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Série Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement
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Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Réf : 2iE/2018-01. Modélisation et expérimentation d’une microcentrale solaire a concentration / Yao Manu SESHIE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Réf : 2iE/2018-01 Titre : Modélisation et expérimentation d’une microcentrale solaire a concentration : cas de CSP4Africa Type de document : texte imprimé Auteurs : Yao Manu SESHIE Année de publication : 2018 Importance : 123 p. Langues : Français (fre) Résumé : Dans le but d’étudier la rentabilité des centrales solaires à concentration de petite puissance pour un déploiement dans les régions sahéliennes, une centrale à tour nommée CSP4Africa a été construite et est en expérimentation sur le site de la Fondation 2iE à Kamboinsé. Cette centrale dispose d’un champ solaire d’une puissance nominale de 100 kWth pour une production électrique estimée à 8,6 kWe. Les travaux de cette thèse se sont focalisés sur deux composants essentiels de la centrale que sont le récepteur solaire et le cycle organique de Rankine qui joue le rôle du bloc de conversion électrique. Dans un premier temps, une revue bibliographique a été faite sur les centrales solaires à concentration de puissance électrique comprise en 1 et 500 kWe. Cette étude a permis de constater que plusieurs microcentrales solaires ont été construites et testées au cours de ces dernières décennies, sans qu’aucune ne soit réalisée en Afrique Sub-saharienne à l’exception de l’Afrique du Sud. Un modèle dynamique du récepteur a été ensuite développé pour prédire le comportement de cet organe en condition réelle de fonctionnement. Ce modèle donne l’évolution de la température du fluide caloporteur à la sortie du récepteur en fonction du DNI. Une première simulation du modèle développé pour un flux incident constant de 100 kWth, sous une température ambiante de 45 °C, et un débit de circulation de 0,83 kg·s-1 du caloporteur, a donné une différence de température de 41 °C entre l’entrée et la sortie du fluide caloporteur. Une seconde simulation à partir d’un DNI variable et présentant un pic de 693 W·m-2 sous un environnement ambiant de 45 °C, un débit de circulation de 0,83 kg·s-1 du caloporteur a donné une température maximale de 207 °C. Un modèle en régime stationnaire du cycle organique de Rankine a été également réalisé en couplant les modèles descriptifs de chacun des quatre composants principaux du cycle. Une série de simulations a conduit à évaluer le rendement du cycle en fonction des paramètres opératoires. Un rendement de 14% a été obtenu pour une pression d’évaporation de 16 bars, une température ambiante de 45 °C et un rendement isentropique de turbine de 0,9. Une autre simulation a montré que le rendement du cycle pouvait atteindre 16,3% pour une pression d’évaporation de 16 bars, un rendement isentropique de la turbine de 0,9, et une température ambiante de 25 °C. La dernière phase de ce travail a porté sur l’expérimentation du récepteur solaire en condition réelle. 3 héliostats sur un total de 20 prévus ont été utilisés. Les tests ont été conduits avec 1 puis 2 et enfin 3 héliostats. Les résultats obtenus avec 3 héliostats ont montré que pour un flux solaire incident de l’ordre de 7,5 kW, on observe une différence de température de 4,8 °C entre l’entrée et la sortie du fluide caloporteur dans le récepteur solaire. L’analyse des résultats obtenus des différents tests menés a montré que la puissance absorbée par le fluide caloporteur varie de 6% pour les tests avec un héliostat à 13% pour les tests avec trois héliostats. Ce faible taux de captation et transfert de l’énergie au fluide caloporteur est la conséquence du débit de circulation du fluide caloporteur très inférieur au débit nominal lors de nos expérimentations.
Mots-clés : solaire thermodynamique, microcentrale solaire à concentration, modélisation, expérimentation, récepteur solaire, récepteur solaire à cavité, cycle organique de Rankine.
Abstract : In order to study the profitability of small-scale concentrating solar power plants for their deployment in the Sahelian regions, a central receiver system named CSP4Africa has been built and is being tested on the site of the 2iE Foundation in Kamboinsé. The nominal power of its solar field is 100 kWth, for an estimated power generation of 8.6 kWe. The work in this thesis has focused on two essential components of the plant, namely the solar receiver and the organic Rankine cycle, which is the power block. Firstly, a literature review of small scale concentrating solar power plants with an electric power output between 1 and 500 kWe was carried out. This study found that several small scale concentrating solar power plants have been built and tested over the past decades, with none being carried out in Sub-Saharan Africa except in South Africa. A dynamic model of the receiver was then developed to predict the behavior of this component under real operating conditions. This model gives the evolution of the temperature of the heat transfer fluid at the output of the receiver according to the DNI. A first simulation of the model for a constant incident power of 100 kWth, under an ambient temperature of 45 °C, and a flow rate of 0.83 kg·s-1 of the heat transfer fluid gave a temperature difference of 41 °C between the inlet and the outlet of the heat transfer fluid. A second simulation from a variable DNI with a peak of 693 W·m-2 under an ambient of 45 °C, a flow rate of 0.83 kg·s-1 of heat transfer fluid, gave a maximum temperature of 207 °C for the heat transfer fluid. A steady-state model of the organic Rankine cycle was also developed by coupling the descriptive models of each of the five major cycle components. A series of simulations was conducted to evaluate the efficiency of the cycle according to the operating parameters. An efficiency of 14% was obtained for an evaporation pressure of 16 bars, an ambient temperature of 45 °C, and a turbine isentropic efficiency of 0.9. Another simulation showed that the cycle efficiency could reach 16.3% for an evaporation pressure of 16 bars, an isentropic efficiency of the turbine of 0.9, and an ambient temperature of 25 °C. The last phase of this work focused on the experimentation of the solar receiver in real conditions. 3 heliostats out of a total of 20 were used. The tests were conducted with 1 then 2 and finally 3 heliostats. The results obtained with 3 heliostats showed that for an incident solar flux of the order of 7.5 kW, there is a temperature difference of 4.8 °C between the inlet and the outlet of the heat transfer fluid in the solar receiver. Analysis of the results obtained from various tests conducted showed that the rate of energy received by the heat transfer fluid varied from 6% for tests with one heliostat, to 13% for tests with three heliostats. This low rate of energy absorbed by the heat transfer fluid is the consequence of the mass flow of the heat transfer fluid, which was very low during our experiments.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement, Réf : 2iE/2018-01. Modélisation et expérimentation d’une microcentrale solaire a concentration : cas de CSP4Africa [texte imprimé] / Yao Manu SESHIE . - 2018 . - 123 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Dans le but d’étudier la rentabilité des centrales solaires à concentration de petite puissance pour un déploiement dans les régions sahéliennes, une centrale à tour nommée CSP4Africa a été construite et est en expérimentation sur le site de la Fondation 2iE à Kamboinsé. Cette centrale dispose d’un champ solaire d’une puissance nominale de 100 kWth pour une production électrique estimée à 8,6 kWe. Les travaux de cette thèse se sont focalisés sur deux composants essentiels de la centrale que sont le récepteur solaire et le cycle organique de Rankine qui joue le rôle du bloc de conversion électrique. Dans un premier temps, une revue bibliographique a été faite sur les centrales solaires à concentration de puissance électrique comprise en 1 et 500 kWe. Cette étude a permis de constater que plusieurs microcentrales solaires ont été construites et testées au cours de ces dernières décennies, sans qu’aucune ne soit réalisée en Afrique Sub-saharienne à l’exception de l’Afrique du Sud. Un modèle dynamique du récepteur a été ensuite développé pour prédire le comportement de cet organe en condition réelle de fonctionnement. Ce modèle donne l’évolution de la température du fluide caloporteur à la sortie du récepteur en fonction du DNI. Une première simulation du modèle développé pour un flux incident constant de 100 kWth, sous une température ambiante de 45 °C, et un débit de circulation de 0,83 kg·s-1 du caloporteur, a donné une différence de température de 41 °C entre l’entrée et la sortie du fluide caloporteur. Une seconde simulation à partir d’un DNI variable et présentant un pic de 693 W·m-2 sous un environnement ambiant de 45 °C, un débit de circulation de 0,83 kg·s-1 du caloporteur a donné une température maximale de 207 °C. Un modèle en régime stationnaire du cycle organique de Rankine a été également réalisé en couplant les modèles descriptifs de chacun des quatre composants principaux du cycle. Une série de simulations a conduit à évaluer le rendement du cycle en fonction des paramètres opératoires. Un rendement de 14% a été obtenu pour une pression d’évaporation de 16 bars, une température ambiante de 45 °C et un rendement isentropique de turbine de 0,9. Une autre simulation a montré que le rendement du cycle pouvait atteindre 16,3% pour une pression d’évaporation de 16 bars, un rendement isentropique de la turbine de 0,9, et une température ambiante de 25 °C. La dernière phase de ce travail a porté sur l’expérimentation du récepteur solaire en condition réelle. 3 héliostats sur un total de 20 prévus ont été utilisés. Les tests ont été conduits avec 1 puis 2 et enfin 3 héliostats. Les résultats obtenus avec 3 héliostats ont montré que pour un flux solaire incident de l’ordre de 7,5 kW, on observe une différence de température de 4,8 °C entre l’entrée et la sortie du fluide caloporteur dans le récepteur solaire. L’analyse des résultats obtenus des différents tests menés a montré que la puissance absorbée par le fluide caloporteur varie de 6% pour les tests avec un héliostat à 13% pour les tests avec trois héliostats. Ce faible taux de captation et transfert de l’énergie au fluide caloporteur est la conséquence du débit de circulation du fluide caloporteur très inférieur au débit nominal lors de nos expérimentations.
Mots-clés : solaire thermodynamique, microcentrale solaire à concentration, modélisation, expérimentation, récepteur solaire, récepteur solaire à cavité, cycle organique de Rankine.
