,07 mg/L, tandis que la teneur en fer ajouté était de 0,6 mg/L. Des résultats, on note que les systèmes photo-Fenton réalisés avec du fer ajouté (Fe VH2O2/-/21/) ou la teneur en fer naturel de l'eau (H2O2/-/21/) ont conduit à une inactivation totale des deux bactéries entériques. Aucune recroissance de bactéries entériques n'a été observée dans les eaux traitées par photo-Fenton une semaine après le traitement. Le photo- traitement de l'eau de puits (25 L) dans le collecteur parabolique compact (CPC), sous rayonnement solaire direct a permis d'évaluer les effets des paramètres du rayonnement solaire sur l'efficacité des processus. L'influence notable de l'irradiance solaire (W.m 2) et non de la dose (Wh.m 2) a été observée pendant les traitements avec les deux processus de photo-traitement (solaire et photo-Fenton).
La photo- désinfection d'eau de surface naturellement alcaline (pH 8,6 ± 0,3) dans le CPC a été efficacement réalisée sous rayonnement solaire direct. Le processus de désinfection par photo-Fenton a pu avoir lieu malgré l'alcalinité de l'eau. Aucune des souches de bactéries entériques, totalement inactivées par photo- Fenton, n'a pu retrouver ses capacités de viabilité au cours des 24 heures de stockage dans l'obscurité après le traitement. L'eau est resté saine, sans de pathogènes une semaine après le traitement photo- Fenton. L'oxydo- réduction des nitrates et des nitrites et l'oxydation de l'ammoniac ont été enregistrées durant les deux processus de photo-désinfection (solaire et photo-Fenton). L'évaluation de l'efficacité de la photo-désinfection pendant la saison des pluies a mis en évidence l'impact négatif des variations climatiques de cette saison sur les processus. La dilution de l'eau par l'eau de pluie a affecté significativement leur composition chimique. De très faibles teneurs en fer comparativement à celles enregistrées au cours de la saison estivale ont été trouvées dans l'eau. Aucune des souches de bactéries entériques sauvages (coliformes totaux/^, coli et Salmonella spp.) photo-traitées dans le CPC (25 L) pendant 4 h n'a été totalement inactivée.
Abstract : The field trials of the présent study were carried out at the International Institute for Water and Environmental Engineering (2iE) at Ouagadougou - Burkina Faso, West Africa. It was financially supported by Swiss Agency for Development and Coopération (SDC). The project aimed at contributing to the improvement of solar-based treatment processes of drinking water at underprivileged point-of-use level in developing countries. Its gênerai objective was to evaluate the feasibility of solar-assisted photo-Fenton disinfection of wild enteric bacteria in several water sources characteristically différent, under différent reactors and seasons.
First of ail, the évaluation of the possibility of using natural iron présent in water as the catalyst of the photo-Fenton reaction was carried out. Afterward, the expérimentation of the efficiency of the photo-Fenton process was made in treating small volume (Pet bottles, 1.5 L) and large volume (CPC, 25-50 L) of water as well as the évaluation of the post irradiation effect of the treatment (regrowth). The effect of nitrogenous compounds and the influence of the solar radiation parameters (irradiance vs. dose) on the efficiency of the processes were also evaluated. The photo-Fenton disinfection was evaluated in alkaline surface water and in well water sources during the raining season. Finally, the contribution of this study to the gênerai compréhension of the mechanistic pathway of the photo-Fenton process was developed.
Methodologically, the inactivation of the wild enteric bacteria (total coliforms/i?. coli and Salmonella spp.) in natural water containing dissolved (Fe2+ 3+) and solids irons forms (e.g. iron oxides) was conducted by solar disinfection (hv) and the contribution of the photo Fenton reactant (Fe2+1 3+/H2O2/Av) after the addition of hydrogen peroxide (H2O2). The natural iron content of the well water (pH 5.4 or 6.3+0.1) was 0.07 mg/L, during the experiments the chemically added iron content was 0.6 mg/L. In the results, it was noticed that the photo-Fenton Systems carried out with added iron (HzO2^e2+/hv) or natural iron content of the water (H2O2/-/2V) has led to total inactivation of both enteric bacteria. No enteric bacteria re-growth was observed in water treated by photo-Fenton one week after the treatment. The photo-treatment of well water (25 L) under direct solar radiation in the compound parabolic collecter (CPC) has given the opportunity to evaluate the effects of solar radiation parameters on the efficiency of the processes. Significant influence of the solar irradiance (W.m) and not of the dose (Wh.m) was noticed during both photo-treatment methods.
The photo-disinfection of natural alkaline surface water (pH 8.6±0.3) in the CPC was efficiently carried out under direct solar radiation. Despite the alkalinity of the water, the photo-Fenton disinfection was proven to take place. None of the enteric bacteria strains, totally inactivated by photo-Fenton, recovered their viability during the 24 hours of subséquent dark storage. The water was still free of pathogen one week after the photo-Fenton treatment. The oxido-reduction of nitrates and nitrites and the oxidation of ammonia were recorded during both photo-disinfection process (photo-Fenton and solar disinfection). The évaluation of the efficiency of the photo-disinfection during the raining season has brought out the négative impact of the weather variations of this season on the processes. The dilution of the water by rainwater highly affected their chemical composition. Very low iron contents comparatively to the ones recorded during the summer season were found in the water. In a CPC, 25 L of water were subjected during 4 h to both photo-disinfecting process and none of them have shown the total inactivation of both wild enteric bacteria (total coliforms/E. coli and Salmonella spp.) strains involved in the treatment.Exemplaires
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NdounlaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Etude géochimique de l'eau de ruissellement du bassin versant de Tougou (bassin supérieur du Nakanbé) au nord du Burkina Faso / Stéphanie MAÏGA-YALEU BATCHAKOUE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Etude géochimique de l'eau de ruissellement du bassin versant de Tougou (bassin supérieur du Nakanbé) au nord du Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Stéphanie MAÏGA-YALEU BATCHAKOUE Année de publication : 2014 Importance : 214p. Langues : Français (fre) Résumé : Au Burkina Faso, pays sahélien à vocation agricole, la dégradation croissante et soutenue es ressources naturelles (eau, sol ou couvert végétal) a des conséquences néfastes sur la productivité agro‐sylvo‐pastorale. Le phénomène d’érosion hydrique de plus en plus dramatique est responsable de la destruction du potentiel pédologique des sols et de la fragilisation de l’écosystème. Face à la problématique environnementale et aux enjeux qui lui sont liés, cette étude a pour objectif d’analyser l’impact de l’érosion hydrique sur la dégradation des sols et la qualité des eaux de ruissellement du bassinversant de Tougou. Elle cherche ainsi à explorer des pistes de réflexions basées sur une évaluation qualitative et quantitative des éléments minéraux et du carbone organique, ainsi que des principaux processus d’érosion contrôlant leurs pertes ou leurs stockages dans lesubstratum pédologique. Ce qui peut représenter de potentiels bénéfices pour d’éventuelles applications à vocation d’améliorer les propriétés chimiques des sols, de renforcerleur fertilité et leur résistance au phénomène d’érosion hydrique. Le cadre physique de l’étude est le bassin versant de Tougou situé dans le bassin supérieur du Nakanbé au Nord duBurkina Faso. Les données de l’étude sont constituées de séries chronologiques se rapportant aux évènements pluvieux des saisons hivernales des années 2010, 2011 et 2012. Le dispositif expérimental est installé sur les sols cultivés dominés par les croûtes structurales (STRU) et sur les sols dégradés caractérisés par les croûtes d’érosion (ERO), gravillonnaire (GRAV) et de dessiccation (DES). Les données hydro‐climatiques, hydrochimiques, ainsi que le carbone organique du sol et le carbone organique érodé ont été collectées sur les parcelles de ruissellement installées sur chaque type de croûte de surface. Les techniques d’analyses des échantillons sont le dosage par volumétrie, la spectrométrie d’émission de flamme, la spectrométrie d’absorption moléculaire, et la méthode par oxydation thermique. Des résultats obtenus, il se dégage que les eaux de ruissellement, en général de nature hydrogénocarbonatée calcique, ont un faciès géochimique différent de celui de l’eau de pluie (chlorurée calcique). On observe cependant un enrichissement en éléments minéraux plus important dans le sous‐bassin versant cultivé par rapport au sous‐bassin versant dégradé. Vu la faible influence de l’eau de pluie sur la chimie des eaux de ruissellement, ainsi que la similitude du substratum géologique sur le bassin versant, la différence significative de minéralisation de l’eau observée entre les deux sous‐bassins versants apparaît comme le produit combiné de processus biologiques, d’activités anthropiques ou de la nature des sols. Les ions majeurs en solution se repartissent en trois grands groupes : le groupe des ions HCO3‐, Cl‐ et Ca2+ contribuant fortement à la minéralisation des eaux de ruissellement ; le groupe des ions NO3‐, Mg2+ et K+ plus importants dans les eaux sur sols limono‐sableux que dans celles issues des sols argileux ; et le groupe des ions SO42‐, PO43‐ et Na+ avec des teneurs faiblement influencées par la texture des sols et dont la faible contribution à la minéralisation de l’eau est liée à la nature des roches dont ils sont issus. Le stock de carbone organique dans le sol (COSS) sur l’horizon 0‐10 cm de profondeur est plus important dans les sols dégradés par rapport aux sols cultivés. Les croûtes de surface ont un impact significatif sur l’érosion hydrique du COS. Les croûtes superficielles pérennes (ERO, GRAV et DES) offrent une plus grande protection au COS contre le phénomène d’érosion hydrique contrairement aux croûtes STRU. L’érosion hydrique du carbone organique, principalement dans le sous‐bassin versant cultivé, s’explique par l’érosion par "effet splash" qui est particulièrement dangereuse, car elle est très sélective vis‐à‐vis de la matière organique.
Abstract : The continuous and sustained degradation of natural resources (water, soil or vegetation) have a negative impact on agro‐forestry‐pastoral productivity, in Burkina Faso, a Sahelian and agricultural based country. Water erosion phenomenon is the main cause of soil degradation and ecosystem fragility. To answer some environmental issues, this study focuses to analyze the impact of water erosion on soil degradation and runoff quality from Tougou watershed. This study explore some alternative ways of research base on qualitative and quantitative assessment of minerals elements and organic carbon, as well as the main erosion processes that control their losses or storage in the soil substratum. This may be essential to any applications to improve the chemical properties of soil and enhance their fertility and resistance to water erosion. The study was conducted in Tougou watershed (37 km2) the upper Nakanbé watershed, northwest of Burkina Faso. The data consist of time series related to rainfall events of rainy season of 2010, 2011 and 2012. The experimental design is installed on cultivated soils dominated by structural crusts (STRU) and degraded soils characterized by erosion crust (ERO), gravel crust (GRAV) and desiccation crust (DES). The hydro climatic and hydrochemistry data, as well as, the soil organic carbon stock and the soil organic carbon losses parameters were collected on runoff plots installed on each surface crust. Volumetric method, flame emission spectrometry, molecular absorption spectrometry, and thermic oxidation method were the methods used. The results obtained, show that the geochemical features of runoff is usually calcium bicarbonate and different from geochemical features of rainwater (calcium chloride). However, there is minerals enrichment in the cultivated watershed than the degraded watershed. Because of the limited impact of rain water chemistry and the similarity of the geological substratum of the two watersheds, the significant difference in water mineralization observed between the two watersheds appears as the combination of biological processes, human activities or soil characteristics. The major ions in solution are divided in three main groups: the group of HCO3‐, Cl‐ and Ca2+, which strongly contribute to the mineralization of runoff; the group of NO3‐, Mg2+ and K+, most important on runoff from sandy loam soils than in clay soils and the group of SO42‐, PO43‐ and Na+, slightly influenced by soil physical properties and slightly contribute to the mineralization of runoff as the rocks they belong to. The soil organic carbon stock (SOCS) on 0‐0.1 m depth was higher on degraded soils compared to cultivated soils. The surface crusts have a significant impact on water erosion of SOC. The perennial crusts (ERO, GRAV and DES) offer a greater SOC protection against the SOC, as compared to STRU crusts of cultivated soils. The SOC losses by water erosion, mainly on cultivated watershed was explained by "splash effect" erosion which is particularly dangerous becauseThèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Etude géochimique de l'eau de ruissellement du bassin versant de Tougou (bassin supérieur du Nakanbé) au nord du Burkina Faso [texte imprimé] / Stéphanie MAÏGA-YALEU BATCHAKOUE . - 2014 . - 214p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Au Burkina Faso, pays sahélien à vocation agricole, la dégradation croissante et soutenue es ressources naturelles (eau, sol ou couvert végétal) a des conséquences néfastes sur la productivité agro‐sylvo‐pastorale. Le phénomène d’érosion hydrique de plus en plus dramatique est responsable de la destruction du potentiel pédologique des sols et de la fragilisation de l’écosystème. Face à la problématique environnementale et aux enjeux qui lui sont liés, cette étude a pour objectif d’analyser l’impact de l’érosion hydrique sur la dégradation des sols et la qualité des eaux de ruissellement du bassinversant de Tougou. Elle cherche ainsi à explorer des pistes de réflexions basées sur une évaluation qualitative et quantitative des éléments minéraux et du carbone organique, ainsi que des principaux processus d’érosion contrôlant leurs pertes ou leurs stockages dans lesubstratum pédologique. Ce qui peut représenter de potentiels bénéfices pour d’éventuelles applications à vocation d’améliorer les propriétés chimiques des sols, de renforcerleur fertilité et leur résistance au phénomène d’érosion hydrique. Le cadre physique de l’étude est le bassin versant de Tougou situé dans le bassin supérieur du Nakanbé au Nord duBurkina Faso. Les données de l’étude sont constituées de séries chronologiques se rapportant aux évènements pluvieux des saisons hivernales des années 2010, 2011 et 2012. Le dispositif expérimental est installé sur les sols cultivés dominés par les croûtes structurales (STRU) et sur les sols dégradés caractérisés par les croûtes d’érosion (ERO), gravillonnaire (GRAV) et de dessiccation (DES). Les données hydro‐climatiques, hydrochimiques, ainsi que le carbone organique du sol et le carbone organique érodé ont été collectées sur les parcelles de ruissellement installées sur chaque type de croûte de surface. Les techniques d’analyses des échantillons sont le dosage par volumétrie, la spectrométrie d’émission de flamme, la spectrométrie d’absorption moléculaire, et la méthode par oxydation thermique. Des résultats obtenus, il se dégage que les eaux de ruissellement, en général de nature hydrogénocarbonatée calcique, ont un faciès géochimique différent de celui de l’eau de pluie (chlorurée calcique). On observe cependant un enrichissement en éléments minéraux plus important dans le sous‐bassin versant cultivé par rapport au sous‐bassin versant dégradé. Vu la faible influence de l’eau de pluie sur la chimie des eaux de ruissellement, ainsi que la similitude du substratum géologique sur le bassin versant, la différence significative de minéralisation de l’eau observée entre les deux sous‐bassins versants apparaît comme le produit combiné de processus biologiques, d’activités anthropiques ou de la nature des sols. Les ions majeurs en solution se repartissent en trois grands groupes : le groupe des ions HCO3‐, Cl‐ et Ca2+ contribuant fortement à la minéralisation des eaux de ruissellement ; le groupe des ions NO3‐, Mg2+ et K+ plus importants dans les eaux sur sols limono‐sableux que dans celles issues des sols argileux ; et le groupe des ions SO42‐, PO43‐ et Na+ avec des teneurs faiblement influencées par la texture des sols et dont la faible contribution à la minéralisation de l’eau est liée à la nature des roches dont ils sont issus. Le stock de carbone organique dans le sol (COSS) sur l’horizon 0‐10 cm de profondeur est plus important dans les sols dégradés par rapport aux sols cultivés. Les croûtes de surface ont un impact significatif sur l’érosion hydrique du COS. Les croûtes superficielles pérennes (ERO, GRAV et DES) offrent une plus grande protection au COS contre le phénomène d’érosion hydrique contrairement aux croûtes STRU. L’érosion hydrique du carbone organique, principalement dans le sous‐bassin versant cultivé, s’explique par l’érosion par "effet splash" qui est particulièrement dangereuse, car elle est très sélective vis‐à‐vis de la matière organique.
