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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
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Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Conception et caractérisation expérimentale d'un réacteur de gazéification pour l’Afrique de l’Ouest Type de document : texte imprimé Auteurs : Dawidwendé Thècle Laetitia ZOUNGRANA Année de publication : 2022 Importance : 221 p. Langues : Français (fre) Résumé :
La gazéification est un procédé de conversion thermochimique de la biomasse utilisée dans des applications de production de chaleur et d'électricité. Ce procédé est prometteur dans un environnement ouest africain où les besoins énergétiques sont importants et où le potentiel en biomasse est considérable. La présente étude s'inscrit dans un contexte de valorisation par gazéification des résidus agricoles notamment la balle de riz. Elle a permis de concevoir et de fabriquer un réacteur de gazéification adapté aux petites unités industrielles dans le secteur de la transformation agricole. Cette étude se décline en plusieurs étapes à savoir la mise en place d'une méthodologie de conception du prototype, la modélisation à l'équilibre de la composition du gaz produit, la simulation des pertes thermiques du procédé et la mise en œuvre d'une étude expérimentale sur le prototype. Plusieurs paramètres ont été étudiés expérimentalement à savoir le ratio d'équivalence, les niveaux d'injection d'air de même que le mode d'approvisionnement en combustible. Le gaz produit à l'issue du procédé de gazéification a été analysé afin de déterminer les conditions opératoires dans lesquelles le meilleur rendement a été obtenu. Les meilleurs essais menés ont été réalisés à un ratio d'équivalence de 0,32 pour une puissance thermique de 50 kWth[PCI] et un rendement de 46 %. La composition du gaz obtenu est de 14,62 % de CO, 12,89 % de CO2, 2,89 % de CH4et 6,84 % de H2. Ces résultats avec un rendement relativement faible s'expliquent par les basses températures du procédé et une zone de réduction froide. En effet les pertes thermiques estimées à 8 % de l'ensemble du bilan d'énergie des entités sortantes du réacteur sont probablement plus élevées. Certaines difficultés opérationnelles telles que l'homogénéisation du lit au cours de gazéification conduit à la formation de by-pass où les gaz de pyrolyse sont entrainés vers la sortie. Cela explique également les proportions du gaz obtenu avec de faibles teneurs en CO et H2. La campagne expérimentale menée sur le gazéifieur a permis d'émettre des perspectives pour améliorer les rendements pour de futurs travaux.
Abstract : Gasification is a thermochemical conversion process of biomass. Gasification is used for heat and power génération applications. Tins process is promising in a West African environment where energy needs are significant and where biomass potential is considérable. The aim of this study is the valorization by gasification of agricultural residues especially rice husk. It resulted to a design and a manufacture of a gasification reactor suitable for small-scale industrial units in the agricultural processing sector. This study is divided into several stages, namely a design methodology of the prototype, an equilibrium modelling of the gas composition, a simulation of the process heat losses and an expérimental study of the prototype. Several parameters hâve been studied experimentally, namely the équivalence ratio, the air injection levels as well as the fuel supply mode. The produced gas was analyzed in order to détermine the operating conditions to obtain the best yield of gasification. The best expérimental results were carried out at an équivalence ratio of 0.32 for a thermal power of 50 kWth[LHV] and a global efficiency of 46 %. The composition of the produced gas is 14.62 % of CO, 12.89 % of CO2, 2.89 % of CH4 and 6.84 % of H2. Thèse results with a relatively low yield are explained by the low process températures and a cold réduction zone. In fact, the heat losses estimated at 8 % of the energy balance of the exiting entities of the reactor, but they are probably higher. Some operational difficulties such as the homogenization of the bed during gasification lead to the formation of bypass where the pyrolysis gases are entrained towards the outlet. This also explains the proportions of the gas obtained with low CO and H2 contents. The expérimental campaign carried out on the gasifier allows to issue perspectives to improve yields for future work.
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Conception et caractérisation expérimentale d'un réacteur de gazéification pour l’Afrique de l’Ouest [texte imprimé] / Dawidwendé Thècle Laetitia ZOUNGRANA . - 2022 . - 221 p.
