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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. Étude et modélisation dynamique d’un concentrateur à miroir linéaire de Fresnel / Gaëlle Kafira KO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Étude et modélisation dynamique d’un concentrateur à miroir linéaire de Fresnel Type de document : texte imprimé Auteurs : Gaëlle Kafira KO Année de publication : 2019 Importance : 150 p. Langues : Français (fre) Résumé : Parmi les technologies de solaire thermodynamique, la technologie du linéaire de Fresnel semble la plus adaptée aux régions d’Afrique Sub saharienne. Cela en raison de la simplicité de la technologie.
C’est dans cette optique qu’un collecteur de type linéaire de Fresnel d’une superficie de 7,5 m² de miroirs a été construit au laboratoire énergies renouvelables et efficacité énergétique (LabEREE). La construction du collecteur s’est faite en utilisant en priorité les matériaux disponibles localement afin de rendre la technologie plus accessible aux populations locales et de réduire les coûts de fabrication.
Des tests sont effectués sur le collecteur afin de déterminer ses rendements optiques, thermiques et globaux. Dans un premier temps, une revue bibliographie des différents collecteurs de type linéaire de Fresnel nous a permis d’identifier les variantes, de cette technologie, les plus adaptées au contexte de la région . Un modèle thermique et un modèle optique ont été mis en place comme outils de dimensionnement et d’optimisation du collecteur. Les résultats expérimentaux obtenus ont été utilisés pour valider les différents modèles mis en place. Le rendement global du collecteur obtenu expérimentalement est de 21% et il a un facteur de concentration local de 6.
Abstract : Among the different technologies of concentrated solar power plant, the linear Fresnel, thanks to its simplicity, appears the most adapted to rural area of Sub Sahara region. A linear Fresnel collector of 7.5 m² has been built in “laboratoire énergies renouvelables et efficacité énergétique (LabEREE)”. The collector have been designed using material available locally by local man power. This reduces the total cost of the technology and makes it affordable for local population. The collector has been characterized in order to find optical, thermal and global efficiencies. In first time, a review on different linear Fresnel collector allows finding the technology that is most adapted to the Sub-Saharan region.
An optical and thermal model of the collector has been done as a tool for designing and optimisation.
The experimental results enable to validate the different models done. The collector has an effective concentration factor of 6 and a global efficiency of 21%.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude et modélisation dynamique d’un concentrateur à miroir linéaire de Fresnel [texte imprimé] / Gaëlle Kafira KO . - 2019 . - 150 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Parmi les technologies de solaire thermodynamique, la technologie du linéaire de Fresnel semble la plus adaptée aux régions d’Afrique Sub saharienne. Cela en raison de la simplicité de la technologie.
C’est dans cette optique qu’un collecteur de type linéaire de Fresnel d’une superficie de 7,5 m² de miroirs a été construit au laboratoire énergies renouvelables et efficacité énergétique (LabEREE). La construction du collecteur s’est faite en utilisant en priorité les matériaux disponibles localement afin de rendre la technologie plus accessible aux populations locales et de réduire les coûts de fabrication.
Des tests sont effectués sur le collecteur afin de déterminer ses rendements optiques, thermiques et globaux. Dans un premier temps, une revue bibliographie des différents collecteurs de type linéaire de Fresnel nous a permis d’identifier les variantes, de cette technologie, les plus adaptées au contexte de la région . Un modèle thermique et un modèle optique ont été mis en place comme outils de dimensionnement et d’optimisation du collecteur. Les résultats expérimentaux obtenus ont été utilisés pour valider les différents modèles mis en place. Le rendement global du collecteur obtenu expérimentalement est de 21% et il a un facteur de concentration local de 6.
Abstract : Among the different technologies of concentrated solar power plant, the linear Fresnel, thanks to its simplicity, appears the most adapted to rural area of Sub Sahara region. A linear Fresnel collector of 7.5 m² has been built in “laboratoire énergies renouvelables et efficacité énergétique (LabEREE)”. The collector have been designed using material available locally by local man power. This reduces the total cost of the technology and makes it affordable for local population. The collector has been characterized in order to find optical, thermal and global efficiencies. In first time, a review on different linear Fresnel collector allows finding the technology that is most adapted to the Sub-Saharan region.
An optical and thermal model of the collector has been done as a tool for designing and optimisation.
The experimental results enable to validate the different models done. The collector has an effective concentration factor of 6 and a global efficiency of 21%.Exemplaires(0)
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KoAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude des performances hydrologiques des techniques culturales dans un contexte de changement climatique en zone sahélienne du Burkina. / Cheick Oumar Zouré
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Étude des performances hydrologiques des techniques culturales dans un contexte de changement climatique en zone sahélienne du Burkina. Type de document : texte imprimé Auteurs : Cheick Oumar Zouré Année de publication : 2019 Importance : 227 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le Sahel est l’une des régions du monde les plus vulnérables à cause des perturbations climatiques et de la pression anthropique. Cela entraîne la dégradation des terres et affecte négativement les activités de production agricole de type pluviale, principale source de subsistance et d’économie des populations du Sahel. Depuis les années 1980, les paysans ont adopté des pratiques innovantes afin de faire face à ces défis majeurs et ainsi améliorer la production agricole. Si à ce jour, les avantages en termes de rendement agricole et de réhabilitation de terres dégradées ont pu être mis en évidence, l’impact de ces techniques sur les processus hydrologiques reste peu maitrisé et non quantifié. Cette étude menée au Sahel Burkinabè a pour objectif d’évaluer les performances hydrologiques des techniques de conservation des eaux et des sols (CES) installées sur un sol dégradé afin d’identifier des technologies plus résilientes face à la précarité climatique.