Abstract : The continuous and sustained degradation of natural resources (water, soil or vegetation) have a negative impact on agro‐forestry‐pastoral productivity, in Burkina Faso, a Sahelian and agricultural based country. Water erosion phenomenon is the main cause of soil degradation and ecosystem fragility. To answer some environmental issues, this study focuses to analyze the impact of water erosion on soil degradation and runoff quality from Tougou watershed. This study explore some alternative ways of research base on qualitative and quantitative assessment of minerals elements and organic carbon, as well as the main erosion processes that control their losses or storage in the soil substratum. This may be essential to any applications to improve the chemical properties of soil and enhance their fertility and resistance to water erosion. The study was conducted in Tougou watershed (37 km2) the upper Nakanbé watershed, northwest of Burkina Faso. The data consist of time series related to rainfall events of rainy season of 2010, 2011 and 2012. The experimental design is installed on cultivated soils dominated by structural crusts (STRU) and degraded soils characterized by erosion crust (ERO), gravel crust (GRAV) and desiccation crust (DES). The hydro climatic and hydrochemistry data, as well as, the soil organic carbon stock and the soil organic carbon losses parameters were collected on runoff plots installed on each surface crust. Volumetric method, flame emission spectrometry, molecular absorption spectrometry, and thermic oxidation method were the methods used. The results obtained, show that the geochemical features of runoff is usually calcium bicarbonate and different from geochemical features of rainwater (calcium chloride). However, there is minerals enrichment in the cultivated watershed than the degraded watershed. Because of the limited impact of rain water chemistry and the similarity of the geological substratum of the two watersheds, the significant difference in water mineralization observed between the two watersheds appears as the combination of biological processes, human activities or soil characteristics. The major ions in solution are divided in three main groups: the group of HCO3‐, Cl‐ and Ca2+, which strongly contribute to the mineralization of runoff; the group of NO3‐, Mg2+ and K+, most important on runoff from sandy loam soils than in clay soils and the group of SO42‐, PO43‐ and Na+, slightly influenced by soil physical properties and slightly contribute to the mineralization of runoff as the rocks they belong to. The soil organic carbon stock (SOCS) on 0‐0.1 m depth was higher on degraded soils compared to cultivated soils. The surface crusts have a significant impact on water erosion of SOC. The perennial crusts (ERO, GRAV and DES) offer a greater SOC protection against the SOC, as compared to STRU crusts of cultivated soils. The SOC losses by water erosion, mainly on cultivated watershed was explained by "splash effect" erosion which is particularly dangerous becauseExemplaires
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YaleuAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Incidence du fonctionnement hydraulique et pédologique des périmètres irrigués sur la production agricole / Epolyste ADJEFFA
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Incidence du fonctionnement hydraulique et pédologique des périmètres irrigués sur la production agricole : cas du périmètre irrigué de Gouran dans la vallée du Sourou au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Epolyste ADJEFFA Année de publication : 2015 Importance : 163p. Langues : Français (fre) Résumé : Le périmètre irrigué de Gouran (540 ha) est situé à proximité du village Gouran, à environ 220 km au nord-ouest de Ouagadougou au Burkina Faso. Il a été créé par l’Etat Burkinabé à travers l’Autorité de Mise en Valeur de la Vallée du Sourou (AMVS) en 2005. Malheureusement, ce périmètre est aujourd’hui peu performant à cause de la faible productivité. De 7 t/ha environ de paddy par campagne pendant les premières années après l’aménagement, les rendements sont passés à 4 t/ha dans les dernières années. Aujourd’hui, les agriculteurs utilisent fréquemment le terme de «baisse de fertilité de sol » pour expliquer la baisse de rendement dans le périmètre. Au regard de ce constat, la présente contribution a pour objectif d’approfondir les investigations sur la cause de la contreperformance du périmètre afin de proposer des solutions techniques durables. Ce qui permettra d’optimiser les rendements des cultures afin de garantir des revenus stables aux agriculteurs. De façon spécifique, il s’agit de : i) évaluer le niveau de fertilité actuel des sols du périmètre à travers un étude pédologique ; ii) diagnostiquer l’état de dégradation des infrastructures et la gouvernance agricole dans le périmètre ; iii) apprécier l’impact d’une nappe perchée sur la production ; iv) réaliser une enquête agricole et mettre en place des essais de fertilité pour cerner le meilleur traitement qui optimise les rendements. L’étude met en évidence six types de sol : les sols ferrugineux tropicaux lessivés à taches et concrétions (FLTC), les Sols bruns eutrophes tropicaux hydromorphes (BEH), les Sols hydromorphes peu humifères à pseudogley de surface (HPGS), les Sols bruns eutrophes tropicaux hydromorphes vertiques (BEHV), les vertisols vertiques (VV) et les sols bruns eutrophes tropicaux ferruginisés (BEF). L’analyse des échantillons de ces sols montre une carence en phosphore (<30ppm) et en azote (< 1%). Le constat d’une mauvaise gestion de la fertilité caractérisée par un faible amendement en matière organique s’observe sur le périmètre. Des pratiques de siphonage d’eau d’irrigation bouleversent les tours d’eau et sont à l’origine de l’insatisfaction des besoins réels en eau des cultures par période. Le non-respect du calendrier cultural entraine un pompage supplémentaire et varié. Ce qui augmente les charges d’exploitation. Le périmètre de Gouran connait pendant la période des hautes eaux, un envahissement par les eaux du fleuve Sourou provoquant un engorgement temporaire des sols. L’analyse des relevés piézométriques de la nappe phréatique atteste que cela n’a pas un impact majeur sur le rendement des cultures.
Abstract : The irrigated area of Gouran (540 ha) is located near the village Gouran, about 220km northern west of Ouagadougou in Burkina Faso. It was created by the state Burkinabe through the Authority Enhancement of Sourou Valley (AMVS) in 2005. Unfortunately, this scope has become inefficient because of low productivity. 7 t / ha of paddy per year during the first years after the development, yields increased from 4 t / ha in the last years. Today, farmers frequently use the term "soil fertility decline" to explain the yield reduction in the scope. This corroborates the facts known. In view of this, this paper should deepen the investigations into the cause of the underperformance of the perimeter to provide sustainable technical solutions. This will maximize crop yields to ensure stable incomes for farmers. Specifically, these are : i) assess the current level of fertility of the soil perimeter through a soil survey; ii) diagnose the state of infrastructure degradation and agricultural governance in the perimeter ; iii) assess the impact of a perched water table on production ; iv) To an agricultural survey and establish fertility tests to determine the best treatment that optimizes yields. The study highlights six soil types: the tropical ferruginous soils leached stains and concretions (FLTC); brown eutrophic tropical hydromorphic soils (BEH); hydromorphic soils little humus pseudogley surface (hpgs) ; brown soils eutrophic tropical hydromorphic vertisols (BEHV) ; vertisols vertic (VV) and tropical eutrophic brown soils ferruginized (BEF). Analysis of samples of the soils shows a phosphorus deficiency (<30 ppm) and nitrogen (<1%). The finding of poor fertility management characterized by a low organic matter amendment is observed on the perimeter. Irrigation water siphoning practices disrupt water towers and are the cause of the dissatisfaction of the actual crop water requirements per period. Failure of the cropping calendar and varied causes additional pumping. This is increasing the operating expenses. The scope of Gouran known during the period of high water flooding through the waters of the river Sourou causing a temporary waterlogging. Analysis of piezometric readings of the groundwater aquifer confirms that it did not have a major impact on crop yields.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Incidence du fonctionnement hydraulique et pédologique des périmètres irrigués sur la production agricole : cas du périmètre irrigué de Gouran dans la vallée du Sourou au Burkina Faso [texte imprimé] / Epolyste ADJEFFA . - 2015 . - 163p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le périmètre irrigué de Gouran (540 ha) est situé à proximité du village Gouran, à environ 220 km au nord-ouest de Ouagadougou au Burkina Faso. Il a été créé par l’Etat Burkinabé à travers l’Autorité de Mise en Valeur de la Vallée du Sourou (AMVS) en 2005. Malheureusement, ce périmètre est aujourd’hui peu performant à cause de la faible productivité. De 7 t/ha environ de paddy par campagne pendant les premières années après l’aménagement, les rendements sont passés à 4 t/ha dans les dernières années. Aujourd’hui, les agriculteurs utilisent fréquemment le terme de «baisse de fertilité de sol » pour expliquer la baisse de rendement dans le périmètre. Au regard de ce constat, la présente contribution a pour objectif d’approfondir les investigations sur la cause de la contreperformance du périmètre afin de proposer des solutions techniques durables. Ce qui permettra d’optimiser les rendements des cultures afin de garantir des revenus stables aux agriculteurs. De façon spécifique, il s’agit de : i) évaluer le niveau de fertilité actuel des sols du périmètre à travers un étude pédologique ; ii) diagnostiquer l’état de dégradation des infrastructures et la gouvernance agricole dans le périmètre ; iii) apprécier l’impact d’une nappe perchée sur la production ; iv) réaliser une enquête agricole et mettre en place des essais de fertilité pour cerner le meilleur traitement qui optimise les rendements. L’étude met en évidence six types de sol : les sols ferrugineux tropicaux lessivés à taches et concrétions (FLTC), les Sols bruns eutrophes tropicaux hydromorphes (BEH), les Sols hydromorphes peu humifères à pseudogley de surface (HPGS), les Sols bruns eutrophes tropicaux hydromorphes vertiques (BEHV), les vertisols vertiques (VV) et les sols bruns eutrophes tropicaux ferruginisés (BEF). L’analyse des échantillons de ces sols montre une carence en phosphore (<30ppm) et en azote (< 1%). Le constat d’une mauvaise gestion de la fertilité caractérisée par un faible amendement en matière organique s’observe sur le périmètre. Des pratiques de siphonage d’eau d’irrigation bouleversent les tours d’eau et sont à l’origine de l’insatisfaction des besoins réels en eau des cultures par période. Le non-respect du calendrier cultural entraine un pompage supplémentaire et varié. Ce qui augmente les charges d’exploitation. Le périmètre de Gouran connait pendant la période des hautes eaux, un envahissement par les eaux du fleuve Sourou provoquant un engorgement temporaire des sols. L’analyse des relevés piézométriques de la nappe phréatique atteste que cela n’a pas un impact majeur sur le rendement des cultures.
Abstract : The irrigated area of Gouran (540 ha) is located near the village Gouran, about 220km northern west of Ouagadougou in Burkina Faso. It was created by the state Burkinabe through the Authority Enhancement of Sourou Valley (AMVS) in 2005. Unfortunately, this scope has become inefficient because of low productivity. 7 t / ha of paddy per year during the first years after the development, yields increased from 4 t / ha in the last years. Today, farmers frequently use the term "soil fertility decline" to explain the yield reduction in the scope. This corroborates the facts known. In view of this, this paper should deepen the investigations into the cause of the underperformance of the perimeter to provide sustainable technical solutions. This will maximize crop yields to ensure stable incomes for farmers. Specifically, these are : i) assess the current level of fertility of the soil perimeter through a soil survey; ii) diagnose the state of infrastructure degradation and agricultural governance in the perimeter ; iii) assess the impact of a perched water table on production ; iv) To an agricultural survey and establish fertility tests to determine the best treatment that optimizes yields. The study highlights six soil types: the tropical ferruginous soils leached stains and concretions (FLTC); brown eutrophic tropical hydromorphic soils (BEH); hydromorphic soils little humus pseudogley surface (hpgs) ; brown soils eutrophic tropical hydromorphic vertisols (BEHV) ; vertisols vertic (VV) and tropical eutrophic brown soils ferruginized (BEF). Analysis of samples of the soils shows a phosphorus deficiency (<30 ppm) and nitrogen (<1%). The finding of poor fertility management characterized by a low organic matter amendment is observed on the perimeter. Irrigation water siphoning practices disrupt water towers and are the cause of the dissatisfaction of the actual crop water requirements per period. Failure of the cropping calendar and varied causes additional pumping. This is increasing the operating expenses. The scope of Gouran known during the period of high water flooding through the waters of the river Sourou causing a temporary waterlogging. Analysis of piezometric readings of the groundwater aquifer confirms that it did not have a major impact on crop yields.Exemplaires
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EpolysteAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Concentrating solar power in West Africa / Emmanuel Wendsongré RAMDE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Concentrating solar power in West Africa : site selection and potential assessment Type de document : texte imprimé Auteurs : Emmanuel Wendsongré RAMDE Année de publication : 2013 Importance : 129p. Langues : Français (fre) Résumé : La Communauté économique des États de l'Afrique de l’Ouest (CEDEAO) qui est un regroupement régional de 15 pays est parmi les régions du monde qui ont les taux les plus bas de consommation d’énergie moderne. Les centrales solaires à concentration pourraient être une option attrayante d’énergie renouvelable pour accroitre le taux d’accès à l'électricité, pour diversifier les sources d'énergie et pour réduire la facture pétrolière dans la communauté. Toutefois, à ce jour, aucune centrale solaire à concentration n’ait été installée dans la sous-région et aucune n'est en cours de construction. De plus, à l’exception de quelques études isolées dans certains pays comme le Ghana où la faisabilité d'une centrale à tour de 20 MW a été étudiée, aucune prospection ou évaluation du potentiel couvrant toute la région CEDEAO et liée aux centrales solaires à concentration n'ait été réalisée (à notre connaissance).
L'objectif général de cette thèse était de combler cette lacune en procédant à une évaluation du potentiel des centrales solaires à concentration dans la sous-région.
Une première étape dans la méthodologie a consisté à identifier les paramètres clés servant de critères pour le choix de sites potentiels pour l’implantation des centrales solaires à concentration. La deuxième étape consistait à établir des cartes de la CEDEAO illustrant la répartition spatiale de certains des paramètres clés. Les cartes devraient ensuite être superposées avec des critères donnés en utilisant des techniques SIG (Système d'information géographique). La zone d'intersection a été supposée convenable pour l’implantation des centrales solaires à concentration. La troisième étape a consisté à proposer une méthode de calcul de la puissance nominale potentielle et de l’énergie correspondante. La méthode devrait ensuite être utilisée pour prédire le potentiel CSP dans l’espace CEDEAO.
Trois cartes de la CEDEAO ont été développées. Ces cartes illustrent la répartition spatiale du rayonnement solaire direct, la topographie du terrain et des lignes de transmission, respectivement. Ayant ensuite considéré 1 % seulement de la superficie convenable, l’étude conclue entre autre que la CEDEAO dispose d’une capacité nominale potentielle d’environ 22 GW pour la technologie cylindro-parabolique. Cela dépasse largement la projection de la demande en électricité qui sera de 17 GW pour la région en 2023.
Les résultats de cette recherche sont censés servir de base non seulement à des projets de développement des centrales solaires à concentration mais aussi à des recherches plus poussées dans le domaine, en particulier en Afrique de l’Ouest. La méthode proposée pourrait être appliquée dans d’autres parties du monde.
Abstract : The Economic Community of West African States (ECOWAS) which is a regional group of fifteen countries has some of the lowest modern energy consumption rates in the world. Concentrating Solar Power (CSP) could be an attractive renewable energy option for increasing access to electricity, for diversifying sources of energy and for reducing oil bill in the region. However, to date, no CSP plant has been installed in the region and none is under construction. Moreover, with the exception of some few isolated cases in some countries like Ghana where the feasibility of a 20 MW central receiver Plant was investigated, to the best of our knowledge no site evaluation or capacity assessment pertaining to CSP plant has ever been performed for the whole Community. The overall objective of this thesis was to fill that gap by carrying out a potential assessment for large-scale CSP projects in the region.