Langues : Français (fre)
Résumé :
La gazéification est un procédé de conversion thermochimique de la biomasse utilisée dans des applications de production de chaleur et d'électricité. Ce procédé est prometteur dans un environnement ouest africain où les besoins énergétiques sont importants et où le potentiel en biomasse est considérable. La présente étude s'inscrit dans un contexte de valorisation par gazéification des résidus agricoles notamment la balle de riz. Elle a permis de concevoir et de fabriquer un réacteur de gazéification adapté aux petites unités industrielles dans le secteur de la transformation agricole. Cette étude se décline en plusieurs étapes à savoir la mise en place d'une méthodologie de conception du prototype, la modélisation à l'équilibre de la composition du gaz produit, la simulation des pertes thermiques du procédé et la mise en œuvre d'une étude expérimentale sur le prototype. Plusieurs paramètres ont été étudiés expérimentalement à savoir le ratio d'équivalence, les niveaux d'injection d'air de même que le mode d'approvisionnement en combustible. Le gaz produit à l'issue du procédé de gazéification a été analysé afin de déterminer les conditions opératoires dans lesquelles le meilleur rendement a été obtenu. Les meilleurs essais menés ont été réalisés à un ratio d'équivalence de 0,32 pour une puissance thermique de 50 kWth[PCI] et un rendement de 46 %. La composition du gaz obtenu est de 14,62 % de CO, 12,89 % de CO2, 2,89 % de CH4et 6,84 % de H2. Ces résultats avec un rendement relativement faible s'expliquent par les basses températures du procédé et une zone de réduction froide. En effet les pertes thermiques estimées à 8 % de l'ensemble du bilan d'énergie des entités sortantes du réacteur sont probablement plus élevées. Certaines difficultés opérationnelles telles que l'homogénéisation du lit au cours de gazéification conduit à la formation de by-pass où les gaz de pyrolyse sont entrainés vers la sortie. Cela explique également les proportions du gaz obtenu avec de faibles teneurs en CO et H2. La campagne expérimentale menée sur le gazéifieur a permis d'émettre des perspectives pour améliorer les rendements pour de futurs travaux.
Abstract : Gasification is a thermochemical conversion process of biomass. Gasification is used for heat and power génération applications. Tins process is promising in a West African environment where energy needs are significant and where biomass potential is considérable. The aim of this study is the valorization by gasification of agricultural residues especially rice husk. It resulted to a design and a manufacture of a gasification reactor suitable for small-scale industrial units in the agricultural processing sector. This study is divided into several stages, namely a design methodology of the prototype, an equilibrium modelling of the gas composition, a simulation of the process heat losses and an expérimental study of the prototype. Several parameters hâve been studied experimentally, namely the équivalence ratio, the air injection levels as well as the fuel supply mode. The produced gas was analyzed in order to détermine the operating conditions to obtain the best yield of gasification. The best expérimental results were carried out at an équivalence ratio of 0.32 for a thermal power of 50 kWth[LHV] and a global efficiency of 46 %. The composition of the produced gas is 14.62 % of CO, 12.89 % of CO2, 2.89 % of CH4 and 6.84 % of H2. Thèse results with a relatively low yield are explained by the low process températures and a cold réduction zone. In fact, the heat losses estimated at 8 % of the energy balance of the exiting entities of the reactor, but they are probably higher. Some operational difficulties such as the homogenization of the bed during gasification lead to the formation of bypass where the pyrolysis gases are entrained towards the outlet. This also explains the proportions of the gas obtained with low CO and H2 contents. The expérimental campaign carried out on the gasifier allows to issue perspectives to improve yields for future work.