Abstract : In order to study the profitability of small-scale concentrating solar power plants for their deployment in the Sahelian regions, a central receiver system named CSP4Africa has been built and is being tested on the site of the 2iE Foundation in Kamboinsé. The nominal power of its solar field is 100 kWth, for an estimated power generation of 8.6 kWe. The work in this thesis has focused on two essential components of the plant, namely the solar receiver and the organic Rankine cycle, which is the power block. Firstly, a literature review of small scale concentrating solar power plants with an electric power output between 1 and 500 kWe was carried out. This study found that several small scale concentrating solar power plants have been built and tested over the past decades, with none being carried out in Sub-Saharan Africa except in South Africa. A dynamic model of the receiver was then developed to predict the behavior of this component under real operating conditions. This model gives the evolution of the temperature of the heat transfer fluid at the output of the receiver according to the DNI. A first simulation of the model for a constant incident power of 100 kWth, under an ambient temperature of 45 °C, and a flow rate of 0.83 kg·s-1 of the heat transfer fluid gave a temperature difference of 41 °C between the inlet and the outlet of the heat transfer fluid. A second simulation from a variable DNI with a peak of 693 W·m-2 under an ambient of 45 °C, a flow rate of 0.83 kg·s-1 of heat transfer fluid, gave a maximum temperature of 207 °C for the heat transfer fluid. A steady-state model of the organic Rankine cycle was also developed by coupling the descriptive models of each of the five major cycle components. A series of simulations was conducted to evaluate the efficiency of the cycle according to the operating parameters. An efficiency of 14% was obtained for an evaporation pressure of 16 bars, an ambient temperature of 45 °C, and a turbine isentropic efficiency of 0.9. Another simulation showed that the cycle efficiency could reach 16.3% for an evaporation pressure of 16 bars, an isentropic efficiency of the turbine of 0.9, and an ambient temperature of 25 °C. The last phase of this work focused on the experimentation of the solar receiver in real conditions. 3 heliostats out of a total of 20 were used. The tests were conducted with 1 then 2 and finally 3 heliostats. The results obtained with 3 heliostats showed that for an incident solar flux of the order of 7.5 kW, there is a temperature difference of 4.8 °C between the inlet and the outlet of the heat transfer fluid in the solar receiver. Analysis of the results obtained from various tests conducted showed that the rate of energy received by the heat transfer fluid varied from 6% for tests with one heliostat, to 13% for tests with three heliostats. This low rate of energy absorbed by the heat transfer fluid is the consequence of the mass flow of the heat transfer fluid, which was very low during our experiments.Exemplaires
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ManuAdobe 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
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LindaAdobe 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
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ZoureAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Traitement des eaux usées industrielles par des procédés membranaires sous climat sahélien / Boukary SAWADOGO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Traitement des eaux usées industrielles par des procédés membranaires sous climat sahélien : : cas des eaux usées de brasserie au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Boukary SAWADOGO Année de publication : 2018 Importance : 195 p. Langues : Français (fre) Résumé : Les industries de production de boissons génèrent quotidiennement des volumes importants d’eaux usées. Du fait des résidus de production mais aussi de l’utilisation de produits de lavage et de désinfection, ces rejets industriels, en plus d’être chargés en matière organique, contiennent des polluants minéraux indésirables comme le sodium. L’utilisation d’un traitement par Bioréacteur à Membranes (BàM) permet de dégrader la pollution organique tout en favorisant en aval la mise en place de traitements plus poussés comme l’osmose inverse (OI), l’électrodialyse (ED) et la nanofiltration (NF) qui permettront par leurs performances, une réutilisation des eaux usées traitées. Ainsi, différents pilotes de BàM (membranes organiques immergées, céramiques recirculées) couplés à des pilotes de NF/OI et/ou ED ont été utilisés afin de valider la pertinence des technologies membranaires dans le contexte climatique sahélien pour une réutilisation des effluents de l’industrie de production de bières et de boissons gazeuses. L’évolution de la biomasse dans le réacteur biologique et les performances épuratoires des systèmes ont été suivies. Les résultats obtenus montrent que la composition des eaux usées industrielles étudiées connait des variations importantes avec des teneurs moyennes de demande chimique en oxygène (DCO), de sodium et de pH de 5 gO2/L, 0,5 g/L et de 11 respectivement. Le fonctionnement des installations montre que l’évolution des microorganismes dans le réacteur biologique est fortement influencée par les conditions opératoires comme le pH et la température. Ensuite la charge organique a directement influencé la production de boue, le temps de séjour des boues (SRT) a impacté le colmatage des membranes et les performances mécaniques ont joué sur la croissance des microorganismes. L’élimination de la pollution organique a été influencée par l’acclimatation de la biomasse et par la charge massique dans le réacteur. Des rendements d’élimination de la DCO compris entre 93 et 96 % ont été obtenus aussi bien en conditions aérobie qu’anaérobie. Le sodium a été très peu retenu par le traitement au BàM avec des rendements d’élimination faibles. Lors du traitement des eaux usées réelles, le taux de conversion observé lors du traitement aérobie est de l’ordre de 0,166 kgMVS/kgDCO alors que le rendement moyen de production de biogaz avec le BàM anaérobie est estimé à 0,21±0,03 L biogaz/gDCO éliminé pour un débit moyen journalier de biogaz de 89±40 L/j. L’utilisation de la NF en post-traitement du BàM permet d’affiner le traitement aussi bien de la matière organique dissoute que des ions. Quant à l’ED, si elle permet une meilleure élimination de la salinité, la matière organique dissoute, elle n’est pratiquement pas impactée. Les concentrations de sodium dans les produits finaux de traitement avec la NF et l’ED sont inférieures à 150 mg/L autorisant ainsi une possible réutilisation des
eaux traitées pour l’irrigation et un déversement sans risque dans l’environnement. Aujourd’hui, le coût d’exploitation de la station de traitement de la Brakina est évalué à 136 FCFA/m3 d’eau traitée (0,21 euro/m3 d’eau traitée) dont environ 72% consacrés à la neutralisation des eaux usées par l’addition d’acide concentré. L’amélioration du traitement par les technologies BàM-NF requiert un investissement estimé à 3,8 milliards de FCFA (5,7 millions d’euros). Les charges d’exploitation sont ensuite évaluées à 322 FCFA/m3 d’eau traitée (0,49 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM aéré contre 227 FCFA/m3 d’eau traitée (0,35 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM anaérobie soit une économie de 30%. La construction d’un tel système permettrait de valoriser les eaux usées dans des activités de maraîchage en aval de la station de traitement de Kossodo et générerait ainsi des centaines d’emplois permanents avec des revenus nets supérieurs à 12 millions FCFA/mois (18 675 euros/mois) améliorant ainsi l’empreinte environnementale et la politique sociale de la Brakina. Toutefois, les investissements importants et la disponibilité spatiale pourraient être les principales contraintes à la mise en oeuvre de ce projet.