L’approche méthodologique est détaillée en 3 parties. En premier lieu, il s’agit de déterminer les propriétés hydrodynamiques et l’aptitude au ruissellement d’un sol dégradé aménagé avec les techniques CES. Ainsi, il a été conçu un dispositif expérimental de type bloc de Fisher avec 4 traitements et 2 répétitions mise en place sur des parcelles de 200m². Les traitements étaient composés de zaï, de demi-lune, de cordon pierreux et de semis direct servant de témoin. Le dispositif a permis le suivi hydrométéorologique durant 3 années consécutives (2015, 2016 et 2017). En second lieu un modèle conceptuel basé sur la méthode SCS-CN (Soil Conservation Service Curve Number) permettant de prendre en compte l’effet de stockage superficiel induit par les différentes techniques a été développé pour étudier les effets des techniques sur le stockage en eau du sol sous différents régimes climatiques. Enfin les données climatiques historiques (1961-2005) et projetées (2006-2099) issues de 25 modèles climatiques corrigées dans le cadre du projet AMMA-2050 ont été comparées avec les observations pour le choix des modèles qui simulent au mieux le climat. Les données de 3 modèles climatiques ont été ainsi utilisées pour étudier la performance hydrologique des techniques CES et proposer des technologies plus résilientes face au climat actuel et futur.
Les résultats montrent des caractéristiques bien différenciées entre les pratiques culturales après 3 années de mise en œuvre. Les techniques CES modifient les propriétés hydrauliques de surface du sol. La conductivité hydraulique à saturation a augmenté sur les parcelles de zaï (7,1± 1,4 cm/h), par rapport aux parcelles témoins et aux cordons pierreux où les conductivités n'ont pas changé de manière significative (4,7 ± 0,3 et 3,8 ± 0.8 cm/h respectivement). En revanche, elle a fortement diminué sur la demi-lune (1,2 ± 0,4 cm/h). Les techniques CES ont montré leurs performances à réduire le ruissellement et à augmenter le stock d’eau dans le sol, ce qui améliorerait la satisfaction des besoins hydriques des plants. En effet, les valeurs cumulées de ruissellement ont été réduites de 25%, 50% et 95% respectivement par le cordon pierreux, le zaï et la demi-lune comparativement à la parcelle témoin. Le ruissellement s’est révélé très faible sur les parcelles de demi-lunes pour les évènements pluvieux inférieurs à 50 mm. Le modèle développé a reproduit avec une précision satisfaisante le ruissellement observé (R² entre 0.73 et 0.95) et a permis de simuler la variabilité du stockage sur le long terme (1961-2009) de l'eau pour chaque technique en réponse à divers régimes de précipitations. Il apparait que le zaï et les demi-lunes peuvent atténuer l'effet des périodes de sécheresse en conservant l’humidité du sol pendant 2 à 3 semaines, alors que le semis direct et le cordon pierreux montrent un déficit hydrique important après une semaine. Sur la base de l’analyse du climat observé, il ressort que le zaï de diamètre 40 cm, espacements 80x80 cm, profondeur 10 cm aurait permis d’assurer les besoins hydriques du mil 9 années sur 10 tout en garantissant une production agricole bien supérieure à celle obtenue avec le semis direct. À l’avenir, le zaï proposé apparait être en mesure d’atténuer les sécheresses pluviométriques d’ici à l’horizon 2050 avec une assurance de satisfaction hydrique de 7 années sur 10. Toutefois, durant la période 2051-2099, le zaï proposé ne serait plus satisfaisant pour atténuer les sécheresses extrêmes, car la satisfaction hydrique des plants est estimée à 3 années sur 10. Des mesures d’adaptation plus efficaces devront être mises en place pour permettre aux producteurs agricoles d’être plus résilients face aux changements climatiques.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude des performances hydrologiques des techniques culturales dans un contexte de changement climatique en zone sahélienne du Burkina. [texte imprimé] / Cheick Oumar Zouré . - 2019 . - 227 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le Sahel est l’une des régions du monde les plus vulnérables à cause des perturbations climatiques et de la pression anthropique. Cela entraîne la dégradation des terres et affecte négativement les activités de production agricole de type pluviale, principale source de subsistance et d’économie des populations du Sahel. Depuis les années 1980, les paysans ont adopté des pratiques innovantes afin de faire face à ces défis majeurs et ainsi améliorer la production agricole. Si à ce jour, les avantages en termes de rendement agricole et de réhabilitation de terres dégradées ont pu être mis en évidence, l’impact de ces techniques sur les processus hydrologiques reste peu maitrisé et non quantifié. Cette étude menée au Sahel Burkinabè a pour objectif d’évaluer les performances hydrologiques des techniques de conservation des eaux et des sols (CES) installées sur un sol dégradé afin d’identifier des technologies plus résilientes face à la précarité climatique.
L’approche méthodologique est détaillée en 3 parties. En premier lieu, il s’agit de déterminer les propriétés hydrodynamiques et l’aptitude au ruissellement d’un sol dégradé aménagé avec les techniques CES. Ainsi, il a été conçu un dispositif expérimental de type bloc de Fisher avec 4 traitements et 2 répétitions mise en place sur des parcelles de 200m². Les traitements étaient composés de zaï, de demi-lune, de cordon pierreux et de semis direct servant de témoin. Le dispositif a permis le suivi hydrométéorologique durant 3 années consécutives (2015, 2016 et 2017). En second lieu un modèle conceptuel basé sur la méthode SCS-CN (Soil Conservation Service Curve Number) permettant de prendre en compte l’effet de stockage superficiel induit par les différentes techniques a été développé pour étudier les effets des techniques sur le stockage en eau du sol sous différents régimes climatiques. Enfin les données climatiques historiques (1961-2005) et projetées (2006-2099) issues de 25 modèles climatiques corrigées dans le cadre du projet AMMA-2050 ont été comparées avec les observations pour le choix des modèles qui simulent au mieux le climat. Les données de 3 modèles climatiques ont été ainsi utilisées pour étudier la performance hydrologique des techniques CES et proposer des technologies plus résilientes face au climat actuel et futur.