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Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Confort thermique et écohabitat utilisant au mieux les ressources locales et adaptées au contexte sahélien Type de document : texte imprimé Auteurs : Sountong-Noma Louis Arnaud OUEDRAOGO Année de publication : 2022 Importance : 117 p. Langues : Français (fre) Résumé : En Afrique, les acteurs dans le secteur du bâtiment emploient parfois des matériaux de construction souvent inadaptés aux conditions climatiques et qui causent un réel problème de confort thermique intérieure. Cette thèse est une contribution dans la recherche d’amélioration du confort thermique dans les bâtiments peu coûteux en évolution libre, situés dans chaque région climatique du Burkina Faso. Pour ce faire, il est proposé un modèle adaptatif, basé sur une combinaison de paramètre telle que la température opérative, la nouvelle température effective et les paramètres de base du confort thermique. Elle a conduit à concevoir et définir des zones de conforts thermiques sur le diagramme de l’air humide pour chaque région climatique du Burkina Faso et à les utiliser pour caractériser le confort thermique dans divers types de locaux d’habitation. Un indice de confort à long terme a été défini et permet d’évaluer le degré d’inconfort thermique pour divers types d’habitations. L’instrumentation des bâtiments pilotes, les enquêtes sur le terrain et les paramètres climatiques des trois régions climatiques ont permis de juger cette méthode d’évaluation de l’inconfort thermique. Celui-ci est de 82,7 %, 74,7 % et 76,6 % respectivement pour Dori, Ouagadougou et Bobo Dioulasso. Les expérimentations ont été essentiellement faites sur deux pilotes symbolisant l’habitat à faible coût rencontré en majorité dans le pays. Leurs niveaux d’inconfort évalués sont presque identiques et sont de 73,9 % pour le bâtiment en bloc de terre comprimé et 74,4 % pour le celui en parpaing alvéolé de ciment. Les enquêtes sur terrain réalisées uniquement dans la région de Ouagadougou ont permis d’interviewer au total 430 individus sur le confort thermique ressenti dans des bâtiments en évolution libre. Les résultats des votes ont révélé 45 % des occupants dans le confort et 55 % dans l’inconfort. Les résultats obtenus avec le nouvel outil d’évaluation du confort thermique mis en place sont de 51,6 % pour le confort et 48,4 % pour les occupants en inconfort. L’analyse des résultats d’enquête et des résultats de modélisation a permis de valider le nouvel outil d’évaluation avec une erreur relative de 13 %.
Abstract : In Africa, the building sector uses building materials that are often unsuitable for climatic conditions which cause a real problem of indoor thermal comfort. This thesis contributes toward assessing and improving the thermal comfort, specific to each climatic region of Burkina Faso, in low cost buildings in free evolution. The study proposed a simple method based on the adaptive model which relies on a combination of parameters such as the operative temperature, the new effective temperature and the basic parameters of thermal comfort. It led to the design and definition of thermal comfort zones on the humid air diagram for each climatic region of Burkina Faso and to use them to characterize the thermal comfort in various types of dwellings. A long-term comfort index has been defined and makes it possible to assess the degree of thermal discomfort for various types of dwellings. The instrumentation of the pilot buildings, the field surveys and the climatic parameters of the three climatic regions made it possible to assess this method of evaluating the thermal discomfort. The results showed that the thermal discomfort is 82.7%, 74.7% and 76.6% respectively for Dori, Ouagadougou and Bobo Dioulasso regions. The experiments were mainly carried out on two pilot buildings representing the main types of low-cost housing encountered in the country. It showed that the levels of thermal discomfort are almost identical: 73.9% for the building whose wall masonry is made of compressed earth block and 74.4% for that made of cement block. The field surveys carried out only in the Ouagadougou region made it possible to interview a total of 430 individuals on their feeling of the thermal comfort in buildings in free evolution. The results of the surveys revealed that 45% of the occupants are in thermal comfort and 55% are in discomfort, with respect to the adaptative thermal assessment method. The results obtained with respect to the newly proposed thermal comfort assessment tool shows that 51.6% of the occupants are in comfort and 48.4% of the occupants are in discomfort. The analysis of the results from the survey and the proposed tool made it possible to validate the new thermal comfort evaluation tool with a relative error of 13%.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Confort thermique et écohabitat utilisant au mieux les ressources locales et adaptées au contexte sahélien [texte imprimé] / Sountong-Noma Louis Arnaud OUEDRAOGO . - 2022 . - 117 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : En Afrique, les acteurs dans le secteur du bâtiment emploient parfois des matériaux de construction souvent inadaptés aux conditions climatiques et qui causent un réel problème de confort thermique intérieure. Cette thèse est une contribution dans la recherche d’amélioration du confort thermique dans les bâtiments peu coûteux en évolution libre, situés dans chaque région climatique du Burkina Faso. Pour ce faire, il est proposé un modèle adaptatif, basé sur une combinaison de paramètre telle que la température opérative, la nouvelle température effective et les paramètres de base du confort thermique. Elle a conduit à concevoir et définir des zones de conforts thermiques sur le diagramme de l’air humide pour chaque région climatique du Burkina Faso et à les utiliser pour caractériser le confort thermique dans divers types de locaux d’habitation. Un indice de confort à long terme a été défini et permet d’évaluer le degré d’inconfort thermique pour divers types d’habitations. L’instrumentation des bâtiments pilotes, les enquêtes sur le terrain et les paramètres climatiques des trois régions climatiques ont permis de juger cette méthode d’évaluation de l’inconfort thermique. Celui-ci est de 82,7 %, 74,7 % et 76,6 % respectivement pour Dori, Ouagadougou et Bobo Dioulasso. Les expérimentations ont été essentiellement faites sur deux pilotes symbolisant l’habitat à faible coût rencontré en majorité dans le pays. Leurs niveaux d’inconfort évalués sont presque identiques et sont de 73,9 % pour le bâtiment en bloc de terre comprimé et 74,4 % pour le celui en parpaing alvéolé de ciment. Les enquêtes sur terrain réalisées uniquement dans la région de Ouagadougou ont permis d’interviewer au total 430 individus sur le confort thermique ressenti dans des bâtiments en évolution libre. Les résultats des votes ont révélé 45 % des occupants dans le confort et 55 % dans l’inconfort. Les résultats obtenus avec le nouvel outil d’évaluation du confort thermique mis en place sont de 51,6 % pour le confort et 48,4 % pour les occupants en inconfort. L’analyse des résultats d’enquête et des résultats de modélisation a permis de valider le nouvel outil d’évaluation avec une erreur relative de 13 %.