Abstract : The beverage industries generate large volumes of wastewater daily. Due to production residues and washing and disinfecting products, these industrial discharges, in addition to being loaded with organic matter, contain mineral pollutants such as sodium. Thus, the treatment scheme is composed of a membrane bioreactor (MBR) for the degradation of organic pollution followed by reverse osmosis (RO) and/or electrodyalysis (ED) and/or nanofiltration (NF) which are efficient processes for the removal of dissolved inorganic pollutants. Several lab-scale pilot as MBR or NF and ED were used to study the treatment of effluents from the beer and soft drinks industry using membrane technologies in the Sahelian climate context (high temperature and need to recycle water). The influence of the operating conditions on the facilities running was also evaluated with a focus on biomass evolution and the treatment efficiency. The results obtained show that the characteristics of the industrial wastewater used vary significantly with average levels of chemical oxygen demand (COD) of 5 gO2/L, sodium of 0.5 g/L and pH of 11. The evolution of the microorganisms in the biological reactor is influenced by the operating conditions like the pH and the temperature. Then, the organic load of the feed directly influenced the sludge production, the sludge retention time (SRT) impacted the membrane fouling and the mechanical performances played a role on the growth of microorganisms. Elimination of organic pollution was influenced by the acclimation of the biomass and by the mass loading in the reactor. COD removal efficiencies between 93 and 96% were obtained both aerobically and anaerobically. Sodium was poorly retained by MBR treatment with low retention rates. During the treatment of actual wastewater, the conversion rate observed during aerobic treatment is in the order of 0.166 kgVSS/kgCOD whereas the average biogas production yield with anaerobic MBR is estimated at 0.21±0.03 L biogas/gCOD removed for an average biogas daily flow rate of 89±40 L/d. The application of NF downstream MBR pilot has led to higher quality effluents with removal of both dissolved organic matter and ions. ED led to better salinity removal as a result of MBR but less of dissolved organic matter. The sodium concentrations in the final products of treatments obtained with NF and ED are less than 150 mg/L thus allowing a possible reuse of treated water for irrigation and a safe rejection in the environment. Considering the different activities, the operating cost of the current Brakina pre-treatment station is estimated at 136 FCFA/m3 of treated water (0.21 euro/m3 of treated water), of which about 72% for the neutralization of wastewater by the addition of concentrated acid. Improving treatment with MBR-NF coupling shows an investment estimated at 3.8 billion FCFA (5.7 million euros). Operating expenses are estimated at 322 FCFA/m3 of treated water
(0.49 euro/m3 of treated water) for an aerated MBR compared to 227 FCFA/m3 of treated water (0.34 euro/m3 of treated water) for anaerobic MBR is a decrease of 30%. The construction of such a system could lead to the sustainability of market gardening downstream of the Kossodo treatment plant and generate hundreds of permanent jobs with net revenues of more than 12 million FCFA/month (18.675 euros/month). Also, this could be a showcase for the social and environmental policy of Brakina. However, the major investments, the space requirements that the implementation of this proposal requires and the unavailability on site of technical competence for the maintenance of the system could be the main constraints to the implementation of this project.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Traitement des eaux usées industrielles par des procédés membranaires sous climat sahélien : : cas des eaux usées de brasserie au Burkina Faso [texte imprimé] / Boukary SAWADOGO . - 2018 . - 195 p.
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Résumé : Les industries de production de boissons génèrent quotidiennement des volumes importants d’eaux usées. Du fait des résidus de production mais aussi de l’utilisation de produits de lavage et de désinfection, ces rejets industriels, en plus d’être chargés en matière organique, contiennent des polluants minéraux indésirables comme le sodium. L’utilisation d’un traitement par Bioréacteur à Membranes (BàM) permet de dégrader la pollution organique tout en favorisant en aval la mise en place de traitements plus poussés comme l’osmose inverse (OI), l’électrodialyse (ED) et la nanofiltration (NF) qui permettront par leurs performances, une réutilisation des eaux usées traitées. Ainsi, différents pilotes de BàM (membranes organiques immergées, céramiques recirculées) couplés à des pilotes de NF/OI et/ou ED ont été utilisés afin de valider la pertinence des technologies membranaires dans le contexte climatique sahélien pour une réutilisation des effluents de l’industrie de production de bières et de boissons gazeuses. L’évolution de la biomasse dans le réacteur biologique et les performances épuratoires des systèmes ont été suivies. Les résultats obtenus montrent que la composition des eaux usées industrielles étudiées connait des variations importantes avec des teneurs moyennes de demande chimique en oxygène (DCO), de sodium et de pH de 5 gO2/L, 0,5 g/L et de 11 respectivement. Le fonctionnement des installations montre que l’évolution des microorganismes dans le réacteur biologique est fortement influencée par les conditions opératoires comme le pH et la température. Ensuite la charge organique a directement influencé la production de boue, le temps de séjour des boues (SRT) a impacté le colmatage des membranes et les performances mécaniques ont joué sur la croissance des microorganismes. L’élimination de la pollution organique a été influencée par l’acclimatation de la biomasse et par la charge massique dans le réacteur. Des rendements d’élimination de la DCO compris entre 93 et 96 % ont été obtenus aussi bien en conditions aérobie qu’anaérobie. Le sodium a été très peu retenu par le traitement au BàM avec des rendements d’élimination faibles. Lors du traitement des eaux usées réelles, le taux de conversion observé lors du traitement aérobie est de l’ordre de 0,166 kgMVS/kgDCO alors que le rendement moyen de production de biogaz avec le BàM anaérobie est estimé à 0,21±0,03 L biogaz/gDCO éliminé pour un débit moyen journalier de biogaz de 89±40 L/j. L’utilisation de la NF en post-traitement du BàM permet d’affiner le traitement aussi bien de la matière organique dissoute que des ions. Quant à l’ED, si elle permet une meilleure élimination de la salinité, la matière organique dissoute, elle n’est pratiquement pas impactée. Les concentrations de sodium dans les produits finaux de traitement avec la NF et l’ED sont inférieures à 150 mg/L autorisant ainsi une possible réutilisation des
eaux traitées pour l’irrigation et un déversement sans risque dans l’environnement. Aujourd’hui, le coût d’exploitation de la station de traitement de la Brakina est évalué à 136 FCFA/m3 d’eau traitée (0,21 euro/m3 d’eau traitée) dont environ 72% consacrés à la neutralisation des eaux usées par l’addition d’acide concentré. L’amélioration du traitement par les technologies BàM-NF requiert un investissement estimé à 3,8 milliards de FCFA (5,7 millions d’euros). Les charges d’exploitation sont ensuite évaluées à 322 FCFA/m3 d’eau traitée (0,49 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM aéré contre 227 FCFA/m3 d’eau traitée (0,35 euro/m3 d’eau traitée) pour un BàM anaérobie soit une économie de 30%. La construction d’un tel système permettrait de valoriser les eaux usées dans des activités de maraîchage en aval de la station de traitement de Kossodo et générerait ainsi des centaines d’emplois permanents avec des revenus nets supérieurs à 12 millions FCFA/mois (18 675 euros/mois) améliorant ainsi l’empreinte environnementale et la politique sociale de la Brakina. Toutefois, les investissements importants et la disponibilité spatiale pourraient être les principales contraintes à la mise en oeuvre de ce projet.