Les résultats montrent des caractéristiques bien différenciées entre les pratiques culturales après 3 années de mise en œuvre. Les techniques CES modifient les propriétés hydrauliques de surface du sol. La conductivité hydraulique à saturation a augmenté sur les parcelles de zaï (7,1± 1,4 cm/h), par rapport aux parcelles témoins et aux cordons pierreux où les conductivités n'ont pas changé de manière significative (4,7 ± 0,3 et 3,8 ± 0.8 cm/h respectivement). En revanche, elle a fortement diminué sur la demi-lune (1,2 ± 0,4 cm/h). Les techniques CES ont montré leurs performances à réduire le ruissellement et à augmenter le stock d’eau dans le sol, ce qui améliorerait la satisfaction des besoins hydriques des plants. En effet, les valeurs cumulées de ruissellement ont été réduites de 25%, 50% et 95% respectivement par le cordon pierreux, le zaï et la demi-lune comparativement à la parcelle témoin. Le ruissellement s’est révélé très faible sur les parcelles de demi-lunes pour les évènements pluvieux inférieurs à 50 mm. Le modèle développé a reproduit avec une précision satisfaisante le ruissellement observé (R² entre 0.73 et 0.95) et a permis de simuler la variabilité du stockage sur le long terme (1961-2009) de l'eau pour chaque technique en réponse à divers régimes de précipitations. Il apparait que le zaï et les demi-lunes peuvent atténuer l'effet des périodes de sécheresse en conservant l’humidité du sol pendant 2 à 3 semaines, alors que le semis direct et le cordon pierreux montrent un déficit hydrique important après une semaine. Sur la base de l’analyse du climat observé, il ressort que le zaï de diamètre 40 cm, espacements 80x80 cm, profondeur 10 cm aurait permis d’assurer les besoins hydriques du mil 9 années sur 10 tout en garantissant une production agricole bien supérieure à celle obtenue avec le semis direct. À l’avenir, le zaï proposé apparait être en mesure d’atténuer les sécheresses pluviométriques d’ici à l’horizon 2050 avec une assurance de satisfaction hydrique de 7 années sur 10. Toutefois, durant la période 2051-2099, le zaï proposé ne serait plus satisfaisant pour atténuer les sécheresses extrêmes, car la satisfaction hydrique des plants est estimée à 3 années sur 10. Des mesures d’adaptation plus efficaces devront être mises en place pour permettre aux producteurs agricoles d’être plus résilients face aux changements climatiques.Exemplaires(0)
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ZoureAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Mise en oeuvre de catalyseurs hétérogènes à base de charbon pour la catalyse d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel / Aristide DEJEAN
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Mise en oeuvre de catalyseurs hétérogènes à base de charbon pour la catalyse d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel Type de document : texte imprimé Auteurs : Aristide DEJEAN Année de publication : 2019 Importance : 205 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le biodiesel produit par transestérification des triglycérides contenus dans les ressources lipidiques pouvant se substituer au diesel fossile dans le domaine des transports fait l’objet actuellement d’un intérêt croissant. Ces dernières années, d’importantes activités de recherche ont été consacrées à l'identification de catalyseurs solides pouvant être utilisés pour améliorer les rendements tout en réduisant le coût de production du biodiesel. Ces travaux de thèse s’inscrivent d’une part dans une démarche d’optimisation de procédé, surtout sur la partie catalyse de la réaction par utilisation de catalyseurs solides à base de charbon actif issus de procédés de préparation simples d’une part, et d’autre part dans une stratégie d’amélioration de la compétitivité d’un procédé de synthèse d’EEHV permettant d’obtenir par la suite un biodiesel 100% d’origine végétale. Plus spécifiquement, il a été question de préparer des catalyseurs charbon à base de coques de noix de karité, caractériser leur efficacité et établir leur mode d’action pour activer la réaction d’éthanolyse. Dans un premier temps une étude paramétrique de préparation des catalyseurs charbons actifs a été effectuée afin d’en optimiser la synthèse. Ensuite l’influence des paramètres de la réaction de transestérification a été prise en compte pour mieux expliquer l’activité catalytique. Les conditions de recyclabilité, un paramètre crucial pour un catalyseur solide, ont fait l’objet d’une attention particulière. L’activité des catalyseurs a été testée en utilisant un réacteur de transestérification pilote et le biodiesel obtenu a été utilisé dans un moteur à combustion interne. Pour finir une étude économique, modélisée sur la base d’une approche déterministe, est effectuée pour estimer le coût de production du biodiesel d’une unité implémentée à échelle locale. Dans la plage de conditions expérimentales étudiées, les conditions de préparation et les paramètres de réaction de transestérification optimums permettent d’obtenir des catalyseurs recyclables présentant une excellente activité catalytique en éthanolyse de l’huile de tournesol (R ? 98 %). La température de pyrolyse et le ratio d’imprégnation ont été identifiés comme étant les paramètres les plus influents sur les propriétés du support et son activité catalytique. Les résultats sur la production à échelle pilote indiquent que le biodiesel présente de bonnes propriétés ce qui est confirmé par les tests moteurs qui présentent des propriétés en combustion similaire au diesel. L’étude économique a révélé que tous les aspects de l’investissement (notamment le coût lié à la matière première) doivent être bien contrôlés pour limiter les risques et s’assurer d’une rentabilité. Les résultats indiquent que le biodiesel éthylique obtenu en utilisant les catalyseurs charbon peut constituer une alternative crédible au diesel à échelle locale.