Abstract : In Africa, the building sector uses building materials that are often unsuitable for climatic conditions which cause a real problem of indoor thermal comfort. This thesis contributes toward assessing and improving the thermal comfort, specific to each climatic region of Burkina Faso, in low cost buildings in free evolution. The study proposed a simple method based on the adaptive model which relies on a combination of parameters such as the operative temperature, the new effective temperature and the basic parameters of thermal comfort. It led to the design and definition of thermal comfort zones on the humid air diagram for each climatic region of Burkina Faso and to use them to characterize the thermal comfort in various types of dwellings. A long-term comfort index has been defined and makes it possible to assess the degree of thermal discomfort for various types of dwellings. The instrumentation of the pilot buildings, the field surveys and the climatic parameters of the three climatic regions made it possible to assess this method of evaluating the thermal discomfort. The results showed that the thermal discomfort is 82.7%, 74.7% and 76.6% respectively for Dori, Ouagadougou and Bobo Dioulasso regions. The experiments were mainly carried out on two pilot buildings representing the main types of low-cost housing encountered in the country. It showed that the levels of thermal discomfort are almost identical: 73.9% for the building whose wall masonry is made of compressed earth block and 74.4% for that made of cement block. The field surveys carried out only in the Ouagadougou region made it possible to interview a total of 430 individuals on their feeling of the thermal comfort in buildings in free evolution. The results of the surveys revealed that 45% of the occupants are in thermal comfort and 55% are in discomfort, with respect to the adaptative thermal assessment method. The results obtained with respect to the newly proposed thermal comfort assessment tool shows that 51.6% of the occupants are in comfort and 48.4% of the occupants are in discomfort. The analysis of the results from the survey and the proposed tool made it possible to validate the new thermal comfort evaluation tool with a relative error of 13%.Exemplaires(0)
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Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Christian RAMADJI Année de publication : 2022 Importance : 156 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Contribution au développement d’un éco-ciment hydraulique à base des pouzzolanes disponibles localement au Burkina Faso [texte imprimé] / Christian RAMADJI . - 2022 . - 156 p.
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Résumé : Le béton est le matériau le plus utilisé dans les constructions et le principal liant utilisé pour sa production est le ciment. Cependant, la production du ciment contribue à environ 7 % des émissions mondiales du CO2 et depuis les signatures des accords de la COP21 à Paris, les industries du ciment multiplient les efforts pour limiter les émissions des gaz à effet de serre, notamment le CO2. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette même démarche et vise la possibilité d’élaborer un ciment ternaire dans lequel le clinker est substitué à une hauteur de 30 % par une combinaison d’argile calcinée et de la poussière de granite.