Abstract : The beverage industries generate large volumes of wastewater daily. Due to production residues and washing and disinfecting products, these industrial discharges, in addition to being loaded with organic matter, contain mineral pollutants such as sodium. Thus, the treatment scheme is composed of a membrane bioreactor (MBR) for the degradation of organic pollution followed by reverse osmosis (RO) and/or electrodyalysis (ED) and/or nanofiltration (NF) which are efficient processes for the removal of dissolved inorganic pollutants. Several lab-scale pilot as MBR or NF and ED were used to study the treatment of effluents from the beer and soft drinks industry using membrane technologies in the Sahelian climate context (high temperature and need to recycle water). The influence of the operating conditions on the facilities running was also evaluated with a focus on biomass evolution and the treatment efficiency. The results obtained show that the characteristics of the industrial wastewater used vary significantly with average levels of chemical oxygen demand (COD) of 5 gO2/L, sodium of 0.5 g/L and pH of 11. The evolution of the microorganisms in the biological reactor is influenced by the operating conditions like the pH and the temperature. Then, the organic load of the feed directly influenced the sludge production, the sludge retention time (SRT) impacted the membrane fouling and the mechanical performances played a role on the growth of microorganisms. Elimination of organic pollution was influenced by the acclimation of the biomass and by the mass loading in the reactor. COD removal efficiencies between 93 and 96% were obtained both aerobically and anaerobically. Sodium was poorly retained by MBR treatment with low retention rates. During the treatment of actual wastewater, the conversion rate observed during aerobic treatment is in the order of 0.166 kgVSS/kgCOD whereas the average biogas production yield with anaerobic MBR is estimated at 0.21±0.03 L biogas/gCOD removed for an average biogas daily flow rate of 89±40 L/d. The application of NF downstream MBR pilot has led to higher quality effluents with removal of both dissolved organic matter and ions. ED led to better salinity removal as a result of MBR but less of dissolved organic matter. The sodium concentrations in the final products of treatments obtained with NF and ED are less than 150 mg/L thus allowing a possible reuse of treated water for irrigation and a safe rejection in the environment. Considering the different activities, the operating cost of the current Brakina pre-treatment station is estimated at 136 FCFA/m3 of treated water (0.21 euro/m3 of treated water), of which about 72% for the neutralization of wastewater by the addition of concentrated acid. Improving treatment with MBR-NF coupling shows an investment estimated at 3.8 billion FCFA (5.7 million euros). Operating expenses are estimated at 322 FCFA/m3 of treated water
(0.49 euro/m3 of treated water) for an aerated MBR compared to 227 FCFA/m3 of treated water (0.34 euro/m3 of treated water) for anaerobic MBR is a decrease of 30%. The construction of such a system could lead to the sustainability of market gardening downstream of the Kossodo treatment plant and generate hundreds of permanent jobs with net revenues of more than 12 million FCFA/month (18.675 euros/month). Also, this could be a showcase for the social and environmental policy of Brakina. However, the major investments, the space requirements that the implementation of this proposal requires and the unavailability on site of technical competence for the maintenance of the system could be the main constraints to the implementation of this project.Exemplaires
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BoukaryAdobe 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
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Analyse spatio-temporelle des facteurs environnementaux et socio-sanitaires favorables à la persistance des maladies liées à l’eau : cas de la schistosomiase au Burkina Faso Type de document : texte imprimé Auteurs : Frédéric Ragnanguénéwindé COMPAORE Année de publication : 2018 Importance : 148 p. Langues : Français (fre) Résumé : La schistosomiase est une parasitose infectieuse liée à l’eau à caractère focal provoquée par un ver parasite du genre schistosoma. Elle sévit en zones tropicales et subtropicales et appartient à la catégorie des maladies tropicales négligées (MTN). Cette pathologie représente dans les pays en développement et plus particulièrement au Burkina Faso, un problème grave
de santé publique. Les graves conséquences notamment en termes socio-économiques au Burkina ont conduit à la mise en place en 2004 d’un programme national de lutte dont la stratégie est le traitement de masse des enfants d’âge scolaire et des communautés à haut risque dans 22 sites sentinelles avec du praziquantel. Malgré cette décennie de traitement, une
persistance avec des prévalences et des densités d’infection importantes est toujours observée.