Abstract : The production of biodiesel by lipid transesterification, as a solution to a drop-in transportation fuel for blending with/replacing conventional fossil diesel has been the subject of increasing interest. In recent years, many research activities have been devoted to identifying solid catalysts that can be used to improve yields while reducing the cost of producing biodiesel. This thesis aim to work on a process optimization, especially on the catalytic part of the reaction with activated carbon solid catalysts produced using simple preparation processes on one hand, and on the other hand to improve the competitiveness EEHV production, making it possible subsequently to obtain a 100 % biodiesel of vegetable origin. Specifically, the study aim to assess the catalytic activity of Shea nut shells (SNS) based activated carbon catalysts in ethanolic transesterification. The influence of the preparation parameters of the catalyst on its catalytic activity is investigated to identify the key parameters that influence catalytic activity. Then, the influence of transesterification reaction parameters was taken into account in order to better explain the catalytic activity. A particular attention was paid to recycling conditions, a crucial parameter for a solid catalyst. The activity of the catalysts was tested using transesterification small scale pilot reactor and the resulting biodiesel was used in an internal combustion engine. Finally an economic study, modeled on a deterministic approach, is carried out to estimate the cost of producing biodiesel of a small unit implemented at local level. In the range of experimental conditions studied, optimized preparation conditions and transesterification reaction parameters makes it possible to design a catalyst with excellent catalytic activity in ethanolic transesterification reaction (yield > 98 % in the resulting biodiesel) and that is reusable. Results showed that pyrolysis temperature and KOH impregnation ratio are key parameters influencing support properties and catalytic activity. Results obtained at pilot scale indicate that the resulting biodiesel present good properties, which is confirmed by engine tests which exhibit combustion properties similar to diesel. Economic study revealed that all aspects of investment (including raw material costs) need to be carefully controlled to limit risks and ensure biodiesel production cost-effectiveness. Results indicate that ethanolic biodiesel obtained using SNS carbon based catalysts can be a realistic alternative process to substitute diesel at local scale.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Mise en oeuvre de catalyseurs hétérogènes à base de charbon pour la catalyse d’esters éthyliques d’huiles végétales pour la production de biodiesel [texte imprimé] / Aristide DEJEAN . - 2019 . - 205 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le biodiesel produit par transestérification des triglycérides contenus dans les ressources lipidiques pouvant se substituer au diesel fossile dans le domaine des transports fait l’objet actuellement d’un intérêt croissant. Ces dernières années, d’importantes activités de recherche ont été consacrées à l'identification de catalyseurs solides pouvant être utilisés pour améliorer les rendements tout en réduisant le coût de production du biodiesel. Ces travaux de thèse s’inscrivent d’une part dans une démarche d’optimisation de procédé, surtout sur la partie catalyse de la réaction par utilisation de catalyseurs solides à base de charbon actif issus de procédés de préparation simples d’une part, et d’autre part dans une stratégie d’amélioration de la compétitivité d’un procédé de synthèse d’EEHV permettant d’obtenir par la suite un biodiesel 100% d’origine végétale. Plus spécifiquement, il a été question de préparer des catalyseurs charbon à base de coques de noix de karité, caractériser leur efficacité et établir leur mode d’action pour activer la réaction d’éthanolyse. Dans un premier temps une étude paramétrique de préparation des catalyseurs charbons actifs a été effectuée afin d’en optimiser la synthèse. Ensuite l’influence des paramètres de la réaction de transestérification a été prise en compte pour mieux expliquer l’activité catalytique. Les conditions de recyclabilité, un paramètre crucial pour un catalyseur solide, ont fait l’objet d’une attention particulière. L’activité des catalyseurs a été testée en utilisant un réacteur de transestérification pilote et le biodiesel obtenu a été utilisé dans un moteur à combustion interne. Pour finir une étude économique, modélisée sur la base d’une approche déterministe, est effectuée pour estimer le coût de production du biodiesel d’une unité implémentée à échelle locale. Dans la plage de conditions expérimentales étudiées, les conditions de préparation et les paramètres de réaction de transestérification optimums permettent d’obtenir des catalyseurs recyclables présentant une excellente activité catalytique en éthanolyse de l’huile de tournesol (R ? 98 %). La température de pyrolyse et le ratio d’imprégnation ont été identifiés comme étant les paramètres les plus influents sur les propriétés du support et son activité catalytique. Les résultats sur la production à échelle pilote indiquent que le biodiesel présente de bonnes propriétés ce qui est confirmé par les tests moteurs qui présentent des propriétés en combustion similaire au diesel. L’étude économique a révélé que tous les aspects de l’investissement (notamment le coût lié à la matière première) doivent être bien contrôlés pour limiter les risques et s’assurer d’une rentabilité. Les résultats indiquent que le biodiesel éthylique obtenu en utilisant les catalyseurs charbon peut constituer une alternative crédible au diesel à échelle locale.