A first step in the methodology consisted in identifying key parameters as criteria for the proper siting of CSP plants. The second step was to develop maps of ECOWAS illustrating spatial distribution of some of the key parameters. The maps were to be subsequently laid over each other with given criteria and using Geographical Information System’s techniques. The intersected area was assumed to be suitable for CSP implementation. The third step was to develop a method for the calculation of both the nominal potential and the corresponding energy yield and apply the method in the ECOWAS region.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Concentrating solar power in West Africa : site selection and potential assessment [texte imprimé] / Emmanuel Wendsongré RAMDE . - 2013 . - 129p.
Langues : Français (fre)
Résumé : La Communauté économique des États de l'Afrique de l’Ouest (CEDEAO) qui est un regroupement régional de 15 pays est parmi les régions du monde qui ont les taux les plus bas de consommation d’énergie moderne. Les centrales solaires à concentration pourraient être une option attrayante d’énergie renouvelable pour accroitre le taux d’accès à l'électricité, pour diversifier les sources d'énergie et pour réduire la facture pétrolière dans la communauté. Toutefois, à ce jour, aucune centrale solaire à concentration n’ait été installée dans la sous-région et aucune n'est en cours de construction. De plus, à l’exception de quelques études isolées dans certains pays comme le Ghana où la faisabilité d'une centrale à tour de 20 MW a été étudiée, aucune prospection ou évaluation du potentiel couvrant toute la région CEDEAO et liée aux centrales solaires à concentration n'ait été réalisée (à notre connaissance).
L'objectif général de cette thèse était de combler cette lacune en procédant à une évaluation du potentiel des centrales solaires à concentration dans la sous-région.
Une première étape dans la méthodologie a consisté à identifier les paramètres clés servant de critères pour le choix de sites potentiels pour l’implantation des centrales solaires à concentration. La deuxième étape consistait à établir des cartes de la CEDEAO illustrant la répartition spatiale de certains des paramètres clés. Les cartes devraient ensuite être superposées avec des critères donnés en utilisant des techniques SIG (Système d'information géographique). La zone d'intersection a été supposée convenable pour l’implantation des centrales solaires à concentration. La troisième étape a consisté à proposer une méthode de calcul de la puissance nominale potentielle et de l’énergie correspondante. La méthode devrait ensuite être utilisée pour prédire le potentiel CSP dans l’espace CEDEAO.
Trois cartes de la CEDEAO ont été développées. Ces cartes illustrent la répartition spatiale du rayonnement solaire direct, la topographie du terrain et des lignes de transmission, respectivement. Ayant ensuite considéré 1 % seulement de la superficie convenable, l’étude conclue entre autre que la CEDEAO dispose d’une capacité nominale potentielle d’environ 22 GW pour la technologie cylindro-parabolique. Cela dépasse largement la projection de la demande en électricité qui sera de 17 GW pour la région en 2023.
Les résultats de cette recherche sont censés servir de base non seulement à des projets de développement des centrales solaires à concentration mais aussi à des recherches plus poussées dans le domaine, en particulier en Afrique de l’Ouest. La méthode proposée pourrait être appliquée dans d’autres parties du monde.
Abstract : The Economic Community of West African States (ECOWAS) which is a regional group of fifteen countries has some of the lowest modern energy consumption rates in the world. Concentrating Solar Power (CSP) could be an attractive renewable energy option for increasing access to electricity, for diversifying sources of energy and for reducing oil bill in the region. However, to date, no CSP plant has been installed in the region and none is under construction. Moreover, with the exception of some few isolated cases in some countries like Ghana where the feasibility of a 20 MW central receiver Plant was investigated, to the best of our knowledge no site evaluation or capacity assessment pertaining to CSP plant has ever been performed for the whole Community. The overall objective of this thesis was to fill that gap by carrying out a potential assessment for large-scale CSP projects in the region.
A first step in the methodology consisted in identifying key parameters as criteria for the proper siting of CSP plants. The second step was to develop maps of ECOWAS illustrating spatial distribution of some of the key parameters. The maps were to be subsequently laid over each other with given criteria and using Geographical Information System’s techniques. The intersected area was assumed to be suitable for CSP implementation. The third step was to develop a method for the calculation of both the nominal potential and the corresponding energy yield and apply the method in the ECOWAS region.Exemplaires
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WendsongreAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Subsurface drainage of valley bottom irrigated rice schemes in tropical Savannah / Amadou Keïta
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Subsurface drainage of valley bottom irrigated rice schemes in tropical Savannah : case studies of Tiefora and Moussodougou in Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Amadou Keïta Année de publication : 2015 Importance : 224p. Langues : Français (fre) Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Subsurface drainage of valley bottom irrigated rice schemes in tropical Savannah : case studies of Tiefora and Moussodougou in Burkina Faso [texte imprimé] / Amadou Keïta . - 2015 . - 224p.
Langues : Français (fre)Exemplaires
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KeïtaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Sustainable design of oilseed-based biofuel supply chains / Arnaud CHAPUIS
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Sustainable design of oilseed-based biofuel supply chains : the case of jatropha in Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Arnaud CHAPUIS Année de publication : 2014 Importance : 220p. Langues : Français (fre) Résumé : Au Burkina Faso, les biocarburants suscitent de nombreux espoirs quant au développement de l'accès à l'énergie en zone rurale et à la substitution des carburants fossiles importés. Plusieurs initiatives de production de biocarburants à partir de Jatropha ont été lancées au cours des dernières années par des ONG et des opérateurs privés. Le gouvernement envisage de définir un politique d’accompagnement pour le développement de ce secteur. Les bénéfices potentiels issus de cette activité, en terme de contribution au développement durable, doivent donc être soigneusement étudiés afin de prendre les décisions adéquates.
L’objectif de ce travail est d’évaluer les opportunités de développement des biocarburants, en définissant les possibilités techniques dans le contexte et en analysant à quelles conditions et dans quelle mesure elles peuvent contribuer au développement durable. L'approche repose sur la modélisation des procédés impliqués dans la production, couplée à des outils d'évaluation environnementale et économique.
L'efficacité économique est évaluée par une analyse de la valeur ajoutée produite au sein des filières, ainsi que sa distribution sous forme de revenus, aux employés, aux agents de la filière, à l'état et aux banques. Les impacts environnementaux, notamment les émissions de GES et la consommation d'énergie fossile, sont évalués à l'aide d'une analyse de cycle de vie.
Trois produits finaux différents ont été envisagés: l'huile végétale brute (HVB) ou raffinée, destinée à des applications stationnaires et le biodiesel dédié aux transports. Une analyse individuelle de chaque procédé a permis d'identifier les paramètres les plus sensibles au niveau local. Pour tous les procédés, le prix de la matière première conditionne largement le coût de production. Pour la production d’HVB, le rendement en huile et la teneur en huile des graines ont une importance capitale. Les performances économiques du raffinage et de la transestérification de l’huile sont largement influencées par la capacité de transformation des procédés en raison d’économies d'échelle, et dans une moindre mesure, par la technologie et les ressources utilisées pour la fourniture énergétique. Dans le cas de la production de biodiesel, le prix du méthanol est également un facteur crucial.
La méthode d'évaluation développée a été appliquée à plusieurs scénarios de production de biocarburants à partir de graines de Jatropha produites par les petits exploitants. Les résultats montrent que la méthode permet d’apporter des informations essentielles pour la prise de décisions politiques. Sur la base d'un prix de marché des graines de 100 FCFA/kg, les trois types de biocarburants envisagés peuvent être produits de manière rentable. Dans certains cas, l’utilisation de technologies avancées pour l'approvisionnement en énergie et la valorisation des sous-produits est indispensable pour atteindre un coût de production compétitif. Cela pourrait aussi être une solution pour augmenter le prix des graines afin d’assurer des revenus plus élevés aux agriculteurs. La production d'huile raffinée pour la production d’électricité est particulièrement coûteuse et nécessite une production à grande échelle pour être rentable.
Les filières impliquant une usine de biodiesel approvisionnées par plusieurs huileries décentralisées constituent une solution pour contribuer à la fois l’amélioration de l'accès à l'énergie en zone rurale et à la substitution des combustibles fossiles. Les revenus perçus par l'Etat sont directement liés à la valeur ajoutée et aux bénéfices générés par les producteurs de biocarburants.
Enfin, les impacts environnementaux de la production d’huile sont relativement faibles, en termes d'émissions de GES et de consommation d'énergie fossile, en particulier si la fourniture énergétique est basée sur une ressource renouvelable. En revanche, les impacts de la production de biodiesel sont largement affectés par l'utilisation de méthanol.
Abstract : The development of biofuel production in Burkina Faso, raises high expectations regarding the development of rural energy access and the substitution of imported fossil fuels. Several initiatives for biofuel production from Jatropha oilseeds were launched in recent year by NGOs and private operators.
The government is planning to define a policy framework to support the development of this sector. To this end, the potential benefits from this activity needs to be carefully investigated in regard to sustainable development objectives.
The goal of this work was to investigate these opportunities by determining the technical possibilities regarding the context and in what conditions and to what extent they can contribute to sustainable development objectives. The approach was based on the modelling and simulation of production processes coupled with environmental and economic assessment tools. Specific experiments were also led whenever data were not available, as for the determination of the oil yield of a screw press. Economic efficiency was assessed using value chain analysis, which consists in calculating the value added generated by the different activities involved in a supply chain, and the distribution of this value in the form of income to the employees, the supply chain players, the state and the banking institutions.
Environmental impacts, including greenhouse gas emissions and fossil energy consumption, are evaluated using a partial life-cycle assessment.
The production of three different final products was investigated, i.e. straight vegetable oil (SVO), refined oil aimed to be used for stationary applications (power generation, shaft power, pumping…) and biodiesel dedicated to transportation. The analysis of individual processes allowed to identify the most sensitive parameters at a local level. As a general trend for all processes, the price of feedstock dramatically affects the production cost. For SVO production, the oil recovery and the seeds oil content are of paramount importance. The economic performances of the refining and transesterification processes are largely conditioned by the processing capacity, due to economies of scale, and to a lesser extent by the solution employed for energy supply. In the case of biodiesel production, the price of methanol is also a crucial factor.
The developed assessment method was applied to several prospective biofuel supply chains, all relying on the production of Jatropha seeds by smallholders. The results have shown that the method can bring crucial information to policy makers. Based on a seed market price of 100 FCFA/kg, any type of biofuel can be produced in a cost effective way. In some cases, the implementation of advanced technologies for energy supply and by-product valorisation is needed to reach the required production cost. This could also be a solution to increase the price of seeds so as to provide higher incomes to farmers. The production of refined oil for power generation appears to be rather expensive relatively to the target, which imposes large processing scales. Supply chains involving a biodiesel plant supplied by several decentralised SVO plants constitute a solution for addressing at the same time rural energy access and the substitution of fossil fuels. Then the income perceived by the State is directly determined by the value and the profits generated by biofuel producers.
Eventually, the environmental impacts related to seed processing, in terms of GHG emissions and fossil energy consumption, is relatively low especially when energy requirements are supplied from a renewable resource. By contrast, the impacts of biodiesel production are systematically impaired by the use of methanol of fossil origin in the process.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Sustainable design of oilseed-based biofuel supply chains : the case of jatropha in Burkina Faso [texte imprimé] / Arnaud CHAPUIS . - 2014 . - 220p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Au Burkina Faso, les biocarburants suscitent de nombreux espoirs quant au développement de l'accès à l'énergie en zone rurale et à la substitution des carburants fossiles importés. Plusieurs initiatives de production de biocarburants à partir de Jatropha ont été lancées au cours des dernières années par des ONG et des opérateurs privés. Le gouvernement envisage de définir un politique d’accompagnement pour le développement de ce secteur. Les bénéfices potentiels issus de cette activité, en terme de contribution au développement durable, doivent donc être soigneusement étudiés afin de prendre les décisions adéquates.
L’objectif de ce travail est d’évaluer les opportunités de développement des biocarburants, en définissant les possibilités techniques dans le contexte et en analysant à quelles conditions et dans quelle mesure elles peuvent contribuer au développement durable. L'approche repose sur la modélisation des procédés impliqués dans la production, couplée à des outils d'évaluation environnementale et économique.
L'efficacité économique est évaluée par une analyse de la valeur ajoutée produite au sein des filières, ainsi que sa distribution sous forme de revenus, aux employés, aux agents de la filière, à l'état et aux banques. Les impacts environnementaux, notamment les émissions de GES et la consommation d'énergie fossile, sont évalués à l'aide d'une analyse de cycle de vie.
Trois produits finaux différents ont été envisagés: l'huile végétale brute (HVB) ou raffinée, destinée à des applications stationnaires et le biodiesel dédié aux transports. Une analyse individuelle de chaque procédé a permis d'identifier les paramètres les plus sensibles au niveau local. Pour tous les procédés, le prix de la matière première conditionne largement le coût de production. Pour la production d’HVB, le rendement en huile et la teneur en huile des graines ont une importance capitale. Les performances économiques du raffinage et de la transestérification de l’huile sont largement influencées par la capacité de transformation des procédés en raison d’économies d'échelle, et dans une moindre mesure, par la technologie et les ressources utilisées pour la fourniture énergétique. Dans le cas de la production de biodiesel, le prix du méthanol est également un facteur crucial.
La méthode d'évaluation développée a été appliquée à plusieurs scénarios de production de biocarburants à partir de graines de Jatropha produites par les petits exploitants. Les résultats montrent que la méthode permet d’apporter des informations essentielles pour la prise de décisions politiques. Sur la base d'un prix de marché des graines de 100 FCFA/kg, les trois types de biocarburants envisagés peuvent être produits de manière rentable. Dans certains cas, l’utilisation de technologies avancées pour l'approvisionnement en énergie et la valorisation des sous-produits est indispensable pour atteindre un coût de production compétitif. Cela pourrait aussi être une solution pour augmenter le prix des graines afin d’assurer des revenus plus élevés aux agriculteurs. La production d'huile raffinée pour la production d’électricité est particulièrement coûteuse et nécessite une production à grande échelle pour être rentable.
Les filières impliquant une usine de biodiesel approvisionnées par plusieurs huileries décentralisées constituent une solution pour contribuer à la fois l’amélioration de l'accès à l'énergie en zone rurale et à la substitution des combustibles fossiles. Les revenus perçus par l'Etat sont directement liés à la valeur ajoutée et aux bénéfices générés par les producteurs de biocarburants.
Enfin, les impacts environnementaux de la production d’huile sont relativement faibles, en termes d'émissions de GES et de consommation d'énergie fossile, en particulier si la fourniture énergétique est basée sur une ressource renouvelable. En revanche, les impacts de la production de biodiesel sont largement affectés par l'utilisation de méthanol.
Abstract : The development of biofuel production in Burkina Faso, raises high expectations regarding the development of rural energy access and the substitution of imported fossil fuels. Several initiatives for biofuel production from Jatropha oilseeds were launched in recent year by NGOs and private operators.
The government is planning to define a policy framework to support the development of this sector. To this end, the potential benefits from this activity needs to be carefully investigated in regard to sustainable development objectives.
The goal of this work was to investigate these opportunities by determining the technical possibilities regarding the context and in what conditions and to what extent they can contribute to sustainable development objectives. The approach was based on the modelling and simulation of production processes coupled with environmental and economic assessment tools. Specific experiments were also led whenever data were not available, as for the determination of the oil yield of a screw press. Economic efficiency was assessed using value chain analysis, which consists in calculating the value added generated by the different activities involved in a supply chain, and the distribution of this value in the form of income to the employees, the supply chain players, the state and the banking institutions.
Environmental impacts, including greenhouse gas emissions and fossil energy consumption, are evaluated using a partial life-cycle assessment.