Cette étude a pour objectif d’étudier les facteurs explicatifs de la persistance de cette parasitose. Elle est basée sur une approche intégrée combinant les trois aspects social, environnemental et sanitaire. Au plan social, l’étude vise à démontrer les facteurs sociaux pertinents de la persistance à travers une enquête socio-anthropologique suivie d’un diagnostic sanitaire ; une analyse multivariée notamment une régression logistique binaire a permis d’établir le modèle de transmission de la maladie en identifiant les facteurs sociaux pertinents associés à son occurrence sur le site. Au plan environnemental, il s’agit d’identifier la saison de forte incidence à travers un suivi saisonnier des paramètres du cycle de transmission. Au plan sanitaire, il s’agit d’évaluer la stratégie de traitement de masse et les techniques et méthodes de diagnostic utilisées. Cette étude a permis de comprendre que les facteurs sociaux majeurs associés à la maladie sont la position des ménages donc des individus par rapport au point d’eau, la défécation à l’air libre, l’âge et les contacts avec l’eau. Par ailleurs, elle a permis d’identifier la saison chaude (Mars - Avril) comme la saison de forte incidence, autrement dit les campagnes de traitement de masse seraient plus efficaces en début de saison hivernale. Enfin, l’étude a démontré que la stratégie de traitement n’assurait pas de doses optimales de praziquantel pourtant recommandées dans des zones endémiques comme Panamasso. A n’en pas douter, cette étude contribue considérablement à une meilleure orientation de la stratégie de lutte contre cette pathologie débilitante qui freine le développement du Burkina Faso en handicapant sa ressource humaine.
Abstract : Schistosomiasis is a water related infectious parasitosis with focal specificity caused by a worm of the genus Schistosoma. As a Neglected Tropical Disease (NTD), it severely acts in tropical and subtropical zones. This pathology represents in developing countries particularly in Burkina Faso, a public health problem of major concern. The important inconveniences notably in socio-economic terms in Burkina Faso lead to the establishment of a national fight program whose strategy is based on mass drug administration for school-aged children and high risk communities in 22 sentinel sites with praziquantel. Despite this decade of treatment, persistence with high prevalence and densities is always observed. This study aims at studying the explanatory factors of the disease. It is based on an integrated approach combining social, environmental and sanitary aspects. Regarding social aspects, this study aims at demonstrating the relevant associated factors to the disease through a socio Ŕ anthropological survey followed by sanitary diagnostic. A multivariate analysis especially binary logistic regression was used to establish the disease transmission model by identifying the important factors associated to its occurrence. With regard to environmental aspects, the study goal is to identify the season of high incidence through a monitoring of transmission cycle parameters. As for sanitary aspects; the purpose is to evaluate the mass drug administration strategy, the diagnostic technic and method used currently. This study demonstrated that the major factors associated to the disease are the geographic position of the household then of individuals relatively to the river, the lack of sanitation i.e. opens defecation, age and contacts with water. Besides, this study allowed the identification of the warm season (March Ŕ April) as the one of high incidence, in other words, the mass drug administration campaigns would be more efficacy at the start of the rainy season. At last, the study revealed that the treatment strategy do not assure optimal praziquantel doses whereas these doses are recommended on endemic sites such as Panamasso. Undoubtedly, this study contributes considerably to a best orientation of the fight strategy against this debilitating disease that hampers the development of Burkina Faso by handicapping its human resource.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 : cas de la schistosomiase au Burkina Faso [texte imprimé] / Frédéric Ragnanguénéwindé COMPAORE . - 2018 . - 148 p.
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Résumé : La schistosomiase est une parasitose infectieuse liée à l’eau à caractère focal provoquée par un ver parasite du genre schistosoma. Elle sévit en zones tropicales et subtropicales et appartient à la catégorie des maladies tropicales négligées (MTN). Cette pathologie représente dans les pays en développement et plus particulièrement au Burkina Faso, un problème grave
de santé publique. Les graves conséquences notamment en termes socio-économiques au Burkina ont conduit à la mise en place en 2004 d’un programme national de lutte dont la stratégie est le traitement de masse des enfants d’âge scolaire et des communautés à haut risque dans 22 sites sentinelles avec du praziquantel. Malgré cette décennie de traitement, une
persistance avec des prévalences et des densités d’infection importantes est toujours observée.
Cette étude a pour objectif d’étudier les facteurs explicatifs de la persistance de cette parasitose. Elle est basée sur une approche intégrée combinant les trois aspects social, environnemental et sanitaire. Au plan social, l’étude vise à démontrer les facteurs sociaux pertinents de la persistance à travers une enquête socio-anthropologique suivie d’un diagnostic sanitaire ; une analyse multivariée notamment une régression logistique binaire a permis d’établir le modèle de transmission de la maladie en identifiant les facteurs sociaux pertinents associés à son occurrence sur le site. Au plan environnemental, il s’agit d’identifier la saison de forte incidence à travers un suivi saisonnier des paramètres du cycle de transmission. Au plan sanitaire, il s’agit d’évaluer la stratégie de traitement de masse et les techniques et méthodes de diagnostic utilisées. Cette étude a permis de comprendre que les facteurs sociaux majeurs associés à la maladie sont la position des ménages donc des individus par rapport au point d’eau, la défécation à l’air libre, l’âge et les contacts avec l’eau. Par ailleurs, elle a permis d’identifier la saison chaude (Mars - Avril) comme la saison de forte incidence, autrement dit les campagnes de traitement de masse seraient plus efficaces en début de saison hivernale. Enfin, l’étude a démontré que la stratégie de traitement n’assurait pas de doses optimales de praziquantel pourtant recommandées dans des zones endémiques comme Panamasso. A n’en pas douter, cette étude contribue considérablement à une meilleure orientation de la stratégie de lutte contre cette pathologie débilitante qui freine le développement du Burkina Faso en handicapant sa ressource humaine.