Abstract : The production of biodiesel by lipid transesterification, as a solution to a drop-in transportation fuel for blending with/replacing conventional fossil diesel has been the subject of increasing interest. In recent years, many research activities have been devoted to identifying solid catalysts that can be used to improve yields while reducing the cost of producing biodiesel. This thesis aim to work on a process optimization, especially on the catalytic part of the reaction with activated carbon solid catalysts produced using simple preparation processes on one hand, and on the other hand to improve the competitiveness EEHV production, making it possible subsequently to obtain a 100 % biodiesel of vegetable origin. Specifically, the study aim to assess the catalytic activity of Shea nut shells (SNS) based activated carbon catalysts in ethanolic transesterification. The influence of the preparation parameters of the catalyst on its catalytic activity is investigated to identify the key parameters that influence catalytic activity. Then, the influence of transesterification reaction parameters was taken into account in order to better explain the catalytic activity. A particular attention was paid to recycling conditions, a crucial parameter for a solid catalyst. The activity of the catalysts was tested using transesterification small scale pilot reactor and the resulting biodiesel was used in an internal combustion engine. Finally an economic study, modeled on a deterministic approach, is carried out to estimate the cost of producing biodiesel of a small unit implemented at local level. In the range of experimental conditions studied, optimized preparation conditions and transesterification reaction parameters makes it possible to design a catalyst with excellent catalytic activity in ethanolic transesterification reaction (yield > 98 % in the resulting biodiesel) and that is reusable. Results showed that pyrolysis temperature and KOH impregnation ratio are key parameters influencing support properties and catalytic activity. Results obtained at pilot scale indicate that the resulting biodiesel present good properties, which is confirmed by engine tests which exhibit combustion properties similar to diesel. Economic study revealed that all aspects of investment (including raw material costs) need to be carefully controlled to limit risks and ensure biodiesel production cost-effectiveness. Results indicate that ethanolic biodiesel obtained using SNS carbon based catalysts can be a realistic alternative process to substitute diesel at local scale.Exemplaires(0)
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DejeanAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Modélisation Intégrée du Complexe Mouhoun supérieur-Sourou dans le contexte des changements climatiques / Bouraïma KOUANDA
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Modélisation Intégrée du Complexe Mouhoun supérieur-Sourou dans le contexte des changements climatiques Type de document : texte imprimé Auteurs : Bouraïma KOUANDA Année de publication : 2019 Importance : 250 p. Langues : Français (fre) Résumé : La présente étude s’inscrit dans le cadre du Programme National pour la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (PN-GIRE) au Burkina Faso. Elle vise à contribuer à une meilleure connaissance de la dynamique des eaux de surface et des eaux souterraines, ainsi que leurs interactions au niveau du complexe Mouhoun supérieur-Sourou (Ms-S), partagé entre le Burkina Faso et le Mali dans l’espace soudano-sahélien en Afrique de l’Ouest. Plus spécifiquement, il s’est agi : (i) de caractériser hydrologiquement le complexe Ms-S, (ii) d’étudier les interactions eaux de surface - eaux souterraines et (iii) d’évaluer les impacts potentiels des changements climatiques et environnementaux sur les ressources en eau.
Pour atteindre ces objectifs une approche pluridisciplinaire a été privilégiée. Des approches classiques en hydrologie ont permis de déterminer les paramètres hydro-climatiques qui caractérisent la zone d’étude. Les interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines ont été appréhendées à travers surtout des investigations géochimiques et isotopiques. Pour apprécier quantitativement les écoulements souterrains, quatre (4) modèles basés sur le principe des filtres numériques récursifs et une approche de Bilan Massique basée sur la Conductivité électrique de l’eau ont été utilisés. Le modèle SWAT (Soil and Water Assessment Tool) a été utilisé pour simuler la réponse hydrologique globale du Mouhoun supérieur à Samendeni et à Nwokuy. Ce qui a permis de déterminer les termes du bilan hydrique en combinant à la fois des données climatiques, topographiques, de types de sols et d’occupation des terres. Pour comprendre l'impact potentiel des changements climatiques sur les ressources en eau, les sorties de cinq (5) modèles climatiques régionaux (CORDEX) ont été utilisées pour simuler à l’aide du modèle SWAT (calibré et validé) la réponse hydrologique future (jusqu'en 2100) sous deux scénarios d’émissions RCP4.5 et RCP8.5. Pour étudier l'impact des changements environnementaux sur les termes du bilan hydrique, les résultats statistiques d’une analyse diachronique de l’occupation des terres ont été utilisés dans le modèles SWAT (calibré et validé).
La géochimie confirme une forte interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Les isotopes stables mettent en évidence : (i) une recharge actuelle importante, (ii) une évaporation très remarquable des eaux stockées en surface due aux conditions climatiques, (iii) une évaporation de certains échantillons d’eaux souterraines essentiellement dans le Continental Terminal (CT) malien due à la recharge des eaux évaporées des lacs endoréiques et/ou une évaporation à partir de la nappe aux endroits où elle est superficielle.
Aussi, l’utilisation du tritium soutient-elle la recharge actuelle importante, tout en précisant l’existence d’eaux anciennes. Les cartes de tritium et de conductivité électrique superposées avec la topographie et la piézométrie, permettent de visualiser les zones potentielles de recharge et les zones encaissant des eaux anciennes ou favorables à une remontée d’eaux anciennes.
Sur l’ensemble du Mouhoun supérieur dominé par la zone soudano-sahélienne, les termes du bilan hydrique interannuel peuvent se résumer par : Pluie (100%) = Ruissellement (4.3%) + Recharge (12.9%) +ETR (84.8%) + Variation de stock (±1%). Dans la partie soudanienne on obtient : Pluie (100%) = Ruissellement (9%) + Recharge (16%) +ETR (74%) + Variation de stock (±1%). Quant aux données climatiques projetées, elles prévoient une remarquable baisse pluviométrique aux mois d’août et de septembre dans la zone d’étude. Les résultats de la modélisation hydrologique intégrée indiquent que cette situation va contribuer à modifier conséquemment certains termes du bilan hydrique, notamment la recharge. La prise en compte conjointe des changements environmentaux et climatiques dans les simulations hydrologiques, montre une tendance forte à l’augmentation du ruissellement qui pourrait atteindre 27% ou 62% (selon le scenario) et une dégradation de la recharge qui pourrait baisser d’ici 2100 de 24% avec le scénario RCP4.5 et s’annuler pratiquement avec le scénario RCP8.5 (baisse de 97%). Même si le scénario RCP8.5 est dit pessimiste, et que les resultats obtenus semblent par moment exagérés, il demeure interpelateur vis-à-vis des potentialités des changements climatiques à impacter la disponibilité de la ressource en eau à l’échelle de la vie humaine.