The production of three different final products was investigated, i.e. straight vegetable oil (SVO), refined oil aimed to be used for stationary applications (power generation, shaft power, pumping…) and biodiesel dedicated to transportation. The analysis of individual processes allowed to identify the most sensitive parameters at a local level. As a general trend for all processes, the price of feedstock dramatically affects the production cost. For SVO production, the oil recovery and the seeds oil content are of paramount importance. The economic performances of the refining and transesterification processes are largely conditioned by the processing capacity, due to economies of scale, and to a lesser extent by the solution employed for energy supply. In the case of biodiesel production, the price of methanol is also a crucial factor.
The developed assessment method was applied to several prospective biofuel supply chains, all relying on the production of Jatropha seeds by smallholders. The results have shown that the method can bring crucial information to policy makers. Based on a seed market price of 100 FCFA/kg, any type of biofuel can be produced in a cost effective way. In some cases, the implementation of advanced technologies for energy supply and by-product valorisation is needed to reach the required production cost. This could also be a solution to increase the price of seeds so as to provide higher incomes to farmers. The production of refined oil for power generation appears to be rather expensive relatively to the target, which imposes large processing scales. Supply chains involving a biodiesel plant supplied by several decentralised SVO plants constitute a solution for addressing at the same time rural energy access and the substitution of fossil fuels. Then the income perceived by the State is directly determined by the value and the profits generated by biofuel producers.
Eventually, the environmental impacts related to seed processing, in terms of GHG emissions and fossil energy consumption, is relatively low especially when energy requirements are supplied from a renewable resource. By contrast, the impacts of biodiesel production are systematically impaired by the use of methanol of fossil origin in the process.Exemplaires
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ChapuisAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Développement de charbon actif à partir de biomasses lignocellulosiques pour des applications dans le traitement de l’eau / M'baye GUEYE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Développement de charbon actif à partir de biomasses lignocellulosiques pour des applications dans le traitement de l’eau Type de document : texte imprimé Auteurs : M'baye GUEYE Année de publication : 2015 Importance : 229p. Langues : Français (fre) Résumé : L’objectif de ce travail est d’élaborer, de caractériser et d’évaluer les performances de nouveaux types de charbons actifs (CAs) à partir de biomasses disponibles localement telles que le bois de jatropha, les coques de jatropha, les coques d’arachides et les coques de noix de coco. La méthode d’élaboration étudiée est l’activation chimique par H3PO4, KOH ainsi que par des précurseurs de fer dans le but de former des particules magnétiques dans la structure poreuse du charbon actif. Les performances des charbons actifs synthétisés sont évaluées pour l’élimination de métaux lourds (chrome VI), de colorants (bleu de méthylène) et de pesticides (diuron). Les résultats obtenus démontrent que la température de pyrolyse, la vitesse de chauffe, la nature de la biomasse ainsi que le type d’agent activant impactent les caractéristiques des charbons préparés à partir des coques d’arachide, coques de jatropha, noix de coco et du bois de jatropha. Les conditions d’activation optimisées dépendent de la nature de la biomasse, et les charbons actifs préparés ont des surfaces spécifiques SBET allant jusqu’à 1305m²/g pour les CAs issus de bois de jatropha activés avec du KOH et à 751m²/g pour les CAs issus de coques d’arachide activées avec du H3PO4. Les charbons actifs ferromagnétiques synthétisés présentent une texture entièrement microporeuse et des propriétés magnétiques intéressantes dues aux nanoparticules formées pendant la pyrolyse de la biomasse imprégnée avec sels de fer étudiés. Ces charbons sont facilement récupérables en milieu aqueux par séparation magnétique à l’aide d’un électro-aimant sous un champ magnétique de 156 mT. Les charbons actifs préparés à partir de bois de jatropha, de coque d’arachide et de bois de jatropha ont des textures microporeuses et mésoporeuses qui se sont révélées favorables à la décoloration totale du bleu de méthylène et l’élimination des ions de chrome VI et du durion en solution aqueuse. Le CA préparé à partir du bois de jatropha s’est révélé particulièrement performant pour l’adsorption du chrome VI et apparait comme un matériau très prometteur pour le traitement a moindre cout des eaux usées contenant du chrome dans la mesure où les charbons sont faciles à préparer, proviennent de matières végétales largement disponibles à faibles coûts.
Abstract : The objective of this work is to work out, locally characterize and evaluate the performances of new types of activated carbon starting from biomasses available such as the wood of jatropha, the hulls of jatropha, the groundnut hulls and the coconut hulls. The method of studied development is chemical activation by H3PO4, KOH like by iron precursors with an aim of forming magnetic particles in the porous structure of the activated carbon and of allowing its magnetic separation. The performances of the synthesized activated carbon are evaluated for the elimination of heavy metals (chromium VI), dyes (methylene blue) and of pesticides (diuron). Indeed, the results obtained indicate that the temperature of pyrolysis, the speed of heating, the nature of the biomass as well as the type of activating agent have a very remarkable effect on the characteristics of the dressed coals starting from the groundnut hulls and of wood of jatropha. The prepared activated carbon have specific surfaces SBET going until 1305m 2/g for the cases resulting from wood of jatropha activated with KOH and with 751m2/g for the cases resulting from groundnut hulls activated with H3PO4, under optimized conditions of activation which depend on the nature of the biomass. The synthesized ferromagnetic activated carbon present an entirely microporous texture and interesting magnetic properties due to the nanoparticules formed during the pyrolysis of the biomass impregnated with studied iron salts. These coals are easily recoverable in aqueous medium by magnetic separation using an electromagnet under a magnetic field of 156 mT. The activated carbon prepared starting from wood of jatropha, of hull of groundnut and wood of jatropha have microporous and mésoporeuses textures which appeared favorable to the total discoloration of the methylene blue and the elimination of the chromium VI ions and the durion in aqueous solution. CA prepared starting from the wood of jatropha appeared particularly powerful for the adsorption of chromium VI and appears as a very promising material for the economic treatment of waste water containing of chromium insofar as coals are easy to prepare, come from vegetable matters largely available and without costs.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Développement de charbon actif à partir de biomasses lignocellulosiques pour des applications dans le traitement de l’eau [texte imprimé] / M'baye GUEYE . - 2015 . - 229p.
Langues : Français (fre)
Résumé : L’objectif de ce travail est d’élaborer, de caractériser et d’évaluer les performances de nouveaux types de charbons actifs (CAs) à partir de biomasses disponibles localement telles que le bois de jatropha, les coques de jatropha, les coques d’arachides et les coques de noix de coco. La méthode d’élaboration étudiée est l’activation chimique par H3PO4, KOH ainsi que par des précurseurs de fer dans le but de former des particules magnétiques dans la structure poreuse du charbon actif. Les performances des charbons actifs synthétisés sont évaluées pour l’élimination de métaux lourds (chrome VI), de colorants (bleu de méthylène) et de pesticides (diuron). Les résultats obtenus démontrent que la température de pyrolyse, la vitesse de chauffe, la nature de la biomasse ainsi que le type d’agent activant impactent les caractéristiques des charbons préparés à partir des coques d’arachide, coques de jatropha, noix de coco et du bois de jatropha. Les conditions d’activation optimisées dépendent de la nature de la biomasse, et les charbons actifs préparés ont des surfaces spécifiques SBET allant jusqu’à 1305m²/g pour les CAs issus de bois de jatropha activés avec du KOH et à 751m²/g pour les CAs issus de coques d’arachide activées avec du H3PO4. Les charbons actifs ferromagnétiques synthétisés présentent une texture entièrement microporeuse et des propriétés magnétiques intéressantes dues aux nanoparticules formées pendant la pyrolyse de la biomasse imprégnée avec sels de fer étudiés. Ces charbons sont facilement récupérables en milieu aqueux par séparation magnétique à l’aide d’un électro-aimant sous un champ magnétique de 156 mT. Les charbons actifs préparés à partir de bois de jatropha, de coque d’arachide et de bois de jatropha ont des textures microporeuses et mésoporeuses qui se sont révélées favorables à la décoloration totale du bleu de méthylène et l’élimination des ions de chrome VI et du durion en solution aqueuse. Le CA préparé à partir du bois de jatropha s’est révélé particulièrement performant pour l’adsorption du chrome VI et apparait comme un matériau très prometteur pour le traitement a moindre cout des eaux usées contenant du chrome dans la mesure où les charbons sont faciles à préparer, proviennent de matières végétales largement disponibles à faibles coûts.
Abstract : The objective of this work is to work out, locally characterize and evaluate the performances of new types of activated carbon starting from biomasses available such as the wood of jatropha, the hulls of jatropha, the groundnut hulls and the coconut hulls. The method of studied development is chemical activation by H3PO4, KOH like by iron precursors with an aim of forming magnetic particles in the porous structure of the activated carbon and of allowing its magnetic separation. The performances of the synthesized activated carbon are evaluated for the elimination of heavy metals (chromium VI), dyes (methylene blue) and of pesticides (diuron). Indeed, the results obtained indicate that the temperature of pyrolysis, the speed of heating, the nature of the biomass as well as the type of activating agent have a very remarkable effect on the characteristics of the dressed coals starting from the groundnut hulls and of wood of jatropha. The prepared activated carbon have specific surfaces SBET going until 1305m 2/g for the cases resulting from wood of jatropha activated with KOH and with 751m2/g for the cases resulting from groundnut hulls activated with H3PO4, under optimized conditions of activation which depend on the nature of the biomass. The synthesized ferromagnetic activated carbon present an entirely microporous texture and interesting magnetic properties due to the nanoparticules formed during the pyrolysis of the biomass impregnated with studied iron salts. These coals are easily recoverable in aqueous medium by magnetic separation using an electromagnet under a magnetic field of 156 mT. The activated carbon prepared starting from wood of jatropha, of hull of groundnut and wood of jatropha have microporous and mésoporeuses textures which appeared favorable to the total discoloration of the methylene blue and the elimination of the chromium VI ions and the durion in aqueous solution. CA prepared starting from the wood of jatropha appeared particularly powerful for the adsorption of chromium VI and appears as a very promising material for the economic treatment of waste water containing of chromium insofar as coals are easy to prepare, come from vegetable matters largely available and without costs.Exemplaires
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MbayeAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Simulation et optimisation du fonctionnement du barrage de Boura en zone soudanienne du Burkina Faso / Tazen FOWE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Simulation et optimisation du fonctionnement du barrage de Boura en zone soudanienne du Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Tazen FOWE, Auteur Année de publication : 2015 Importance : 313p. Langues : Français (fre) Résumé : Au cours des prochaines décennies, le changement climatique, ainsi que les développements socio-économiques des pays, vont accentuer davantage les contraintes sur les ressources en eau, déjà insuffisantes, dans la zone soudano-sahélienne de l’Afrique de l’Ouest. A cet égard, une meilleure connaissance des ressources en eau dans cette zone est primordiale pour une gestion rationnelle et durable.
Cette étude, qui s’inscrit dans le programme « Challenge Program on Water and Food » du bassin de la Volta, vise à caractériser le fonctionnement hydrologique des petits réservoirs et à développer une plateforme de gestion optimisée de ces ouvrages hydrauliques dans un contexte multi-usages. Le barrage de Boura, situé dans la zone soudanienne du Burkina Faso, est un site pilote représentatif de l’ensemble des petits réservoirs du bassin de la Volta en Afrique de l’Ouest soumis aux mêmes contraintes. De ce fait, pour fournir un état des lieux de la situation actuelle de la dynamique de remplissage et de vidange du réservoir, nous avons établi le bilan hydrologique du réservoir de Boura. Certaines composantes de ce bilan ont été estimées à travers une approche basée sur le principe de conservation des volumes. Les données obtenues ont servi d’une part à calibrer un modèle hydrologique (modèle GR4J) et un modèle d’allocation de l’eau (modèle WEAP), et d’autre part à tester l’outil d’optimisation élaboré à l’aide des méthodes évolutionnaires (algorithme génétique mono-objectif) pour la gestion des réservoirs sous différentes contraintes. Les modèles GR4J et WEAP calés ont permis respectivement de faire des projections sur les apports du bassin versant en amont du barrage de Boura et de simuler le système modélisé sous les scénarios de changement climatique issues du modèle climatique régional RCA4 (sous les scénarios d’émission RCP4.5 et RCP8.5). Un ensemble d’indices de performance ont servi à évaluer la performance du système à partir des sorties de WEAP pour différents horizons de gestion (trois périodes de 30 ans chacune).
Le bilan global du réservoir de Boura sur les 2 années de suivi hydrologique a indiqué que : de l’eau mobilisée par le réservoir, 60% s’évaporent, 24% s’infiltrent et 19% sont prélevés pour satisfaire les demandes, en particulier les demandes d’irrigation. Ainsi, une faible proportion des volumes d’eau mobilisés est destinée aux usages actuels. Cette analyse confirme l’utilisation non optimale du réservoir de Boura.
L’application de l’outil de gestion développé au cas réel du système modélisé de Boura a montré son efficacité à générer des fournitures optimales en eau destinées à satisfaire au mieux les besoins d’irrigation selon le problème formulé. La performance de cet outil dépend fortement de la qualité des données en entrée. L’outil développé peut contribuer à l’amélioration de la gestion des ressources en eau des systèmes de petits réservoirs au Burkina Faso, voire en Afrique.
L’analyse des changements sur les pluies moyennes annuelles et l’évapotranspiration potentielle (ETP) moyenne annuelle entre les horizons futurs (2020, 2050 et 2080) et la période de référence 1971-2000 a montré des tendances à la hausse avec des augmentations allant jusqu’à 23% et 9% respectivement sur les pluies et l’ETP dépendant du scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré.
Ces hausses des pluies et de l’ETP projetées se traduiront par une forte variabilité interannuelle des apports futurs d’eau au réservoir de Boura, ce qui pourrait nécessiter un rehaussement de la digue pour répondre aux exigences des demandes futures en eau d’irrigation. Cependant, les indices de performance du système modélisé ont montré qu’on pourrait observer des défaillances dans la satisfaction des demandes agricoles en eau dans le futur. En termes de performance globale, les critères de fiabilité et vulnérabilité seront affectés par le changement climatique, surtout en cas d’un accroissement de la demande quel que soit le scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré. A cet effet, des propositions ont ainsi été faites pour une gestion améliorée de l’hydro-système de Boura.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Simulation et optimisation du fonctionnement du barrage de Boura en zone soudanienne du Burkina Faso [texte imprimé] / Tazen FOWE, Auteur . - 2015 . - 313p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Au cours des prochaines décennies, le changement climatique, ainsi que les développements socio-économiques des pays, vont accentuer davantage les contraintes sur les ressources en eau, déjà insuffisantes, dans la zone soudano-sahélienne de l’Afrique de l’Ouest. A cet égard, une meilleure connaissance des ressources en eau dans cette zone est primordiale pour une gestion rationnelle et durable.
Cette étude, qui s’inscrit dans le programme « Challenge Program on Water and Food » du bassin de la Volta, vise à caractériser le fonctionnement hydrologique des petits réservoirs et à développer une plateforme de gestion optimisée de ces ouvrages hydrauliques dans un contexte multi-usages. Le barrage de Boura, situé dans la zone soudanienne du Burkina Faso, est un site pilote représentatif de l’ensemble des petits réservoirs du bassin de la Volta en Afrique de l’Ouest soumis aux mêmes contraintes. De ce fait, pour fournir un état des lieux de la situation actuelle de la dynamique de remplissage et de vidange du réservoir, nous avons établi le bilan hydrologique du réservoir de Boura. Certaines composantes de ce bilan ont été estimées à travers une approche basée sur le principe de conservation des volumes. Les données obtenues ont servi d’une part à calibrer un modèle hydrologique (modèle GR4J) et un modèle d’allocation de l’eau (modèle WEAP), et d’autre part à tester l’outil d’optimisation élaboré à l’aide des méthodes évolutionnaires (algorithme génétique mono-objectif) pour la gestion des réservoirs sous différentes contraintes. Les modèles GR4J et WEAP calés ont permis respectivement de faire des projections sur les apports du bassin versant en amont du barrage de Boura et de simuler le système modélisé sous les scénarios de changement climatique issues du modèle climatique régional RCA4 (sous les scénarios d’émission RCP4.5 et RCP8.5). Un ensemble d’indices de performance ont servi à évaluer la performance du système à partir des sorties de WEAP pour différents horizons de gestion (trois périodes de 30 ans chacune).