Les études ont consisté à caractériser quatre carrières argileuses afin d’identifier les facteurs affectant leur réactivité avant et après calcination et de choisir la meilleure argile calcinée qui sera utilisée comme pouzzolane. Une caractérisation assez détaillée a été réalisée sur la poussière de granite dans le but de l’associer, comme filler, à l’argile calcinée dans le ciment ternaire. Après caractérisation des additions minérales, il a été question d’étudier quelques propriétés physico-mécaniques et de durabilité de deux types de ciments binaires (clinker + argile calcinée et clinker + poussière de granite) afin d’analyser l’influence de chaque addition sur les propriétés et de dégager les taux optimums de leur utilisation dans le ciment ternaire. Enfin une étude complète de l’influence de la combinaison des additions sur la microstructure, les propriétés physico-mécaniques et de durabilité de trois ciments ternaires a été menée.
Les résultats ont montré que l’argile calcinée avec la plus grande teneur en kaolinite (61%) a présenté les meilleures performances sur l’ensemble des tests de pouzzolanicité. Pour la poussière de granite, bien qu’à long terme, on a observé une faible réactivité, elle est quasiment inerte. L’étude des ciments binaires montre que l’argile calcinée, par sa réactivité pouzzolanique, a contribué à l’amélioration de toutes les performances exceptée la chaleur d’hydratation qui augmente en présence de l’argile calcinée. Cependant, la poussière de granite a montré une influence inverse à celle de l’argile calcinée avec une dégradation de la plupart des propriétés. A l’issue de ces analyses, des taux de 10 %, 15 % et 20 % ont été retenus pour chaque addition pour l’élaboration des ciments ternaires. L’analyse de la microstructure des ciments ternaires a montré que la combinaison argile calcinée-poussière de granite a apporté une abondance des aluminosilicates de calcium hydratés (CASH) dans la matrice cimentaire, dont certains se présentent sous une forme cristallisée identifiables par la DRX et d’autres semi-amorphes identifiés grâce à l’infrarouge et l’ATG. La synergie des additions a apporté une densification de la matrice cimentaire, un raffinement des réseaux poreux. L’ensemble de ces améliorations a contribué à l’augmentation de toutes les performances des ciments ternaires.
Abstract : Concrete is the most widely used building material and its main binder is cement. However, cement production contributes to about 7% of global CO2 emissions and since the signing of the COP21 agreements in Paris, the cement industries have been increasing their efforts to limit greenhouse gas emissions, especially CO2. This thesis is part of the same approach and aims to develop a ternary cement in which the clinker is substituted by 30% of the combination of calcined clay and granite dust.
The studies consisted of characterizing four clay quarries to identify the factors affecting their reactivity before and after calcination and to choose the best calcined clay to be used as a pozzolan. A detailed characterization was carried out on granite dust to associate it, as a filer, with the calcined clay in the ternary cement. After the characterization of the mineral additions (calcined clay and granite dust), the studies were carried out on some physical-mechanical and durability properties of two types of binary cements (clinker + calcined clay and clinker + granite dust). This aimed to analyze the influence of each addition on the aforementioned properties and to identify the optimal rates of their use in a ternary cement. Finally, a complete study of the influence of the combination of additions on the microstructure, physical-mechanical and durability properties of three ternary cements was carried out.
The results showed that the calcined clay with the highest kaolinite (61%) content showed better performance on all pozzolanicity tests. For the granite dust, a low reactivity was observed in the long term; it is therefore almost inert. The study of binary cements shows that calcined clay, by its pozzolanic reactivity, contributed to the improvement of all performances except the heat of hydration which increases in presence of the calcined clay. However, granite dust had an opposite influence to that of the calcined clay with a degradation of most properties. As a result of these analyses, the ratios of 10%, 15% and 20% were retained for each addition for the elaboration of ternary cements. The microstructure analysis of the ternary cements showed that the calcined clay-granite dust combination produces an extra hydrated calcium aluminosilicates (CASH) in the cementitious matrix. Some of these hydrates were in a crystallized phase and identified by XRD and others were in semi-amorphous phase and identified by infrared spectroscopy. The synergy of the additions contributed to the densification of the cement matrix through the refinement of the porous networks. All these improvements contributed to the increase of all the performances of the ternary cements.Exemplaires(0)
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Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Design of Thermal Post -Treatment Unit for the Inactivation of Pathogens in Compost after the Composting Process for Food Production Type de document : texte imprimé Auteurs : Hamidatu SAAKA DARIMANI Année de publication : 2015 Importance : 184 p. Langues : Français (fre) Résumé : Des toilettes à compost ont été installées dans des zones rurales du Burkina Faso pour améliorer à la fois l'assainissement et la production d?aliments. Les toilettes produisent du compost à partir des matières fécales qui sont collectées séparément de l'urine et de la matrice de compostage. Le compost contient toujours des agents pathogènes en raison du peu de temps de réaction après la défécation finale et les basses températures. Une unité de post-traitement a été proposée pour assurer l'inactivation des agents pathogènes basée sur le concept multi-barrière recommandé par l'OMS. Cette unité utilise l'énergie solaire pour chauffer le compost obtenu sans coût opérationnel suplémentaire, ce qui la rend abordable pour les pays en développement dans le Sahel. Cette étude visait à concevoir l'unité de post-traitement pour la désinfection du compost retiré de la toilette à compostage pour permettre une réutilisation sûre de ce compost dans l'agriculture. L?innocuité du composte a été évaluée par une évaluation des risques microbiens.