Abstract : This study as part of the National Program for Integrated Water Resources Management (NPIWRM) in Burkina Faso, aims to contribute to a better knowledge and understanding of the dynamics of surface water and groundwater, as well as their interactions at the Upper Mouhoun-Sourou complex (Ms-S), shared between Burkina Faso and Mali in the Sudano-Sahelian region of West Africa. The specific objectives are: (i) to hydrologically characterize the Upper Mouhoun-Sourou complex, (ii) to study the interactions between surface water and groundwater and (iii) to evaluate the potential impacts of climate and environmental changes on water resources.
To achieve these objectives, an interdisciplinary approach was used. Classical approaches in hydrology permitted to identify the ensemble of the hydro-climatic parameters that characterize the study area. The interactions between surface water and groundwater have been recognized mainly through geochemical and isotopic investigations. To quantitatively assess groundwater flows (base flow) on the Upper Mouhoun watershed, four (4) models based on the principle of Recursive Digital Filters (RDF) and a Mass Balance approach based on the Conductivity Mass Balance (CMB) have been used. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to simulate the global hydrological response of Upper Mouhoun at Samendeni and Nwokuy outlets. This made it possible to determine all the terms of the water balance by combining climatic, topographical, soil type and land use data. To understand the impact of climate change on water resources, the outputs of five (5) regional climate models from the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) were used under two Greenhouse Gas Emission scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). To study the impact of environmental changes in the terms of water balance, the results of a diachronic analysis of land use were used to formulate future environmental scenarios. The statistical data of these scenarios were then used in the SWAT model (calibrated and validated).
Geochemistry confirms a strong interaction between surface water and groundwater.
Stable isotopes permitted to highlight: (i) a significant current recharge, (ii) a very remarkable evaporation of water stored at the surface due to climatic conditions, (iii) an evaporation of some groundwater samples mainly in the Malian Continental Terminal (CT) due to the recharge of evaporated water from endorheic lakes and/or evaporation from the water table when it is superficial. The use of tritium supported a current important recharge, but also specified the existence of old waters. The tritium and electrical conductivity maps superimposed with the topography and the piezometry, make it possible to visualize the potential recharge zones and the zones containing old waters or favorable to the rise of old waters.
Considering the whole Upper Mouhoun, dominated by the Sudano-Sahelian zone, the terms of the inter-annual water balance can be summarized by: Rain (100%) = Runoff (4.3%) + Recharge (12.9%) + Actual Evapotranspiration (84.8%) + Stock change (±1%). In the Sudanese part, the inter-annual water balance gives: Rain (100%) = Runoff (9%) + Recharge (16%) + Actual Evapotranspiration (74%) + Stock change (±1%). The projected climate data predict a remarkable rainfall decrease in August and September in the study area. This situation has contributed to modify some terms of the water balance. Mutual consideration of environmental and climatic changes in hydrological simulations showed a strong tendency for the increase of runoff up to 27% or 62% (depending on the scenario) compared to the reference situation. Recharge was realized to have decreased by 2100 up to 24% with the RCP4.5 scenario and practically disappear with the RCP8.5 scenario (decrease of 97%). Even if the RCP8.5 scenario is said to be pessimistic, and the results obtained seem to be exaggerated, it remains an interpellator vis-a-vis of the potential of climate change to impact the availability of water resources on a scale of human life.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Modélisation Intégrée du Complexe Mouhoun supérieur-Sourou dans le contexte des changements climatiques [texte imprimé] / Bouraïma KOUANDA . - 2019 . - 250 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : La présente étude s’inscrit dans le cadre du Programme National pour la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (PN-GIRE) au Burkina Faso. Elle vise à contribuer à une meilleure connaissance de la dynamique des eaux de surface et des eaux souterraines, ainsi que leurs interactions au niveau du complexe Mouhoun supérieur-Sourou (Ms-S), partagé entre le Burkina Faso et le Mali dans l’espace soudano-sahélien en Afrique de l’Ouest. Plus spécifiquement, il s’est agi : (i) de caractériser hydrologiquement le complexe Ms-S, (ii) d’étudier les interactions eaux de surface - eaux souterraines et (iii) d’évaluer les impacts potentiels des changements climatiques et environnementaux sur les ressources en eau.
Pour atteindre ces objectifs une approche pluridisciplinaire a été privilégiée. Des approches classiques en hydrologie ont permis de déterminer les paramètres hydro-climatiques qui caractérisent la zone d’étude. Les interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines ont été appréhendées à travers surtout des investigations géochimiques et isotopiques. Pour apprécier quantitativement les écoulements souterrains, quatre (4) modèles basés sur le principe des filtres numériques récursifs et une approche de Bilan Massique basée sur la Conductivité électrique de l’eau ont été utilisés. Le modèle SWAT (Soil and Water Assessment Tool) a été utilisé pour simuler la réponse hydrologique globale du Mouhoun supérieur à Samendeni et à Nwokuy. Ce qui a permis de déterminer les termes du bilan hydrique en combinant à la fois des données climatiques, topographiques, de types de sols et d’occupation des terres. Pour comprendre l'impact potentiel des changements climatiques sur les ressources en eau, les sorties de cinq (5) modèles climatiques régionaux (CORDEX) ont été utilisées pour simuler à l’aide du modèle SWAT (calibré et validé) la réponse hydrologique future (jusqu'en 2100) sous deux scénarios d’émissions RCP4.5 et RCP8.5. Pour étudier l'impact des changements environnementaux sur les termes du bilan hydrique, les résultats statistiques d’une analyse diachronique de l’occupation des terres ont été utilisés dans le modèles SWAT (calibré et validé).