Le bilan global du réservoir de Boura sur les 2 années de suivi hydrologique a indiqué que : de l’eau mobilisée par le réservoir, 60% s’évaporent, 24% s’infiltrent et 19% sont prélevés pour satisfaire les demandes, en particulier les demandes d’irrigation. Ainsi, une faible proportion des volumes d’eau mobilisés est destinée aux usages actuels. Cette analyse confirme l’utilisation non optimale du réservoir de Boura.
L’application de l’outil de gestion développé au cas réel du système modélisé de Boura a montré son efficacité à générer des fournitures optimales en eau destinées à satisfaire au mieux les besoins d’irrigation selon le problème formulé. La performance de cet outil dépend fortement de la qualité des données en entrée. L’outil développé peut contribuer à l’amélioration de la gestion des ressources en eau des systèmes de petits réservoirs au Burkina Faso, voire en Afrique.
L’analyse des changements sur les pluies moyennes annuelles et l’évapotranspiration potentielle (ETP) moyenne annuelle entre les horizons futurs (2020, 2050 et 2080) et la période de référence 1971-2000 a montré des tendances à la hausse avec des augmentations allant jusqu’à 23% et 9% respectivement sur les pluies et l’ETP dépendant du scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré.
Ces hausses des pluies et de l’ETP projetées se traduiront par une forte variabilité interannuelle des apports futurs d’eau au réservoir de Boura, ce qui pourrait nécessiter un rehaussement de la digue pour répondre aux exigences des demandes futures en eau d’irrigation. Cependant, les indices de performance du système modélisé ont montré qu’on pourrait observer des défaillances dans la satisfaction des demandes agricoles en eau dans le futur. En termes de performance globale, les critères de fiabilité et vulnérabilité seront affectés par le changement climatique, surtout en cas d’un accroissement de la demande quel que soit le scénario RCP4.5 ou RCP8.5 considéré. A cet effet, des propositions ont ainsi été faites pour une gestion améliorée de l’hydro-système de Boura.Exemplaires
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TazenAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau. Performances comparatives des techniques de nanofiltration et d’osmose inverse pour le traitement d'eau de consommation contaminée à l'arsenic au Burkina Faso / Dompé Ghislain Maxime AHOULÉ
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau Titre : Performances comparatives des techniques de nanofiltration et d’osmose inverse pour le traitement d'eau de consommation contaminée à l'arsenic au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Dompé Ghislain Maxime AHOULÉ, Auteur Année de publication : 2016 Importance : 151p. Langues : Français (fre) Résumé : Une étude a été menée sur la faisabilité technique du traitement de potabilisation des eaux de forage contaminées à l’arsenic par procédé membranaire. Pour ce faire, l’efficacité de deux membranes commerciales (NF270 et TW30) vis-à-vis de la rétention des espèces d’arsenic, arsénite [As (III)] et arséniate [As (V)], a été d’abord comparée sous différentes conditions expérimentales. Ensuite, la contribution des différents mécanismes intervenant dans l’élimination des espèces d’arsenic a été identifiée. Enfin, la membrane la plus performante a été utilisée pour le traitement d’une eau souterraine naturellement riche en arsenic. Il ressort de cette étude que la pression opératoire et le pH sont les paramètres importants sur lesquels il faut agir pour améliorer l’efficacité du système membranaire pour le traitement de l’arsenic. L’As(V) est facilement éliminé par rapport à l’As (III) aussi bien avec la membrane de nanofiltration que d’osmose inverse. Toutefois, la membrane d’osmose inverse (TW30) permet une meilleure élimination des différentes espèces d’arsenic que la membrane NF270. Cela est dû au fait que la membrane TW30 est une membrane dense. L’application de cette membrane pour la production d’eau potable à partir d’une eau de forage contenant 413,74μg/L d’arsenic total dont 405,63μg/L d’As (V) et 8,11 μg/L d’As (III) a donné une concentration d’arsenic total dans l’eau traitée de 9,99 μg/L soit un taux de rétention de 97,6% et un volume d’eau traité correspondant à 70% du volume d’eau brute. Il est donc possible de mettre en place un procédé de traitement de ces eaux de forage à partir de la membrane TW30 afin de produire de l’eau potable pour les populations du nord du Burkina Faso. La performance de ce procédé peut être encore améliorée en oxydant l’As (III) en As (V) avant filtration. Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau. Performances comparatives des techniques de nanofiltration et d’osmose inverse pour le traitement d'eau de consommation contaminée à l'arsenic au Burkina Faso [texte imprimé] / Dompé Ghislain Maxime AHOULÉ, Auteur . - 2016 . - 151p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Une étude a été menée sur la faisabilité technique du traitement de potabilisation des eaux de forage contaminées à l’arsenic par procédé membranaire. Pour ce faire, l’efficacité de deux membranes commerciales (NF270 et TW30) vis-à-vis de la rétention des espèces d’arsenic, arsénite [As (III)] et arséniate [As (V)], a été d’abord comparée sous différentes conditions expérimentales. Ensuite, la contribution des différents mécanismes intervenant dans l’élimination des espèces d’arsenic a été identifiée. Enfin, la membrane la plus performante a été utilisée pour le traitement d’une eau souterraine naturellement riche en arsenic. Il ressort de cette étude que la pression opératoire et le pH sont les paramètres importants sur lesquels il faut agir pour améliorer l’efficacité du système membranaire pour le traitement de l’arsenic. L’As(V) est facilement éliminé par rapport à l’As (III) aussi bien avec la membrane de nanofiltration que d’osmose inverse. Toutefois, la membrane d’osmose inverse (TW30) permet une meilleure élimination des différentes espèces d’arsenic que la membrane NF270. Cela est dû au fait que la membrane TW30 est une membrane dense. L’application de cette membrane pour la production d’eau potable à partir d’une eau de forage contenant 413,74μg/L d’arsenic total dont 405,63μg/L d’As (V) et 8,11 μg/L d’As (III) a donné une concentration d’arsenic total dans l’eau traitée de 9,99 μg/L soit un taux de rétention de 97,6% et un volume d’eau traité correspondant à 70% du volume d’eau brute. Il est donc possible de mettre en place un procédé de traitement de ces eaux de forage à partir de la membrane TW30 afin de produire de l’eau potable pour les populations du nord du Burkina Faso. La performance de ce procédé peut être encore améliorée en oxydant l’As (III) en As (V) avant filtration. Exemplaires
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DompeAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau. Contribution à l’actualisation des normes hydrologiques en relation avec les changements climatiques et environnementaux en Afrique de l’Ouest. / Bernadette NKA NNOMO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau Titre : Contribution à l’actualisation des normes hydrologiques en relation avec les changements climatiques et environnementaux en Afrique de l’Ouest. Type de document : texte imprimé Auteurs : Bernadette NKA NNOMO Année de publication : 2016 Importance : 247p. Langues : Français (fre) Résumé : La mobilisation et la gestion de l’eau de surface constitue la clé de voûte du bien-être social et économique des populations des zones arides d’Afrique de l’Ouest. Cependant l’utilisation des outils de gestion et de prédétermination hydrologique est rendue difficile par les changements climatiques et environnementaux que connait l’Afrique de l’Ouest depuis les années 1970. Cette thèse se veut une contribution à l’actualisation des normes hydrologiques en Afrique de l’Ouest, et constitue la première pierre à ce projet. Elle vise à caractériser et analyser les régimes de crues dans la région en lien avec les facteurs climatiques et environnementaux.
La base de données est constituée de quatorze bassins versants de la région ouest africaine, répartis dans les domaines climatiques sahélien et soudanien.
Dans un premier temps, des tests statistiques ont été utilisés afin de mettre en évidence l’existence de non stationnarités dans les séries hydrologiques. Les résultats de ces tests statistiques ont permis de valider l’hypothèse alternative d’existence de non stationnarités dans certaines séries hydrologiques de notre base de données, avec deux tendances opposées, fortement liées au domaine climatique : les tendances à la hausse pour les bassins versants situés en dans le Domaine Sahélien, et des tendances à la baisse pour les bassins versants situés dans le Domaine Soudanien.
Les liens entre l’évolution des variables de crue, et l’évolution de certains indices pluviométriques ont par la suite été analysés afin de déterminer une influence climatique sur le régime des crues. Les tests d’association effectués ont montré une bonne cohérence entre l’évolution des débits maximaux et l’évolution du plus fort cumul de pluie sur 5 jours, indiquant en cela que l’apparition du débit maximal est plutôt conditionnée par un indice de saturation des bassins versants, que par la pluie journalière maximale annuelle.
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La modélisation hydrologique à partir des modèles GR4J et IHAC a été abordée dans ce travail pour mettre en exergue l’impact des changements environnementaux sur les débits extrêmes, et aussi pour analyser l’impact de l’évolution climatique future sur ces débits. De ce fait, une méthode détection des impacts des changements environnementaux sur la relation pluie-débit a été développée. Cette méthode utilise les débits simulés par un modèle hydrologique comme les entrées du test statistique non paramétrique de « resampling ». Cela a permis de mettre en évidence une influence environnementale sur un cas étudié des bassins versants sahéliens.
Les évolutions futures de la crue décennale pour les bassins versants de la base de données ont été étudiées, en utilisant les sorties de deux modèles climatiques régionaux du projet CORDEX. La critique des données climatiques simulées a montré de forts écarts entre les données simulées et observées sur la période de référence 1970-1999. Les projections effectuées sur la crue décennale aux horizons 2020, 2050 et 2080 présentent des résultats très diversifiés. L’évolution de la crue décennale est concordante avec les tendances des observations sur certains bassins versants, mais tout à fait en contradiction avec les tendances des observations sur d’autres. Ces résultats montrent que la prédétermination des crues extrêmes en contexte de changement climatique reste conditionnée par une estimation plus fiable des pluies à des échelles plus fines, et à une meilleure caractérisation de la distribution des pluies dans la saison pluvieuse.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Option : Eau. Contribution à l’actualisation des normes hydrologiques en relation avec les changements climatiques et environnementaux en Afrique de l’Ouest. [texte imprimé] / Bernadette NKA NNOMO . - 2016 . - 247p.
Langues : Français (fre)
Résumé : La mobilisation et la gestion de l’eau de surface constitue la clé de voûte du bien-être social et économique des populations des zones arides d’Afrique de l’Ouest. Cependant l’utilisation des outils de gestion et de prédétermination hydrologique est rendue difficile par les changements climatiques et environnementaux que connait l’Afrique de l’Ouest depuis les années 1970. Cette thèse se veut une contribution à l’actualisation des normes hydrologiques en Afrique de l’Ouest, et constitue la première pierre à ce projet. Elle vise à caractériser et analyser les régimes de crues dans la région en lien avec les facteurs climatiques et environnementaux.
La base de données est constituée de quatorze bassins versants de la région ouest africaine, répartis dans les domaines climatiques sahélien et soudanien.
Dans un premier temps, des tests statistiques ont été utilisés afin de mettre en évidence l’existence de non stationnarités dans les séries hydrologiques. Les résultats de ces tests statistiques ont permis de valider l’hypothèse alternative d’existence de non stationnarités dans certaines séries hydrologiques de notre base de données, avec deux tendances opposées, fortement liées au domaine climatique : les tendances à la hausse pour les bassins versants situés en dans le Domaine Sahélien, et des tendances à la baisse pour les bassins versants situés dans le Domaine Soudanien.
Les liens entre l’évolution des variables de crue, et l’évolution de certains indices pluviométriques ont par la suite été analysés afin de déterminer une influence climatique sur le régime des crues. Les tests d’association effectués ont montré une bonne cohérence entre l’évolution des débits maximaux et l’évolution du plus fort cumul de pluie sur 5 jours, indiquant en cela que l’apparition du débit maximal est plutôt conditionnée par un indice de saturation des bassins versants, que par la pluie journalière maximale annuelle.
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La modélisation hydrologique à partir des modèles GR4J et IHAC a été abordée dans ce travail pour mettre en exergue l’impact des changements environnementaux sur les débits extrêmes, et aussi pour analyser l’impact de l’évolution climatique future sur ces débits. De ce fait, une méthode détection des impacts des changements environnementaux sur la relation pluie-débit a été développée. Cette méthode utilise les débits simulés par un modèle hydrologique comme les entrées du test statistique non paramétrique de « resampling ». Cela a permis de mettre en évidence une influence environnementale sur un cas étudié des bassins versants sahéliens.
Les évolutions futures de la crue décennale pour les bassins versants de la base de données ont été étudiées, en utilisant les sorties de deux modèles climatiques régionaux du projet CORDEX. La critique des données climatiques simulées a montré de forts écarts entre les données simulées et observées sur la période de référence 1970-1999. Les projections effectuées sur la crue décennale aux horizons 2020, 2050 et 2080 présentent des résultats très diversifiés. L’évolution de la crue décennale est concordante avec les tendances des observations sur certains bassins versants, mais tout à fait en contradiction avec les tendances des observations sur d’autres. Ces résultats montrent que la prédétermination des crues extrêmes en contexte de changement climatique reste conditionnée par une estimation plus fiable des pluies à des échelles plus fines, et à une meilleure caractérisation de la distribution des pluies dans la saison pluvieuse.Exemplaires
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NKAAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Expérimentation et optimisation d’un prototype de centrale hybride solaire PV/Diesel sans batteries de stockage / Daniel YAMEGUEU NGUEWO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Expérimentation et optimisation d’un prototype de centrale hybride solaire PV/Diesel sans batteries de stockage : validation du concept « Flexy Energy » Type de document : texte imprimé Auteurs : Daniel YAMEGUEU NGUEWO Année de publication : 184p. Langues : Français (fre) Résumé : L’accès à l’énergie électrique reste une préoccupation majeure pour les pays de l’Afrique subsaharienne. En effet, près de 70% de la population de cette région n’ont toujours pas accès à l’électricité. La situation est plus préoccupante en zones rurales où on note pour la plupart des villages un taux d’électrification inférieur à 5 %. Par ailleurs, l’électrification rurale des pays au sud du Sahara est essentiellement basée sur des technologies telles que les générateurs Diesels, les systèmes photovoltaïques (PV) avec stockage dans des batteries d’accumulateurs ou même les systèmes hybrides PV/diesel avec stockage dans des batteries. Ces différentes technologies ne permettent pas à ce jour à l’électrification rurale d’être rentable.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la validation du concept « Flexy Energy » développé par le Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie (LESEE) de la fondation 2iE. Ce concept consiste en la production décentralisée d’électricité via les centrales hybrides PV/diesel (gasoil et biocarburant) sans stockage d’énergie dans les batteries d’accumulateurs et avec une gestion intelligente de la production et des charges à alimenter. Les générateurs Diesel sont ainsi alimentés au gasoil ou au biocarburant dépendamment de la disponibilité de chaque type de carburant.
En particulier, la thèse étudie la faisabilité technique et économique de la production d’électricité à partir de ce genre de système. Une installation pilote, basée sur ce concept, constituée d’un groupe électrogène de 11,5 kVA couplé à un champ solaire PV de 2,85 kWc via un onduleur monophasé de 3,3 kW, a été mise en place dans le cadre de cette thèse.
L’étude expérimentale du prototype « Flexy Energy » (en fonctionnement au gasoil et par la suite à un biocarburant) a montré en premier lieu qu’une meilleure efficacité de ce type de système est atteinte en période d’ensoleillement important et en présence de charges élevées.