Pour effectuer l'évaluation des risques, les taux d'inactivation des indicateurs d?agents pathogènes, tels que les Enterococcus, Escherichia coli, Ascaris suum et du bactériophage MS2, dans le compost et le sol amendé ont été estimés. Le coéfficient d'inactivation des agents pathogènes a été déterminée à différentes températures et à différentes teneurs d?humidité du compost. Pour évaluer le comportement des bactéries dans différentes conditions environnementales lorsque que le compost est apporté aux sols cultivés, la cinétique coefficients du taux d?inactivation de Enterococcus dans les sols argileux et sableux riches en terreau ont été déterminées avec des températures et des ratios du compost au sol. La teneur en humidité a été réglée à 25 % dans toutes les conditions. Une évaluation du risque microbien quantitative a été effectuée par le modèle de Monte Carlo pour évaluer le risque de maladies pouvant infecter les agriculteurs lors de l?épandage du compost au sol. Le temps nécessaire pour atteindre un niveau de sécurité pour les 4 scénarios a été évalué. Le risque sanitaire des agriculteurs travaillant sur les sols après épandage du compost a été également évalué. Les principaux résultats de ces expériences sont les suivants: E. coli nécessite des conditions de post-traitement de 50 °C de température et 50 % de taux d?humidité (TH) pour un temps de contact de plus de 4,5 h ou 70 °C, 50 % de TH pendant 20 min. Pour les Enterococcus, les conditions de 50 °C, et 50 % de TH pendant 15 h ou 70 °C, 50 % de TH pendant 2,5 h sont nécessaires. L'inactivation de A. suum a été rapide avec plus de 2 log de réductions en 2 h à 50 °C et 50 % de TH, et, de plus de 3 log de réductions à 60 °C et à 50 % de TH pendant 3 h. L'analyse statistique a montré que les taux d?inactivation des oeufs d'A. suum dépendent de façon significative d?une température élevée (par exemple 60 °C) et d?un bas TH (soit 50 %) du compost. Les taux d'inactivation de MS2 dépendent statistiquement d'une température élevée, mais pas de la teneur en humidité. Les taux d'inactivation de Enterococcus dans les sols amendés avec du compost obtenu à partir des toilettes à compost dépendent de la température et du type de sol, mais pas du rapport compost - sol. La valeur du risque évaluée dans le pire des cas était de 100 pppa pour tous les scénarios.
Pour Ascaris, Norovirus et Salmonella, le post-traitement avec la chaleur solaire nécessite environ respectivement 295 h, 845 h et 969,5 h pour atteindre le niveau de sécurité de 10-4 pppa pour tous les scénarios. Les protocoles de conception de l?unité de post-traitement du point de vu de l'évaluation des risques microbiens ont été développés.