Abstract : Schistosomiasis is a water related infectious parasitosis with focal specificity caused by a worm of the genus Schistosoma. As a Neglected Tropical Disease (NTD), it severely acts in tropical and subtropical zones. This pathology represents in developing countries particularly in Burkina Faso, a public health problem of major concern. The important inconveniences notably in socio-economic terms in Burkina Faso lead to the establishment of a national fight program whose strategy is based on mass drug administration for school-aged children and high risk communities in 22 sentinel sites with praziquantel. Despite this decade of treatment, persistence with high prevalence and densities is always observed. This study aims at studying the explanatory factors of the disease. It is based on an integrated approach combining social, environmental and sanitary aspects. Regarding social aspects, this study aims at demonstrating the relevant associated factors to the disease through a socio Ŕ anthropological survey followed by sanitary diagnostic. A multivariate analysis especially binary logistic regression was used to establish the disease transmission model by identifying the important factors associated to its occurrence. With regard to environmental aspects, the study goal is to identify the season of high incidence through a monitoring of transmission cycle parameters. As for sanitary aspects; the purpose is to evaluate the mass drug administration strategy, the diagnostic technic and method used currently. This study demonstrated that the major factors associated to the disease are the geographic position of the household then of individuals relatively to the river, the lack of sanitation i.e. opens defecation, age and contacts with water. Besides, this study allowed the identification of the warm season (March Ŕ April) as the one of high incidence, in other words, the mass drug administration campaigns would be more efficacy at the start of the rainy season. At last, the study revealed that the treatment strategy do not assure optimal praziquantel doses whereas these doses are recommended on endemic sites such as Panamasso. Undoubtedly, this study contributes considerably to a best orientation of the fight strategy against this debilitating disease that hampers the development of Burkina Faso by handicapping its human resource.Exemplaires
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité aucun exemplaire Documents numériques
FredAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Incidence de l’utilisation des sous-produits de l’assainissement écologique sur les sols et la production des cultures en zone Sahélienne / Drissa SANGARE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Incidence de l’utilisation des sous-produits de l’assainissement écologique sur les sols et la production des cultures en zone Sahélienne Type de document : texte imprimé Auteurs : Drissa SANGARE Année de publication : 2015 Importance : 190 p. Langues : Français (fre) Résumé : Les sous-produits de l’assainissement écologique regroupent les eaux grises qui constituent une ressource hydrique non négligeable pour l’irrigation tandis que les urines et le compost à base de fèces, renferment les éléments fertilisants qui contribuent à l’amélioration des rendements et des propriétés des sols agricoles. Cependant, les doses correspondantes aux besoins des cultures, les impacts sur la qualité des sols et les risques sanitaires associés à leur utilisation sont peu connus en zone Sahélienne. L’objectif de cette recherche est de proposer un modèle de valorisation agronomique durable et sécurisé des sous-produits de l’assainissement écologique en zone Sahélienne. A cet effet, quatre expérimentations agricoles ont été conduites, dont deux en condition contrôlée et deux en plein champ. En condition contrôlée, le meilleur ratio urine/compost basé sur l’apport d’azote pour une productivité des sols a été déterminé. Ensuite, la salinité à travers la conductivité électrique des sols argilo-sableux amendés avec l’urine a été évaluée de façon continue avec des capteurs. Les effets combinés des sous-produits comparés à ceux des engrais chimiques (NPK) sur la production agricole, la salinité et la sodisation traduite par le rapport d’adsorption de sodium (SAR) des sols ont été évalués en plein champ. Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles et les Ascaris lumbricoides ont été estimés pour les agriculteurs et les consommateurs de laitue.
Les résultats ont montré que le ratio 75 % N_urine + 25 % N_compost s’avère plus efficace sur la culture du gombo avec un rendement significativement supérieur (15,0 ± 2,0 g/pot) à celui de l’amendement conventionnel (NPK) (11,3 ± 2,0 g/pot) et à 100% N_urine (6,6 ± 1,0 g/pot). En plein champ, l’irrigation avec les eaux grises associée à 75 % N_urine + 25 % N_compost ont donné des rendements (0,67 t/ha) significativement plus élevés que ceux du traitement contrôle constitué de l'eau du barrage et de NPK (0,22 t/ha). La salinité, les valeurs de SAR et l’acidité ont augmenté de manière significative dans les sols traités uniquement par les urines et dans une moindre mesure ceux irrigués avec les eaux grises traitées contrairement aux sols témoins. Le suivi continu avec les capteurs a révélé que la conductivité électrique des sols traités avec l'urine était plus élevée, d’environ 40%, que celle des sols fertilisés par la combinaison urine/compost. Toutefois, la salinité et l'accumulation de sodium sont localisées principalement au niveau des couches supérieures comprises entre 0-15 cm des sols. Les résultats ont aussi révélé que le sodium est le principal sel accumulé dans les échantillons de sols après apport des urines.
Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles suite à l’ingestion de sols contaminés par les urines (9,55 x 10-1 par personne et par an) et ceux relatifs aux Ascaris (3,97 x 10-1 pppa) lors de l’utilisation combinée des sous-produits dépassent le risque tolérable (10-6 pppa). Cependant, les risques sont faibles (8,89 x 10-6 pppa) pour les agriculteurs après ingestion de sols irrigués avec les eaux grises. Pour la consommation de laitue, les risques d'infection aux salmonelles sont faibles lors de l’utilisation combinée des urines, compost et eaux grises (5,00 x 10-7 pppa), par contre ceux liés aux Ascaris sont élevés. Ces risques pourraient être réduits en appliquant les mesures de protection et d’hygiène préconisées par les directives de l’OMS sur l’utilisation sans risque des eaux usées, des excréta et des eaux ménagères.