Cette situation permet en effet à chaque générateur (PV et Diesel) de fonctionner à son optimum. Cette partie de l’étude a fait ressortir la nécessité d’une gestion intelligente de la production et des charges au sein du système afin de toujours lui garantir une meilleure efficacité quelles que soient les conditions de charge. Ensuite, l’étude expérimentale a porté sur l’impact du générateur PV sur les paramètres électriques du réseau local (harmoniques en tension et en courant, déséquilibre de tension, surtension, etc.). Cette étude a montré que le générateur PV crée des surtensions localisées au niveau de sa ligne d’injection sur le réseau.
Toutefois, on a noté que même pour des pénétrations PV élevées l’onduleur ici utilisé n’engendre pas de pollutions harmoniques dans le réseau en dehors des valeurs permises.
Cette thèse s’est également intéressée à la modélisation des systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage. Le travail réalisé ici se positionne comme un premier pas vers des applications numériques (solutions logicielles ou progicielles) en mesure de dimensionner et d’optimiser les systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage avec une gestion intelligente de la production et des charges.
Abstract : Access to electricity remains a key issue for sub-Saharan African countries. Indeed, nearly 70% of the population of this part of the world doesn’t have access to the existing electricity grids. The situation is more catastrophic in rural areas where less than 5% of their population has access to electricity in most of the cases. Besides, the supply of electricity in these rural areas, far from any existing grids, is achieved using : diesel generators, solar PV systems with batteries or PV/Diesel systems with batteries. However, these options don’t yet make costeffective the rural electrification.
An original ‘‘Flexy Energy’’ concept of hybrid solar PV/Diesel power plant, without battery storage has been developed by the Solar Energy and Energy Saving laboratory (SEESL) of 2iE foundation. This concept consists of decentralized electricity generation trough hybrid solar PV/Diesel generators systems without energy storage in batteries and with a smart management of the energy production and loads in the system. The Diesel generators are eventually fueled either with gasoil or biofuel depending of the availabilty of each fuel.
The aim of this work is to study the technical and economical feasibility of the “Flexy Energy” concept. In this sense, an experimental prototype based on this concept has been set up. This facility consists of a PV array of 2.85 kWp coupled with a diesel generator rated at 9.2 kW via a single phase inverter of 3.3 kW.
First, the experimental study of the “Flexy Energy” prototype (fueled with diesel oil and afterwards with biofuel) shows that the system is efficient for periods of higher solar radiations and for higher loads. Indeed, this situation allows each generator (PV and Diesel) to operate in optimal way. This part of the study has pointed out the importance of a smart management of the energy production and loads in such a facility, in order to enhance its efficiency whatever are load conditions.
A second aspect of the experimental study has concerned the impact of the PV generator on the grid electrical parameters (voltage and current harmonic distortions, voltage unbalance, voltage rise,). Results of this study reveal that the PV generation causes the distribution feeder to shift toward higher voltages. However, it has been found that “well designed” inverters enable very small harmonic voltage and current distortions, which are in the range allowed by the standards, even for high levels of the PV penetration.
Finally, this work concerns the modeling of hybrid PV/Diesel systems without storage. The model developed is a first stage for numerical applications (software or software package), useful in the sizing and the optimization of such systems with a smart management of energy production and loads.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Expérimentation et optimisation d’un prototype de centrale hybride solaire PV/Diesel sans batteries de stockage : validation du concept « Flexy Energy » [texte imprimé] / Daniel YAMEGUEU NGUEWO . - 184p.
Langues : Français (fre)
Résumé : L’accès à l’énergie électrique reste une préoccupation majeure pour les pays de l’Afrique subsaharienne. En effet, près de 70% de la population de cette région n’ont toujours pas accès à l’électricité. La situation est plus préoccupante en zones rurales où on note pour la plupart des villages un taux d’électrification inférieur à 5 %. Par ailleurs, l’électrification rurale des pays au sud du Sahara est essentiellement basée sur des technologies telles que les générateurs Diesels, les systèmes photovoltaïques (PV) avec stockage dans des batteries d’accumulateurs ou même les systèmes hybrides PV/diesel avec stockage dans des batteries. Ces différentes technologies ne permettent pas à ce jour à l’électrification rurale d’être rentable.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la validation du concept « Flexy Energy » développé par le Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie (LESEE) de la fondation 2iE. Ce concept consiste en la production décentralisée d’électricité via les centrales hybrides PV/diesel (gasoil et biocarburant) sans stockage d’énergie dans les batteries d’accumulateurs et avec une gestion intelligente de la production et des charges à alimenter. Les générateurs Diesel sont ainsi alimentés au gasoil ou au biocarburant dépendamment de la disponibilité de chaque type de carburant.
En particulier, la thèse étudie la faisabilité technique et économique de la production d’électricité à partir de ce genre de système. Une installation pilote, basée sur ce concept, constituée d’un groupe électrogène de 11,5 kVA couplé à un champ solaire PV de 2,85 kWc via un onduleur monophasé de 3,3 kW, a été mise en place dans le cadre de cette thèse.
L’étude expérimentale du prototype « Flexy Energy » (en fonctionnement au gasoil et par la suite à un biocarburant) a montré en premier lieu qu’une meilleure efficacité de ce type de système est atteinte en période d’ensoleillement important et en présence de charges élevées.
Cette situation permet en effet à chaque générateur (PV et Diesel) de fonctionner à son optimum. Cette partie de l’étude a fait ressortir la nécessité d’une gestion intelligente de la production et des charges au sein du système afin de toujours lui garantir une meilleure efficacité quelles que soient les conditions de charge. Ensuite, l’étude expérimentale a porté sur l’impact du générateur PV sur les paramètres électriques du réseau local (harmoniques en tension et en courant, déséquilibre de tension, surtension, etc.). Cette étude a montré que le générateur PV crée des surtensions localisées au niveau de sa ligne d’injection sur le réseau.
Toutefois, on a noté que même pour des pénétrations PV élevées l’onduleur ici utilisé n’engendre pas de pollutions harmoniques dans le réseau en dehors des valeurs permises.
Cette thèse s’est également intéressée à la modélisation des systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage. Le travail réalisé ici se positionne comme un premier pas vers des applications numériques (solutions logicielles ou progicielles) en mesure de dimensionner et d’optimiser les systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage avec une gestion intelligente de la production et des charges.
Abstract : Access to electricity remains a key issue for sub-Saharan African countries. Indeed, nearly 70% of the population of this part of the world doesn’t have access to the existing electricity grids. The situation is more catastrophic in rural areas where less than 5% of their population has access to electricity in most of the cases. Besides, the supply of electricity in these rural areas, far from any existing grids, is achieved using : diesel generators, solar PV systems with batteries or PV/Diesel systems with batteries. However, these options don’t yet make costeffective the rural electrification.
An original ‘‘Flexy Energy’’ concept of hybrid solar PV/Diesel power plant, without battery storage has been developed by the Solar Energy and Energy Saving laboratory (SEESL) of 2iE foundation. This concept consists of decentralized electricity generation trough hybrid solar PV/Diesel generators systems without energy storage in batteries and with a smart management of the energy production and loads in the system. The Diesel generators are eventually fueled either with gasoil or biofuel depending of the availabilty of each fuel.
The aim of this work is to study the technical and economical feasibility of the “Flexy Energy” concept. In this sense, an experimental prototype based on this concept has been set up. This facility consists of a PV array of 2.85 kWp coupled with a diesel generator rated at 9.2 kW via a single phase inverter of 3.3 kW.
First, the experimental study of the “Flexy Energy” prototype (fueled with diesel oil and afterwards with biofuel) shows that the system is efficient for periods of higher solar radiations and for higher loads. Indeed, this situation allows each generator (PV and Diesel) to operate in optimal way. This part of the study has pointed out the importance of a smart management of the energy production and loads in such a facility, in order to enhance its efficiency whatever are load conditions.
A second aspect of the experimental study has concerned the impact of the PV generator on the grid electrical parameters (voltage and current harmonic distortions, voltage unbalance, voltage rise,). Results of this study reveal that the PV generation causes the distribution feeder to shift toward higher voltages. However, it has been found that “well designed” inverters enable very small harmonic voltage and current distortions, which are in the range allowed by the standards, even for high levels of the PV penetration.
Finally, this work concerns the modeling of hybrid PV/Diesel systems without storage. The model developed is a first stage for numerical applications (software or software package), useful in the sizing and the optimization of such systems with a smart management of energy production and loads.Exemplaires
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DanielAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Synthèse enzymatique d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel à l’aide de lipases végétales issues de la biomasse africaine / Rédéo Wilfried MOUSSAVOU MOUNGUENGUI
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Synthèse enzymatique d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel à l’aide de lipases végétales issues de la biomasse africaine Type de document : texte imprimé Auteurs : Rédéo Wilfried MOUSSAVOU MOUNGUENGUI Année de publication : 2014 Importance : 191p. Langues : Français (fre) Résumé : Le biodiesel est un biocarburant obtenu par transestérification de l’huile végétale avec un alcool. Il est composé d’esters éthyliques ou méthylique en fonction que l’alcool utilisé soit de l’éthanol ou du méthanol et représente l’alternative la plus prometteuse pour la substitution de gazole dans les moteur Diesel du transport. Ce travail de thèse présente une synthèse bibliographique sur l’origine et les enjeux autour de la production du biodiesel. Il présente aussi différents procédés catalytiques où des efforts continus sont faits pour le développement de nouveaux procédés de production techniquement solides et surtout respectueux de l’environnement. La catalyse lipasique est le procédé le plus simple qui répond à ces exigences. Cependant le coût élevé des lipases commerciales principalement d’origine microbienne limite l’expansion de ce procédé à l’échelle industrielle. La biomasse végétale représente une source potentielle de lipases peu chères, très abondantes et facilement exploitables. Pour ces raisons, l’identification d’une ou plusieurs biomasses végétales sources de lipases et leur mise en oeuvre comme biocatalyseurs pour la production de biodiesel éthylique a été réalisée dans cette étude. Des graines dormantes et germées de huit biomasses oléagineuses locales (Burkina Faso) ont été broyées puis délipidées et la capacité des extraits végétaux obtenus à catalyser l’hydrolyse et la transestérification éthanolique de l’huile de tournesol a été testée. Ensuite, les conditions optimales de transestérification avec les extraits végétaux les plus actifs ont été déterminées. Les résultats des travaux réalisés ont montré que les extraits de graines germées de Jatropha curcas et de Moringa oleifera renferment une ou plusieurs lipases dont l’activité catalytique peut être exploitée sans purification préalable pour l’hydrolyse et la transestérification éthanolique de l’huile de tournesol.
Abstract : Biodiesel is a biofuel obtained via transesterification of vegetable oil with an alcohol. It’s composed by methyl or ethyl esters denpending if the alcohol used is ethanol or methanol, and it represents the most promising substitute for diesel fuel in diesel engine aternative transport. This thesis presents a literature review on the origin and issues around the production of biodiesel. It also presents different catalytic processes for biodiesel producing where continuous efforts are made to devellopement new processes technically strong and frendly environmentally. Lipase catalysis is the simplest method that meets these requirements. However the high cost of commercial lipase mainly from microbial origin limits expansion of this process on an industrial scale. Plant biomass represents a potential source of cheap lipases, abundant and easily exploitable. For these reasons, the identification of one or more lipases in plant biomass and their implementation as biocatalysts for biodiesel production was carried out in this study. Dormant and germinated seeds of eight local oleagenous biomass (Burkina Faso) were ground and defatted and capacity of plant extracts obtained to catalyze the hydrolysis and ethanolic transesterification of sunflower oil was tested. Then, the optimal transesterification conditions with the most active plant extracts were determined. The results of this work showed that the extracts of germinated seeds from Jatropha curcas and Moringa oleifera contain one or more lipases whose catalytic activity can be exploited without any purification for the hydrolysis and ethanolic transesterification of sunflower oil.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Synthèse enzymatique d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel à l’aide de lipases végétales issues de la biomasse africaine [texte imprimé] / Rédéo Wilfried MOUSSAVOU MOUNGUENGUI . - 2014 . - 191p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le biodiesel est un biocarburant obtenu par transestérification de l’huile végétale avec un alcool. Il est composé d’esters éthyliques ou méthylique en fonction que l’alcool utilisé soit de l’éthanol ou du méthanol et représente l’alternative la plus prometteuse pour la substitution de gazole dans les moteur Diesel du transport. Ce travail de thèse présente une synthèse bibliographique sur l’origine et les enjeux autour de la production du biodiesel. Il présente aussi différents procédés catalytiques où des efforts continus sont faits pour le développement de nouveaux procédés de production techniquement solides et surtout respectueux de l’environnement. La catalyse lipasique est le procédé le plus simple qui répond à ces exigences. Cependant le coût élevé des lipases commerciales principalement d’origine microbienne limite l’expansion de ce procédé à l’échelle industrielle. La biomasse végétale représente une source potentielle de lipases peu chères, très abondantes et facilement exploitables. Pour ces raisons, l’identification d’une ou plusieurs biomasses végétales sources de lipases et leur mise en oeuvre comme biocatalyseurs pour la production de biodiesel éthylique a été réalisée dans cette étude. Des graines dormantes et germées de huit biomasses oléagineuses locales (Burkina Faso) ont été broyées puis délipidées et la capacité des extraits végétaux obtenus à catalyser l’hydrolyse et la transestérification éthanolique de l’huile de tournesol a été testée. Ensuite, les conditions optimales de transestérification avec les extraits végétaux les plus actifs ont été déterminées. Les résultats des travaux réalisés ont montré que les extraits de graines germées de Jatropha curcas et de Moringa oleifera renferment une ou plusieurs lipases dont l’activité catalytique peut être exploitée sans purification préalable pour l’hydrolyse et la transestérification éthanolique de l’huile de tournesol.