Abstract : Composting toilets have been installed in rural areas of Burkina Faso to improve both sanitation and food production. The toilets produce compost from faeces which are separately collected from urine and composting matrix. The compost still contains pathogens due to short reaction time after the final defecation and low temperatures. A post-treatment unit was proposed to ensure inactivation of pathogens based on a multi-barrier concept recommended by WHO. The unit uses solar energy to heat up the compost resulting in no operational cost, which makes it affordable for developing countries in the Sahel. This study aimed to design the post-treatment unit to sanitise the compost withdrawn from the composting toilet to allow a safe reuse of this compost in agriculture. Safety was evaluated with a microbial risk assessment. To perform the risk assessment, the inactivation rate coefficients of indicator pathogens, such as Enterococcus, Escherichia coli, Ascaris suum eggs and MS2 bacteriophage, in the compost and the soil amended compost were estimated. The kinetics of inactivating pathogens were determined at different temperatures with varying moisture content of the compost. To evaluate bacteria behaviour in different environmental conditions when compost is amended to cultivated soils, kinetic inactivation rate coefficients of Enterococcus in clay and sandy loam soils were determined with both varying temperature and compost-to-soil ratios. The moisture content was set to 25 % in all conditions. A quantitative microbial risk assessment done by the Monte Carlo model was conducted to evaluate the risk of infectious diseases to farmers during amendment of compost to the soil and the required time to reach a safe level for 4 scenarios evaluated. The health risk of infectious diseases to the farmers working on the soils after amendment was also assessed. The main results of these experiments are as follows: E.coli requires post-treatment conditions of 50 °C and 50 % MC and a contact time of over 4.5 h or post-treatment conditions of 70 °C, 50% MC for 20 min. For Enterococcus, post-treatment conditions of 50 °C and 50 % MC during 15 h or 70 °C, 50 % during 2.5 h are required. Inactivation of A. suum was fast with greater than 2 log reductions achieved within 2 h at 50 °C and 50 % and greater than 3 log reductions at 60 °C and 50 % during 3 h. Statistical analysis showed that the inactivation rates of A. suum eggs significantly depends on higher temperature (i.e. 60 °C) and lower MC (i.e. 50 %) of the compost. The inactivation rate coefficients of MS2 statistically depended on a higher temperature, but not moisture content. The inactivation rates of Enterococcus in soils amended with compost from the composting toilet depends on temperature and soil type, but not on the compost-to-soil ratios. The risk value assessed in a worse case was 100 pppy for all scenarios, indicating farmers were at a higher risk from pathogens. For Ascaris, Norovirus and Salmonella, post-treatment with solar thermal heat requires approximately 295 h, 845 h and 969.5 h to achieve the safe level of 10-4 pppy respectively for all scenarios. Protocols to design posttreatment unit from the perspective of microbial risk assessment were developed.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Design of Thermal Post -Treatment Unit for the Inactivation of Pathogens in Compost after the Composting Process for Food Production [texte imprimé] / Hamidatu SAAKA DARIMANI . - 2015 . - 184 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Des toilettes à compost ont été installées dans des zones rurales du Burkina Faso pour améliorer à la fois l'assainissement et la production d?aliments. Les toilettes produisent du compost à partir des matières fécales qui sont collectées séparément de l'urine et de la matrice de compostage. Le compost contient toujours des agents pathogènes en raison du peu de temps de réaction après la défécation finale et les basses températures. Une unité de post-traitement a été proposée pour assurer l'inactivation des agents pathogènes basée sur le concept multi-barrière recommandé par l'OMS. Cette unité utilise l'énergie solaire pour chauffer le compost obtenu sans coût opérationnel suplémentaire, ce qui la rend abordable pour les pays en développement dans le Sahel. Cette étude visait à concevoir l'unité de post-traitement pour la désinfection du compost retiré de la toilette à compostage pour permettre une réutilisation sûre de ce compost dans l'agriculture. L?innocuité du composte a été évaluée par une évaluation des risques microbiens.
Pour effectuer l'évaluation des risques, les taux d'inactivation des indicateurs d?agents pathogènes, tels que les Enterococcus, Escherichia coli, Ascaris suum et du bactériophage MS2, dans le compost et le sol amendé ont été estimés. Le coéfficient d'inactivation des agents pathogènes a été déterminée à différentes températures et à différentes teneurs d?humidité du compost. Pour évaluer le comportement des bactéries dans différentes conditions environnementales lorsque que le compost est apporté aux sols cultivés, la cinétique coefficients du taux d?inactivation de Enterococcus dans les sols argileux et sableux riches en terreau ont été déterminées avec des températures et des ratios du compost au sol. La teneur en humidité a été réglée à 25 % dans toutes les conditions. Une évaluation du risque microbien quantitative a été effectuée par le modèle de Monte Carlo pour évaluer le risque de maladies pouvant infecter les agriculteurs lors de l?épandage du compost au sol. Le temps nécessaire pour atteindre un niveau de sécurité pour les 4 scénarios a été évalué. Le risque sanitaire des agriculteurs travaillant sur les sols après épandage du compost a été également évalué. Les principaux résultats de ces expériences sont les suivants: E. coli nécessite des conditions de post-traitement de 50 °C de température et 50 % de taux d?humidité (TH) pour un temps de contact de plus de 4,5 h ou 70 °C, 50 % de TH pendant 20 min. Pour les Enterococcus, les conditions de 50 °C, et 50 % de TH pendant 15 h ou 70 °C, 50 % de TH pendant 2,5 h sont nécessaires. L'inactivation de A. suum a été rapide avec plus de 2 log de réductions en 2 h à 50 °C et 50 % de TH, et, de plus de 3 log de réductions à 60 °C et à 50 % de TH pendant 3 h. L'analyse statistique a montré que les taux d?inactivation des oeufs d'A. suum dépendent de façon significative d?une température élevée (par exemple 60 °C) et d?un bas TH (soit 50 %) du compost. Les taux d'inactivation de MS2 dépendent statistiquement d'une température élevée, mais pas de la teneur en humidité. Les taux d'inactivation de Enterococcus dans les sols amendés avec du compost obtenu à partir des toilettes à compost dépendent de la température et du type de sol, mais pas du rapport compost - sol. La valeur du risque évaluée dans le pire des cas était de 100 pppa pour tous les scénarios.