La géochimie confirme une forte interaction entre les eaux de surface et les eaux souterraines. Les isotopes stables mettent en évidence : (i) une recharge actuelle importante, (ii) une évaporation très remarquable des eaux stockées en surface due aux conditions climatiques, (iii) une évaporation de certains échantillons d’eaux souterraines essentiellement dans le Continental Terminal (CT) malien due à la recharge des eaux évaporées des lacs endoréiques et/ou une évaporation à partir de la nappe aux endroits où elle est superficielle.
Aussi, l’utilisation du tritium soutient-elle la recharge actuelle importante, tout en précisant l’existence d’eaux anciennes. Les cartes de tritium et de conductivité électrique superposées avec la topographie et la piézométrie, permettent de visualiser les zones potentielles de recharge et les zones encaissant des eaux anciennes ou favorables à une remontée d’eaux anciennes.
Sur l’ensemble du Mouhoun supérieur dominé par la zone soudano-sahélienne, les termes du bilan hydrique interannuel peuvent se résumer par : Pluie (100%) = Ruissellement (4.3%) + Recharge (12.9%) +ETR (84.8%) + Variation de stock (±1%). Dans la partie soudanienne on obtient : Pluie (100%) = Ruissellement (9%) + Recharge (16%) +ETR (74%) + Variation de stock (±1%). Quant aux données climatiques projetées, elles prévoient une remarquable baisse pluviométrique aux mois d’août et de septembre dans la zone d’étude. Les résultats de la modélisation hydrologique intégrée indiquent que cette situation va contribuer à modifier conséquemment certains termes du bilan hydrique, notamment la recharge. La prise en compte conjointe des changements environmentaux et climatiques dans les simulations hydrologiques, montre une tendance forte à l’augmentation du ruissellement qui pourrait atteindre 27% ou 62% (selon le scenario) et une dégradation de la recharge qui pourrait baisser d’ici 2100 de 24% avec le scénario RCP4.5 et s’annuler pratiquement avec le scénario RCP8.5 (baisse de 97%). Même si le scénario RCP8.5 est dit pessimiste, et que les resultats obtenus semblent par moment exagérés, il demeure interpelateur vis-à-vis des potentialités des changements climatiques à impacter la disponibilité de la ressource en eau à l’échelle de la vie humaine.
Abstract : This study as part of the National Program for Integrated Water Resources Management (NPIWRM) in Burkina Faso, aims to contribute to a better knowledge and understanding of the dynamics of surface water and groundwater, as well as their interactions at the Upper Mouhoun-Sourou complex (Ms-S), shared between Burkina Faso and Mali in the Sudano-Sahelian region of West Africa. The specific objectives are: (i) to hydrologically characterize the Upper Mouhoun-Sourou complex, (ii) to study the interactions between surface water and groundwater and (iii) to evaluate the potential impacts of climate and environmental changes on water resources.
To achieve these objectives, an interdisciplinary approach was used. Classical approaches in hydrology permitted to identify the ensemble of the hydro-climatic parameters that characterize the study area. The interactions between surface water and groundwater have been recognized mainly through geochemical and isotopic investigations. To quantitatively assess groundwater flows (base flow) on the Upper Mouhoun watershed, four (4) models based on the principle of Recursive Digital Filters (RDF) and a Mass Balance approach based on the Conductivity Mass Balance (CMB) have been used. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to simulate the global hydrological response of Upper Mouhoun at Samendeni and Nwokuy outlets. This made it possible to determine all the terms of the water balance by combining climatic, topographical, soil type and land use data. To understand the impact of climate change on water resources, the outputs of five (5) regional climate models from the Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) were used under two Greenhouse Gas Emission scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). To study the impact of environmental changes in the terms of water balance, the results of a diachronic analysis of land use were used to formulate future environmental scenarios. The statistical data of these scenarios were then used in the SWAT model (calibrated and validated).
Geochemistry confirms a strong interaction between surface water and groundwater.
Stable isotopes permitted to highlight: (i) a significant current recharge, (ii) a very remarkable evaporation of water stored at the surface due to climatic conditions, (iii) an evaporation of some groundwater samples mainly in the Malian Continental Terminal (CT) due to the recharge of evaporated water from endorheic lakes and/or evaporation from the water table when it is superficial. The use of tritium supported a current important recharge, but also specified the existence of old waters. The tritium and electrical conductivity maps superimposed with the topography and the piezometry, make it possible to visualize the potential recharge zones and the zones containing old waters or favorable to the rise of old waters.
Considering the whole Upper Mouhoun, dominated by the Sudano-Sahelian zone, the terms of the inter-annual water balance can be summarized by: Rain (100%) = Runoff (4.3%) + Recharge (12.9%) + Actual Evapotranspiration (84.8%) + Stock change (±1%). In the Sudanese part, the inter-annual water balance gives: Rain (100%) = Runoff (9%) + Recharge (16%) + Actual Evapotranspiration (74%) + Stock change (±1%). The projected climate data predict a remarkable rainfall decrease in August and September in the study area. This situation has contributed to modify some terms of the water balance. Mutual consideration of environmental and climatic changes in hydrological simulations showed a strong tendency for the increase of runoff up to 27% or 62% (depending on the scenario) compared to the reference situation. Recharge was realized to have decreased by 2100 up to 24% with the RCP4.5 scenario and practically disappear with the RCP8.5 scenario (decrease of 97%). Even if the RCP8.5 scenario is said to be pessimistic, and the results obtained seem to be exaggerated, it remains an interpellator vis-a-vis of the potential of climate change to impact the availability of water resources on a scale of human life.Exemplaires(0)
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BouraimaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Analyse et optimisation de la durabilité des systèmes de production de biocarburants oléagineux en Afrique de l’Ouest / Linda Dominique Fabiola BAMBARA
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Analyse et optimisation de la durabilité des systèmes de production de biocarburants oléagineux en Afrique de l’Ouest Type de document : texte imprimé Auteurs : Linda Dominique Fabiola BAMBARA Année de publication : 2018 Importance : 144 p. Langues : Français (fre) Résumé : La durabilité des filières de production de biocarburants oléagineux est une condition indispensable à leur compétitivité par rapport aux carburants d’origine fossile. Cette durabilité dépend de plusieurs facteurs intrinsèques liés aux technologies de transformation, au choix des matières premières adéquates, à l’organisation de ces filières et à la valorisation des coproduits.