Abstract : Biodiesel is a biofuel obtained via transesterification of vegetable oil with an alcohol. It’s composed by methyl or ethyl esters denpending if the alcohol used is ethanol or methanol, and it represents the most promising substitute for diesel fuel in diesel engine aternative transport. This thesis presents a literature review on the origin and issues around the production of biodiesel. It also presents different catalytic processes for biodiesel producing where continuous efforts are made to devellopement new processes technically strong and frendly environmentally. Lipase catalysis is the simplest method that meets these requirements. However the high cost of commercial lipase mainly from microbial origin limits expansion of this process on an industrial scale. Plant biomass represents a potential source of cheap lipases, abundant and easily exploitable. For these reasons, the identification of one or more lipases in plant biomass and their implementation as biocatalysts for biodiesel production was carried out in this study. Dormant and germinated seeds of eight local oleagenous biomass (Burkina Faso) were ground and defatted and capacity of plant extracts obtained to catalyze the hydrolysis and ethanolic transesterification of sunflower oil was tested. Then, the optimal transesterification conditions with the most active plant extracts were determined. The results of this work showed that the extracts of germinated seeds from Jatropha curcas and Moringa oleifera contain one or more lipases whose catalytic activity can be exploited without any purification for the hydrolysis and ethanolic transesterification of sunflower oil.Exemplaires
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RedeoAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Concentrated Greywater Treatment by Vermifiltration for Sub-Saharan Urban Poor / TIRUNEH ADUGNA AMARE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Concentrated Greywater Treatment by Vermifiltration for Sub-Saharan Urban Poor Type de document : texte imprimé Auteurs : TIRUNEH ADUGNA AMARE Année de publication : 2016 Importance : 186p. Langues : Français (fre) Résumé : Les eaux grises concentrées, générées par les populations pauvres en milieu urbain en zone sub-saharienne constituent un problème de sante public lorsqu’elles sont déversée dans les rues ou autres espaces publics sans traitement. Les eaux grises concentré sont l’une des principales causes de la pollution environnementale et constituent un risque sanitaire pour la communauté. Des options locales de traitement, économiquement, socialement et environnementalement acceptées sont nécessaires pour réduire ce risque. Dans cette recherche, modèle de la vermifiltration qui est une technique utilise sur le site de 2iE pour traiter l’eau grise concentrée générée par les populations pauvres en milieu urbain à Ouagadougou. Les conditions de fonctionnement adéquat du système de vermifiltration dans les zones chaudes ont été déterminées par un système d’approvisionnement par batch expérimental sélectionné. Les filtres en PVC de diamètre 200 mm ont été remplis de sciure de bois, de sable et de gravier dans le cadre de cette étude. Les vers de terre localement disponibles tels qu’Eudrilus eugeniae sont inoculés dans les vermifiltres à des fins de comparaison avec l’unité de contrôle. L’objectif de cette étude est d’examiner la faisabilité de la technologie de vermifiltration en tant que méthode de traitement de l’eau grise concentrée générée par les populations pauvres en zone sub-saharienne spécifiquement en climat chaud. Cela a été fait à travers l’étude de la contribution des vers de terre localement disponibles par comparaison avec l’unité de contrôle (sans vers de terre). Différentes charges hydrauliques, ont été testées l’objectivé e’étude est de fournir des réponses aux questions suivant : La vermifiltration peut elle être une technologie d’assainissement pour les pauvres des villes sub-saharienne ? Les vers de terre disponibles localement peuvent aider à l’élimination des polluants ? L’épaisseur et la composition de couche de matériaux filtrant (sciure fine et sable) composant le substrat ont elles un effet sur le treatment ? Le comportement des matériaux filtrant va-t-il changer durant le processes de vermifiltration ? Quels micro-organismes travaillent de concert avec les vers de terre ? Les critères importantes de conception : charge hydraulique et l’effet de la température environnementale ont été évalues. La performance du système a été évaluée par l’efficacité de l’abattement de la pollution measurables à partir des paramètres physico-chimiques (DCOt, DCOd, DBO5, MES, OD, VS, pH and température), de la teneur en nutriments (NH4+, NO3-, NO2-, and PO43-), et de la population de coliformes. Les colonnes de PVC sont ravitailles en batch. Considérant les divers paramètres évalués, une charge hydraulique de 0.5L/batch (quatre par jour) donne une meilleure performance. Dans toutes les expériences, des rendements d’élimination moyenne était > 90% pour DBO5 et les MES, 80%-90% pour DCO, 60%-70% pour NH4+, 40%-50% pour NO3-, 50%-60% pour NO2- et PO43-, et 1-4 U log pour les coliformes. Des résultats obtenus, on peut conclure que le système de experimental peut être appliqué avec succès à sur le terrain quand les conditions environnementales sont similaires à celles de l’étude. Une vermifiltration efficace exige une charge hydraulique d’au moins 64 L.m-2.j-1 mais en dessous de 191 L.m-2.j-1 et de l’ombre. Globalement, cette thèse montre que la vermifiltration peut être une alternative en matière d’assainissement pour traiter les eaux grises concentrée au profit des populations pauvres en zone sub-saharienne.
Abstract : Concentrated greywater generated from sub-Saharan urban poor is a problem when disposed of the street or other open spaces without any treatment. It is the main cause of environmental pollution and a health risk for the community. To alleviate the problem, on-site (decentralized) treatment options which are economically, socially and environmentally accepted are needed. In this research, a laboratory scale vermifilter model is studied to treat concentrated greywater generated from urban poor. A batch supply system was used in the experimental design to investigate necessary conditions for proper functioning of the vermifiltration system for hot climate areas. The 200 mm diameter PVC pipe filters were filled with fine sawdust, sand, and gravel. The vermifilters were inoculated with the locally available earthworm, Eudrilus eugeniae, to make a comparison with the control unit. The aim of the study was to investigate the potential of the vermifiltration technology as a treatment method for concentrated greywater generated from the sub-Saharan urban poor specifically in hot climatic areas. The study was designed to provide answers to the research questions: Can vermifiltration be another sanitation option for the sub-Saharan urban poor? Are the locally available earthworms good enough for vermifiltration? Do the layer thickness (fine sawdust and sand) composition have an effect on? Which microorganisms are working together with the earthworms? Is the behavior of the filter materials changed during vermifiltration process? The important design criteria: hydraulic loading rate and the temperature effect were investigated. The performance of the system was assessed by the removal efficiencies of pollution measured with some physico-chemical parameters (tCOD, dCOD, BOD5, TSS, DO, VS, pH and temperature), nutrients (NH4+, NO3-, NO2-, and PO43-) and coliforms. Considering the various parameters evaluated, a hydraulic loading rate of 64 L.m-2.d-1 (16 L.m-2.d-1/batch*four batches per day) gave a better performance. In all experiments, average removal efficiencies were > 90% for BOD5 and TSS, 80%-90% for COD, 60%-70% for NH4+, 40%-50% for NO3- , 50%-60% for NO2- and PO43-, and 1-4 log units for coliforms. It can be concluded from the results that the model system on the laboratory scale can successfully be applied to a pilot-scale when the environmental conditions are similar to this study. For efficient vermifiltration, the hydraulic loading rate should be at least 64 L.m-2.d-1, but below 191 L.m-2.d-1. Overall, this thesis demonstrate that, vermifiltration can be another sanitation option to treat concentrated greywater for the sub-Saharan urban poor.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Concentrated Greywater Treatment by Vermifiltration for Sub-Saharan Urban Poor [texte imprimé] / TIRUNEH ADUGNA AMARE . - 2016 . - 186p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Les eaux grises concentrées, générées par les populations pauvres en milieu urbain en zone sub-saharienne constituent un problème de sante public lorsqu’elles sont déversée dans les rues ou autres espaces publics sans traitement. Les eaux grises concentré sont l’une des principales causes de la pollution environnementale et constituent un risque sanitaire pour la communauté. Des options locales de traitement, économiquement, socialement et environnementalement acceptées sont nécessaires pour réduire ce risque. Dans cette recherche, modèle de la vermifiltration qui est une technique utilise sur le site de 2iE pour traiter l’eau grise concentrée générée par les populations pauvres en milieu urbain à Ouagadougou. Les conditions de fonctionnement adéquat du système de vermifiltration dans les zones chaudes ont été déterminées par un système d’approvisionnement par batch expérimental sélectionné. Les filtres en PVC de diamètre 200 mm ont été remplis de sciure de bois, de sable et de gravier dans le cadre de cette étude. Les vers de terre localement disponibles tels qu’Eudrilus eugeniae sont inoculés dans les vermifiltres à des fins de comparaison avec l’unité de contrôle. L’objectif de cette étude est d’examiner la faisabilité de la technologie de vermifiltration en tant que méthode de traitement de l’eau grise concentrée générée par les populations pauvres en zone sub-saharienne spécifiquement en climat chaud. Cela a été fait à travers l’étude de la contribution des vers de terre localement disponibles par comparaison avec l’unité de contrôle (sans vers de terre). Différentes charges hydrauliques, ont été testées l’objectivé e’étude est de fournir des réponses aux questions suivant : La vermifiltration peut elle être une technologie d’assainissement pour les pauvres des villes sub-saharienne ? Les vers de terre disponibles localement peuvent aider à l’élimination des polluants ? L’épaisseur et la composition de couche de matériaux filtrant (sciure fine et sable) composant le substrat ont elles un effet sur le treatment ? Le comportement des matériaux filtrant va-t-il changer durant le processes de vermifiltration ? Quels micro-organismes travaillent de concert avec les vers de terre ? Les critères importantes de conception : charge hydraulique et l’effet de la température environnementale ont été évalues. La performance du système a été évaluée par l’efficacité de l’abattement de la pollution measurables à partir des paramètres physico-chimiques (DCOt, DCOd, DBO5, MES, OD, VS, pH and température), de la teneur en nutriments (NH4+, NO3-, NO2-, and PO43-), et de la population de coliformes. Les colonnes de PVC sont ravitailles en batch. Considérant les divers paramètres évalués, une charge hydraulique de 0.5L/batch (quatre par jour) donne une meilleure performance. Dans toutes les expériences, des rendements d’élimination moyenne était > 90% pour DBO5 et les MES, 80%-90% pour DCO, 60%-70% pour NH4+, 40%-50% pour NO3-, 50%-60% pour NO2- et PO43-, et 1-4 U log pour les coliformes. Des résultats obtenus, on peut conclure que le système de experimental peut être appliqué avec succès à sur le terrain quand les conditions environnementales sont similaires à celles de l’étude. Une vermifiltration efficace exige une charge hydraulique d’au moins 64 L.m-2.j-1 mais en dessous de 191 L.m-2.j-1 et de l’ombre. Globalement, cette thèse montre que la vermifiltration peut être une alternative en matière d’assainissement pour traiter les eaux grises concentrée au profit des populations pauvres en zone sub-saharienne.
Abstract : Concentrated greywater generated from sub-Saharan urban poor is a problem when disposed of the street or other open spaces without any treatment. It is the main cause of environmental pollution and a health risk for the community. To alleviate the problem, on-site (decentralized) treatment options which are economically, socially and environmentally accepted are needed. In this research, a laboratory scale vermifilter model is studied to treat concentrated greywater generated from urban poor. A batch supply system was used in the experimental design to investigate necessary conditions for proper functioning of the vermifiltration system for hot climate areas. The 200 mm diameter PVC pipe filters were filled with fine sawdust, sand, and gravel. The vermifilters were inoculated with the locally available earthworm, Eudrilus eugeniae, to make a comparison with the control unit. The aim of the study was to investigate the potential of the vermifiltration technology as a treatment method for concentrated greywater generated from the sub-Saharan urban poor specifically in hot climatic areas. The study was designed to provide answers to the research questions: Can vermifiltration be another sanitation option for the sub-Saharan urban poor? Are the locally available earthworms good enough for vermifiltration? Do the layer thickness (fine sawdust and sand) composition have an effect on? Which microorganisms are working together with the earthworms? Is the behavior of the filter materials changed during vermifiltration process? The important design criteria: hydraulic loading rate and the temperature effect were investigated. The performance of the system was assessed by the removal efficiencies of pollution measured with some physico-chemical parameters (tCOD, dCOD, BOD5, TSS, DO, VS, pH and temperature), nutrients (NH4+, NO3-, NO2-, and PO43-) and coliforms. Considering the various parameters evaluated, a hydraulic loading rate of 64 L.m-2.d-1 (16 L.m-2.d-1/batch*four batches per day) gave a better performance. In all experiments, average removal efficiencies were > 90% for BOD5 and TSS, 80%-90% for COD, 60%-70% for NH4+, 40%-50% for NO3- , 50%-60% for NO2- and PO43-, and 1-4 log units for coliforms. It can be concluded from the results that the model system on the laboratory scale can successfully be applied to a pilot-scale when the environmental conditions are similar to this study. For efficient vermifiltration, the hydraulic loading rate should be at least 64 L.m-2.d-1, but below 191 L.m-2.d-1. Overall, this thesis demonstrate that, vermifiltration can be another sanitation option to treat concentrated greywater for the sub-Saharan urban poor.Exemplaires
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AdugnaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. L’irrigation de complément à partir de petits bassins individuels en zone sahélienne burkinabè / Vivien Chaim DOTO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : L’irrigation de complément à partir de petits bassins individuels en zone sahélienne burkinabè : impact sur la production des exploitations agricoles familiales Type de document : texte imprimé Auteurs : Vivien Chaim DOTO Année de publication : 2016 Importance : 199p. Langues : Français (fre) Résumé : Cette étude a été menée dans la province du Bam située en zone sahélienne Burkinabè pour évaluer la contribution des bassins de collecte des eaux de ruissellement (BCER) à l’atténuation des poches de sécheresse fréquentes et récurrentes dans cette zone. L’approche méthodologique a été basée sur la caractérisation statistique de la campagne agricole par implémentation sous le logiciel INSTAT+ du critère de Sivakumar modifié. L’efficacité des BCER a été analysée à partir de l’établissement du bilan hydrique. Quatre traitements hydriques ont été conduits sur une parcelle de maïs de 0,2 ha subdivisée en quatre blocs de Fisher comportant chacun: un traitement témoin pluvial et trois scénarii d’irrigation de complément. L’optimisation du scénario d’irrigation de complément et l’analyse de la contribution des BCER à la recharge de la nappe phréatique ont été modélisées à l’aide du logiciel HYDRUS-2D/3D. Les résultats montrent que les périodes les plus favorables au semis se situent dans la troisième décade de juin et la première moitié de juillet. Néanmoins, un risque climatique s’oppose à la culture du maïs du fait que la probabilité pour que deux décades soient sèches est de l’ordre de 10% durant la mi-saison. Cependant, la pratique de l'irrigation de complément a contribué en moyenne jusqu’à l’ordre de 21% à l’augmentation du rendement de maïs. La modélisation par HYDRUS-2D/3D montre que le scénario d’irrigation de complément optimal en maïsiculture consiste en l’application d’une lame d’eau de 50 mm le sixième jour après cinq jours secs (moins de 10 mm de pluie par jour). Cette étude a aussi montré une contribution des BCER à la réalimentation de la nappe sous-jacente de l’ordre de 0,5 mm.j-1.
Abstract : This study was carried out in Bam province, located in Burkinabe Sahel to assess the contribution of rainwater harvesting basins (RWHB) to mitigating the frequent and recurrent dry spells in this area. The methodological approach was based on the statistical characterization of the growing season by implementing the modified Sivakumar criterion under INSTAT+ software. The effectiveness of RWHB was analyzed from the water balance. Four water treatments were conducted on a plot of 0.2 ha of maize divided into four blocks Fisher including each: a rainfed treatment and three supplemental irrigation scenarios. The optimization of the supplemental irrigation scenario and the analysis of the contribution of the RWHB to recharging groundwater were modeled using the HYDRUS-2D/3D software. The results showed that the appropriate period for sowing are in the third dekad of June and the first half of July. Nevertheless, maize faced a climate risk since the probability that two dekads are dried is about 10% in the mid-season. However, supplemental irrigation has increased corn yield of 21% on the average. Modeling with HYDRUS-2D/3D showed that the optimal supplemental irrigation scenario in maize production consists in applying a water depth of 50 mm on the sixth day after five days dry (less than 10 mm per day). This study also showed a contribution of 0.5 mm.day-1 of RWHB to recharging the water table.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. L’irrigation de complément à partir de petits bassins individuels en zone sahélienne burkinabè : impact sur la production des exploitations agricoles familiales [texte imprimé] / Vivien Chaim DOTO . - 2016 . - 199p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Cette étude a été menée dans la province du Bam située en zone sahélienne Burkinabè pour évaluer la contribution des bassins de collecte des eaux de ruissellement (BCER) à l’atténuation des poches de sécheresse fréquentes et récurrentes dans cette zone. L’approche méthodologique a été basée sur la caractérisation statistique de la campagne agricole par implémentation sous le logiciel INSTAT+ du critère de Sivakumar modifié. L’efficacité des BCER a été analysée à partir de l’établissement du bilan hydrique. Quatre traitements hydriques ont été conduits sur une parcelle de maïs de 0,2 ha subdivisée en quatre blocs de Fisher comportant chacun: un traitement témoin pluvial et trois scénarii d’irrigation de complément. L’optimisation du scénario d’irrigation de complément et l’analyse de la contribution des BCER à la recharge de la nappe phréatique ont été modélisées à l’aide du logiciel HYDRUS-2D/3D. Les résultats montrent que les périodes les plus favorables au semis se situent dans la troisième décade de juin et la première moitié de juillet. Néanmoins, un risque climatique s’oppose à la culture du maïs du fait que la probabilité pour que deux décades soient sèches est de l’ordre de 10% durant la mi-saison. Cependant, la pratique de l'irrigation de complément a contribué en moyenne jusqu’à l’ordre de 21% à l’augmentation du rendement de maïs. La modélisation par HYDRUS-2D/3D montre que le scénario d’irrigation de complément optimal en maïsiculture consiste en l’application d’une lame d’eau de 50 mm le sixième jour après cinq jours secs (moins de 10 mm de pluie par jour). Cette étude a aussi montré une contribution des BCER à la réalimentation de la nappe sous-jacente de l’ordre de 0,5 mm.j-1.