Pour Ascaris, Norovirus et Salmonella, le post-traitement avec la chaleur solaire nécessite environ respectivement 295 h, 845 h et 969,5 h pour atteindre le niveau de sécurité de 10-4 pppa pour tous les scénarios. Les protocoles de conception de l?unité de post-traitement du point de vu de l'évaluation des risques microbiens ont été développés.
Abstract : Composting toilets have been installed in rural areas of Burkina Faso to improve both sanitation and food production. The toilets produce compost from faeces which are separately collected from urine and composting matrix. The compost still contains pathogens due to short reaction time after the final defecation and low temperatures. A post-treatment unit was proposed to ensure inactivation of pathogens based on a multi-barrier concept recommended by WHO. The unit uses solar energy to heat up the compost resulting in no operational cost, which makes it affordable for developing countries in the Sahel. This study aimed to design the post-treatment unit to sanitise the compost withdrawn from the composting toilet to allow a safe reuse of this compost in agriculture. Safety was evaluated with a microbial risk assessment. To perform the risk assessment, the inactivation rate coefficients of indicator pathogens, such as Enterococcus, Escherichia coli, Ascaris suum eggs and MS2 bacteriophage, in the compost and the soil amended compost were estimated. The kinetics of inactivating pathogens were determined at different temperatures with varying moisture content of the compost. To evaluate bacteria behaviour in different environmental conditions when compost is amended to cultivated soils, kinetic inactivation rate coefficients of Enterococcus in clay and sandy loam soils were determined with both varying temperature and compost-to-soil ratios. The moisture content was set to 25 % in all conditions. A quantitative microbial risk assessment done by the Monte Carlo model was conducted to evaluate the risk of infectious diseases to farmers during amendment of compost to the soil and the required time to reach a safe level for 4 scenarios evaluated. The health risk of infectious diseases to the farmers working on the soils after amendment was also assessed. The main results of these experiments are as follows: E.coli requires post-treatment conditions of 50 °C and 50 % MC and a contact time of over 4.5 h or post-treatment conditions of 70 °C, 50% MC for 20 min. For Enterococcus, post-treatment conditions of 50 °C and 50 % MC during 15 h or 70 °C, 50 % during 2.5 h are required. Inactivation of A. suum was fast with greater than 2 log reductions achieved within 2 h at 50 °C and 50 % and greater than 3 log reductions at 60 °C and 50 % during 3 h. Statistical analysis showed that the inactivation rates of A. suum eggs significantly depends on higher temperature (i.e. 60 °C) and lower MC (i.e. 50 %) of the compost. The inactivation rate coefficients of MS2 statistically depended on a higher temperature, but not moisture content. The inactivation rates of Enterococcus in soils amended with compost from the composting toilet depends on temperature and soil type, but not on the compost-to-soil ratios. The risk value assessed in a worse case was 100 pppy for all scenarios, indicating farmers were at a higher risk from pathogens. For Ascaris, Norovirus and Salmonella, post-treatment with solar thermal heat requires approximately 295 h, 845 h and 969.5 h to achieve the safe level of 10-4 pppy respectively for all scenarios. Protocols to design posttreatment unit from the perspective of microbial risk assessment were developed.Exemplaires(0)
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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(0)
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