Le constat est que malgré l’essor des biocarburants depuis les années 2000 dans le monde et en Afrique, l’approvisionnement des unités de transformation de biomasse oléagineuse en biocarburant n’a pas été suffisamment étudié dans le contexte africain.
De plus, les différents processus de ces filières que sont : la production de la biomasse, la logistique d’approvisionnement et la conversion de la biomasse en vecteur énergétique, ainsi que la valorisation des coproduits sont abordés séparément dans la littérature.
Dans un tel contexte, une prise en compte intégrée de ces différents processus permettra d’avoir une vision plus globale de l’imputation des coûts et des impacts générés à chaque étape de la chaîne logistique en vue de rendre durable les filières de production de biocarburant oléagineux.
Cette étude a donc pour objectif d’évaluer et d’optimiser les conditions de durabilité des filières de production de biocarburants en Afrique de l’Ouest. L’approche méthodologique a consisté à déterminer pour deux biomasses oléagineuses que sont le Jatropha, et le Balanites, les paramètres et variables qui caractérisent les processus de la chaîne logistique et la valorisation des sous-produits et ensuite à concevoir un modèle d’optimisation des filières de biocarburants oléagineux et un système d’aide à la décision pour les acteurs du domaine.
Abstract : The sustainability of oilseed-based biofuel production chains is a prerequisite for their competitiveness in relation to fossil fuels. This sustainability depends on several intrinsic factors related to processing technologies, the choice of appropriate feedstock, and the configuration of the supply chain and the reuse of by-products.
Despite the great interest in biofuels since the 2000s in the world and in Africa, the observation was that the supply of oilseed biomass to biofuel production units has not been sufficiently studied in the African context. In addition, the different processes, such as biomass production, supply logistics and the conversion of biomass into biofuels, as well as the reuse of by-products, are addressed separately in the literature.
In such a context, an integrated consideration of these different processes will allow a more global vision of the allocation of costs and impacts generated at each stage of the supply chain.
This study therefore aims to evaluate and optimize the sustainability conditions of biofuel production chains in West Africa. The methodological approach was to determine for two oilseed biomass, Jatropha and Balanites, the parameters and variables that characterize the processes of the supply chain and the reuse of the by-products and then, to develop an optimization model for biomass supply and a decision-making tool for the biofuel production stakeholders.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Analyse et optimisation de la durabilité des systèmes de production de biocarburants oléagineux en Afrique de l’Ouest [texte imprimé] / Linda Dominique Fabiola BAMBARA . - 2018 . - 144 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : La durabilité des filières de production de biocarburants oléagineux est une condition indispensable à leur compétitivité par rapport aux carburants d’origine fossile. Cette durabilité dépend de plusieurs facteurs intrinsèques liés aux technologies de transformation, au choix des matières premières adéquates, à l’organisation de ces filières et à la valorisation des coproduits.
Le constat est que malgré l’essor des biocarburants depuis les années 2000 dans le monde et en Afrique, l’approvisionnement des unités de transformation de biomasse oléagineuse en biocarburant n’a pas été suffisamment étudié dans le contexte africain.
De plus, les différents processus de ces filières que sont : la production de la biomasse, la logistique d’approvisionnement et la conversion de la biomasse en vecteur énergétique, ainsi que la valorisation des coproduits sont abordés séparément dans la littérature.
Dans un tel contexte, une prise en compte intégrée de ces différents processus permettra d’avoir une vision plus globale de l’imputation des coûts et des impacts générés à chaque étape de la chaîne logistique en vue de rendre durable les filières de production de biocarburant oléagineux.
Cette étude a donc pour objectif d’évaluer et d’optimiser les conditions de durabilité des filières de production de biocarburants en Afrique de l’Ouest. L’approche méthodologique a consisté à déterminer pour deux biomasses oléagineuses que sont le Jatropha, et le Balanites, les paramètres et variables qui caractérisent les processus de la chaîne logistique et la valorisation des sous-produits et ensuite à concevoir un modèle d’optimisation des filières de biocarburants oléagineux et un système d’aide à la décision pour les acteurs du domaine.
Abstract : The sustainability of oilseed-based biofuel production chains is a prerequisite for their competitiveness in relation to fossil fuels. This sustainability depends on several intrinsic factors related to processing technologies, the choice of appropriate feedstock, and the configuration of the supply chain and the reuse of by-products.
Despite the great interest in biofuels since the 2000s in the world and in Africa, the observation was that the supply of oilseed biomass to biofuel production units has not been sufficiently studied in the African context. In addition, the different processes, such as biomass production, supply logistics and the conversion of biomass into biofuels, as well as the reuse of by-products, are addressed separately in the literature.
In such a context, an integrated consideration of these different processes will allow a more global vision of the allocation of costs and impacts generated at each stage of the supply chain.
This study therefore aims to evaluate and optimize the sustainability conditions of biofuel production chains in West Africa. The methodological approach was to determine for two oilseed biomass, Jatropha and Balanites, the parameters and variables that characterize the processes of the supply chain and the reuse of the by-products and then, to develop an optimization model for biomass supply and a decision-making tool for the biofuel production stakeholders.Exemplaires(0)
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LindaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Analyse spatio-temporelle des facteurs environnementaux et socio-sanitaires favorables à la persistance des maladies liées à l’eau / Frédéric Ragnanguénéwindé COMPAORE
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