Abstract : This study was carried out in Bam province, located in Burkinabe Sahel to assess the contribution of rainwater harvesting basins (RWHB) to mitigating the frequent and recurrent dry spells in this area. The methodological approach was based on the statistical characterization of the growing season by implementing the modified Sivakumar criterion under INSTAT+ software. The effectiveness of RWHB was analyzed from the water balance. Four water treatments were conducted on a plot of 0.2 ha of maize divided into four blocks Fisher including each: a rainfed treatment and three supplemental irrigation scenarios. The optimization of the supplemental irrigation scenario and the analysis of the contribution of the RWHB to recharging groundwater were modeled using the HYDRUS-2D/3D software. The results showed that the appropriate period for sowing are in the third dekad of June and the first half of July. Nevertheless, maize faced a climate risk since the probability that two dekads are dried is about 10% in the mid-season. However, supplemental irrigation has increased corn yield of 21% on the average. Modeling with HYDRUS-2D/3D showed that the optimal supplemental irrigation scenario in maize production consists in applying a water depth of 50 mm on the sixth day after five days dry (less than 10 mm per day). This study also showed a contribution of 0.5 mm.day-1 of RWHB to recharging the water table.Exemplaires
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DotoAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Optimization of two-stage high-rate anaerobic reactors coupled with baffled pond and wet-dry sand filters for domestic wastewater treatment in a warm-dry climate (Ouagadougou, Burkina Faso) / Diafarou Ali MOUMOUNI
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Optimization of two-stage high-rate anaerobic reactors coupled with baffled pond and wet-dry sand filters for domestic wastewater treatment in a warm-dry climate (Ouagadougou, Burkina Faso) Type de document : texte imprimé Auteurs : Diafarou Ali MOUMOUNI Année de publication : 2016 Importance : 156p. Langues : Français (fre) Résumé : Au cours des dernières décennies, les techniques de traitement des eaux usées par les procédés du système extensif, et particulièrement le lagunage à microphytes, ont connu une véritable évolution dans les pays tropicaux où le climat est favorable. Ces technologies de traitement des eaux usées à faible coût sont non seulement fiables, efficaces, durables mais aussi adaptées, aux populations à faible revenu vivant dans les zones urbaines et périurbaines de l’Afrique Subsaharienne. Les déficits hydriques sont récurrents dans ces zones où la rareté des ressources en eau a des répercussions importantes sur l’économie, l’alimentation et la santé des populations. Pour pallier ce manque, les eaux usées sont utilisées et réutilisées en agriculture avec ou sans traitement préalable entraînant ainsi des problèmes de santé publique. Pour réduire les risques dus à la réutilisation de ces eaux, plusieurs techniques innovantes de traitement des rejets domestiques et urbains ont été développées. La méconnaissance des conditions d’usage et de maintenance de ces systèmes remet en cause leur viabilité. Il est donc nécessaire de proposer des systèmes de traitement qui tiennent compte au mieux les réalités de la zone d’étude. Ces systèmes à moindre coût de conception et de maintenance, ne doivent pas avoir une forte emprise sur le sol. C’est dans cette optique que cette étude a été menée sur la conception, la mise en oeuvre, l'évaluation et l'optimisation de deux options de traitement des eaux usées domestiques sous le climat sahélien de Ouagadougou au Burkina Faso. Le choix de ces deux options est basé sur les concepts de technologies extensives à faible coût, tant au niveau de la collecte qu’à celui de l’épuration des eaux usées.
La première option comporte deux Réacteurs Anaérobies à haut rendement connectés en série, puis suivis par un Bassin Lamellé avec des bouchons en plastique fixés aux chicanes (RA-BL). Le principe de cette option est basé sur le fonctionnement à trois étages de bassins de lagunage à microphytes. Le premier bassin qui est le bassin anaérobie a été modifié pour former deux réacteurs anaérobies, où le biogaz est collecté. Le second bassin, dit bassin facultatif a été omis afin de minimiser la zone d’emprise du système de traitement. Enfin, pour optimiser l’efficacité hydraulique et augmenter la biomasse épuratrice, trois chicanes munies des bouchons de bouteilles en plastique usagées ont été introduites verticalement à contre-courant dans le troisième bassin dit bassin de maturation, formant ainsi quatre cloisons. Cette configuration a été prévue pour améliorer l'efficacité d'élimination des matières organiques, des nutriments (azote et phosphore), des agents pathogènes et permettre une valorisation de la production d’énergie (biogaz).
Abstract : Over recent decades, there is renewed interest in optimizing and innovating wastewater treatment technologies (WTTs) in sub-Saharan Africa, to reduce the impact of domestic and industrial sewage on the environment. However, poor city-dwellers need low-cost, reliable WTTs that allow for the safe reuse of the effluent in water scare context. This research focuses on the design, implementation, evaluation and optimization of two options for domestic wastewater treatment in the warm, dry sub-Saharan Africa climate of Ouagadougou, Burkina Faso. The first option consisted of two-stage high-rate Anaerobic Reactors followed by a Baffled Pond (AR-BP) with recycled plastic media as a medium for attached growth. The three vertical plastic baffles (with plastic bottle caps affixed to them to increase their surface area) formed four compartments in the baffled pond (BP). The second option included the same two-stage high-rate Anaerobic Reactors but followed them with wet-dry Sand Filters (AR-SF). The research was conducted on the pilot scale, by applying a design flow of 1 m3/day, which was later increased to 1.5 m3/ day. A peristaltic pump was used to provide an intermittent flow three times a day (at 8:00 am, 1:00 pm and 5:00 pm) from the buffer tank to the system.
After two years of operation, COD, BOD5 and TSS mean removal efficiencies were achieved by significant difference in both systems : 79%, 81% and 72% for AR-BP; 84%, 88% and 88% for AR-SF respectively. It was also found out that high pathogen removal efficiencies were achieved in both treatment options with 6 and 5 log units for AR-BP and AR-SF respectively. In addition, the AR-SF option presented a high rate of nitrification, while the BP was more efficient in removing ammonia nitrogen (84%) and E. coli (6 log units). Furthermore, no E.coli were ever detected in the BP effluent, nor did clogging occur in the SF, during the entire study. E-coli were, however, found in the effluent of a control pond (CP) that had no baffles. In fact, it was found that E. coli concentrations were lower in the upper layers of all four compartments of the BP, with an undetectable level in the last compartment down to a depth of 0.60 m. A tracer test with salt results showed actual mean hydraulic retention times of 4.1 and 3.2 days for BP and CP respectively. Also, it was found that the volume of the pond was more efficiently used for wastewater treatment in the BP, since more half of the volume of the CP was estimated to be inactive. The tracer experiment also showed that there was better mixing in the BP, thus treatment would be more predictable. Consequently, incorporating three verticals baffles in a pond, under Sahelian climate, not only improved the hydrodynamics and the performance of the pond, but also reduced costs and the amount of land that is required.
Another important aspect revealed by this research was the dense and rich biodiversity on both the attached media and in the water column of the BP. The biofilm was thick and green on the upper parts of both sides of all three at the top of the two sides of the baffles (on both the plastic sheets that form the baffles and the plastic bottles caps affixed to it). The biomass attached on the media constituted 35.5 times of that in the water column. Three major groups of diverse zooplankton were found in the water column at 15-90 cm depth, which included Cladocera, Copepoda and rotifers. The latter group was dominant with 13 identified species, which are attracted to a wide spectrum of food items. In addition, the Principal Components Analysis (PCA) carried out to examine the interactions between biotic and abiotic components of BP further revealed the symbiotic algal-bacterial activity and abiotic parameters, such as pH, dissolved oxygen and temperature interdependences in the course of organic matter degradation in the top layer of the BP. Furthermore, the very strong negative correlation between zooplankton and phytoplankton associated with abiotic parameters corroborates their predatory relationship. As a result, the predatory symbiosis distributions of phytoplankton and zooplankton have shown that the baffles had an effect on water quality which in turn has affected the ecology of the BP. Moreover, this dense and abundant presence of the zooplankton community could play an important role in the control of bacterial and algal populations in BP.
Lastly, the two-stage high-rate anaerobic reactors (R1 and R2) produced ample amounts of valuable biogas under the warm Sahelian climate, with 9.7 L/m2 per day of biogas and with methane content of 54%. More importantly, very low sludge yields were recorded in R1, R2, and BP (0.0006, 0.0002 and 0.0014 m3/capita/year respectively), thus reducing the cost of its extraction and management.
Both treatment options can be recommended as an alternative low-cost wastewater treatment technologies, separately or in tandem, for African cities, with the final effluent being used for restricted irrigation in periurban agriculture. To contribute even more to the alleviation of hunger in poor neighborhoods, further investigations may look at the use of this effluent in aquaculture, before its use in irrigation.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Optimization of two-stage high-rate anaerobic reactors coupled with baffled pond and wet-dry sand filters for domestic wastewater treatment in a warm-dry climate (Ouagadougou, Burkina Faso) [texte imprimé] / Diafarou Ali MOUMOUNI . - 2016 . - 156p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Au cours des dernières décennies, les techniques de traitement des eaux usées par les procédés du système extensif, et particulièrement le lagunage à microphytes, ont connu une véritable évolution dans les pays tropicaux où le climat est favorable. Ces technologies de traitement des eaux usées à faible coût sont non seulement fiables, efficaces, durables mais aussi adaptées, aux populations à faible revenu vivant dans les zones urbaines et périurbaines de l’Afrique Subsaharienne. Les déficits hydriques sont récurrents dans ces zones où la rareté des ressources en eau a des répercussions importantes sur l’économie, l’alimentation et la santé des populations. Pour pallier ce manque, les eaux usées sont utilisées et réutilisées en agriculture avec ou sans traitement préalable entraînant ainsi des problèmes de santé publique. Pour réduire les risques dus à la réutilisation de ces eaux, plusieurs techniques innovantes de traitement des rejets domestiques et urbains ont été développées. La méconnaissance des conditions d’usage et de maintenance de ces systèmes remet en cause leur viabilité. Il est donc nécessaire de proposer des systèmes de traitement qui tiennent compte au mieux les réalités de la zone d’étude. Ces systèmes à moindre coût de conception et de maintenance, ne doivent pas avoir une forte emprise sur le sol. C’est dans cette optique que cette étude a été menée sur la conception, la mise en oeuvre, l'évaluation et l'optimisation de deux options de traitement des eaux usées domestiques sous le climat sahélien de Ouagadougou au Burkina Faso. Le choix de ces deux options est basé sur les concepts de technologies extensives à faible coût, tant au niveau de la collecte qu’à celui de l’épuration des eaux usées.
La première option comporte deux Réacteurs Anaérobies à haut rendement connectés en série, puis suivis par un Bassin Lamellé avec des bouchons en plastique fixés aux chicanes (RA-BL). Le principe de cette option est basé sur le fonctionnement à trois étages de bassins de lagunage à microphytes. Le premier bassin qui est le bassin anaérobie a été modifié pour former deux réacteurs anaérobies, où le biogaz est collecté. Le second bassin, dit bassin facultatif a été omis afin de minimiser la zone d’emprise du système de traitement. Enfin, pour optimiser l’efficacité hydraulique et augmenter la biomasse épuratrice, trois chicanes munies des bouchons de bouteilles en plastique usagées ont été introduites verticalement à contre-courant dans le troisième bassin dit bassin de maturation, formant ainsi quatre cloisons. Cette configuration a été prévue pour améliorer l'efficacité d'élimination des matières organiques, des nutriments (azote et phosphore), des agents pathogènes et permettre une valorisation de la production d’énergie (biogaz).
Abstract : Over recent decades, there is renewed interest in optimizing and innovating wastewater treatment technologies (WTTs) in sub-Saharan Africa, to reduce the impact of domestic and industrial sewage on the environment. However, poor city-dwellers need low-cost, reliable WTTs that allow for the safe reuse of the effluent in water scare context. This research focuses on the design, implementation, evaluation and optimization of two options for domestic wastewater treatment in the warm, dry sub-Saharan Africa climate of Ouagadougou, Burkina Faso. The first option consisted of two-stage high-rate Anaerobic Reactors followed by a Baffled Pond (AR-BP) with recycled plastic media as a medium for attached growth. The three vertical plastic baffles (with plastic bottle caps affixed to them to increase their surface area) formed four compartments in the baffled pond (BP). The second option included the same two-stage high-rate Anaerobic Reactors but followed them with wet-dry Sand Filters (AR-SF). The research was conducted on the pilot scale, by applying a design flow of 1 m3/day, which was later increased to 1.5 m3/ day. A peristaltic pump was used to provide an intermittent flow three times a day (at 8:00 am, 1:00 pm and 5:00 pm) from the buffer tank to the system.
After two years of operation, COD, BOD5 and TSS mean removal efficiencies were achieved by significant difference in both systems : 79%, 81% and 72% for AR-BP; 84%, 88% and 88% for AR-SF respectively. It was also found out that high pathogen removal efficiencies were achieved in both treatment options with 6 and 5 log units for AR-BP and AR-SF respectively. In addition, the AR-SF option presented a high rate of nitrification, while the BP was more efficient in removing ammonia nitrogen (84%) and E. coli (6 log units). Furthermore, no E.coli were ever detected in the BP effluent, nor did clogging occur in the SF, during the entire study. E-coli were, however, found in the effluent of a control pond (CP) that had no baffles. In fact, it was found that E. coli concentrations were lower in the upper layers of all four compartments of the BP, with an undetectable level in the last compartment down to a depth of 0.60 m. A tracer test with salt results showed actual mean hydraulic retention times of 4.1 and 3.2 days for BP and CP respectively. Also, it was found that the volume of the pond was more efficiently used for wastewater treatment in the BP, since more half of the volume of the CP was estimated to be inactive. The tracer experiment also showed that there was better mixing in the BP, thus treatment would be more predictable. Consequently, incorporating three verticals baffles in a pond, under Sahelian climate, not only improved the hydrodynamics and the performance of the pond, but also reduced costs and the amount of land that is required.
Another important aspect revealed by this research was the dense and rich biodiversity on both the attached media and in the water column of the BP. The biofilm was thick and green on the upper parts of both sides of all three at the top of the two sides of the baffles (on both the plastic sheets that form the baffles and the plastic bottles caps affixed to it). The biomass attached on the media constituted 35.5 times of that in the water column. Three major groups of diverse zooplankton were found in the water column at 15-90 cm depth, which included Cladocera, Copepoda and rotifers. The latter group was dominant with 13 identified species, which are attracted to a wide spectrum of food items. In addition, the Principal Components Analysis (PCA) carried out to examine the interactions between biotic and abiotic components of BP further revealed the symbiotic algal-bacterial activity and abiotic parameters, such as pH, dissolved oxygen and temperature interdependences in the course of organic matter degradation in the top layer of the BP. Furthermore, the very strong negative correlation between zooplankton and phytoplankton associated with abiotic parameters corroborates their predatory relationship. As a result, the predatory symbiosis distributions of phytoplankton and zooplankton have shown that the baffles had an effect on water quality which in turn has affected the ecology of the BP. Moreover, this dense and abundant presence of the zooplankton community could play an important role in the control of bacterial and algal populations in BP.
Lastly, the two-stage high-rate anaerobic reactors (R1 and R2) produced ample amounts of valuable biogas under the warm Sahelian climate, with 9.7 L/m2 per day of biogas and with methane content of 54%. More importantly, very low sludge yields were recorded in R1, R2, and BP (0.0006, 0.0002 and 0.0014 m3/capita/year respectively), thus reducing the cost of its extraction and management.
Both treatment options can be recommended as an alternative low-cost wastewater treatment technologies, separately or in tandem, for African cities, with the final effluent being used for restricted irrigation in periurban agriculture. To contribute even more to the alleviation of hunger in poor neighborhoods, further investigations may look at the use of this effluent in aquaculture, before its use in irrigation.Exemplaires
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité aucun exemplaire Documents numériques
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