Dans la perspective d’une valorisation durable, l’apport combiné de l’urine et du compost peut réduire la salinité, la sodisation et corriger l’acidité des sols. La valorisation rationnelle et efficiente des sous-produits de l’assainissement écologique se présente comme une solution prometteuse pour favoriser la petite agriculture de contre saison par l’accès aux engrais moins coûteux.
Abstract : By-products from ecological sanitation include greywater which can be a significant source of water for irrigation and urine and compost from human faeces which contain nutrients that contribute to improved crop yields and soil properties. However, the dosing is required for various crops; the impacts on soil quality and health risk are poorly understood in the Sahelian zone. The aim of this research is to provide a sustainable agricultural model and safe of ecological sanitation by-products in the Sahelian areas. Four agricultural experiments were conducted, two under controlled conditions and two field studies.
For the controlled experiment, the best urine/compost ratio for soil productivity based on supplying nitrogen was determined. Salinity was evaluated by continuous sensing of electrical conductivity in sandy clay soils where urine was added. Finally, the effects of by-products compared to the effects of chemical fertilizers (NPK) on agriculture production, salinity, and sodium accumulation (using sodium adsorption ratio SAR) of the soil were evaluated in the case study. The combined effects of by-products compared to those of chemical fertilizers (NPK) on agricultural production, salinity and SAR of soil were evaluated in the field. At the end, Salmonella and Ascaris annual risks infections were estimated for farmers and lettuce consumers in worst case.
The results showed that a combination urine and compost is better than only urine (100% N_urine) as a nitrogen source. A ratio of 75% N_urine + 25% N_compost is more effective for okra crops with a yield (15.0 ± 2.0 g/pot) significantly higher compared to yields from conventional fertilizer (NPK) (11.3 ± 2.0 g/pot) and 100% N_urine (6.6 ± 1.0 g pot).
In the case study, greywater irrigation associated with 75% N_urine + 25% N_compost gave yields (0.67 t/ha) significantly higher than the control treatment which was dam water and NPK (0.22 t/ha). Compared to the control soil, the salinity, SAR values, and acidity increased significantly in soils treated only with urine and increased to a lesser extent in soils irrigated with treated greywater. Continuous monitoring with sensors revealed that the electrical conductivity of soils treated with the urine was higher than soils fertilized with urine and compost and control soils by approximately 40 and 60%, respectively. The results showed that sodium is the main salt accumulated in soil samples after intake of urine as fertilizer. Moreover, salinity and sodium accumulation are located mainly in the upper soil layer of 0-15 cm.
Concerning health risks, Salmonella annual risk infection following the ingestion of soil contaminated with the urine treatment (9.55 x 10-1 per person per year) and those relating to Ascaris (3.97 x 10-1 pppy) after using combined urine, compost and greywater exceed the tolerable risk (10-6 pppy). However, the risks are low (8.89 x 10-6 pppy) after ingestion of soils irrigated with gray water by farmers. For lettuce consumption, Salmonella annual risk infection is low after combined reuse of urine, compost and greywater (5.00 x 10-7 pppy), but Ascaris infection annual risk (2.41 x 10-2 pppy) is exceed the tolerable risk. Nevertheless, these risks could be reduced by applying the WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater.
For sustainable reuse, the combined use of urine and compost can reduce salinity, sodisation and correct soil acidity. Nutrient recovery through by-products of ecological sanitation is a promising and in-expensive fertilizer solution for small-scale agriculture during the dry season.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Incidence de l’utilisation des sous-produits de l’assainissement écologique sur les sols et la production des cultures en zone Sahélienne [texte imprimé] / Drissa SANGARE . - 2015 . - 190 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Les sous-produits de l’assainissement écologique regroupent les eaux grises qui constituent une ressource hydrique non négligeable pour l’irrigation tandis que les urines et le compost à base de fèces, renferment les éléments fertilisants qui contribuent à l’amélioration des rendements et des propriétés des sols agricoles. Cependant, les doses correspondantes aux besoins des cultures, les impacts sur la qualité des sols et les risques sanitaires associés à leur utilisation sont peu connus en zone Sahélienne. L’objectif de cette recherche est de proposer un modèle de valorisation agronomique durable et sécurisé des sous-produits de l’assainissement écologique en zone Sahélienne. A cet effet, quatre expérimentations agricoles ont été conduites, dont deux en condition contrôlée et deux en plein champ. En condition contrôlée, le meilleur ratio urine/compost basé sur l’apport d’azote pour une productivité des sols a été déterminé. Ensuite, la salinité à travers la conductivité électrique des sols argilo-sableux amendés avec l’urine a été évaluée de façon continue avec des capteurs. Les effets combinés des sous-produits comparés à ceux des engrais chimiques (NPK) sur la production agricole, la salinité et la sodisation traduite par le rapport d’adsorption de sodium (SAR) des sols ont été évalués en plein champ. Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles et les Ascaris lumbricoides ont été estimés pour les agriculteurs et les consommateurs de laitue.
Les résultats ont montré que le ratio 75 % N_urine + 25 % N_compost s’avère plus efficace sur la culture du gombo avec un rendement significativement supérieur (15,0 ± 2,0 g/pot) à celui de l’amendement conventionnel (NPK) (11,3 ± 2,0 g/pot) et à 100% N_urine (6,6 ± 1,0 g/pot). En plein champ, l’irrigation avec les eaux grises associée à 75 % N_urine + 25 % N_compost ont donné des rendements (0,67 t/ha) significativement plus élevés que ceux du traitement contrôle constitué de l'eau du barrage et de NPK (0,22 t/ha). La salinité, les valeurs de SAR et l’acidité ont augmenté de manière significative dans les sols traités uniquement par les urines et dans une moindre mesure ceux irrigués avec les eaux grises traitées contrairement aux sols témoins. Le suivi continu avec les capteurs a révélé que la conductivité électrique des sols traités avec l'urine était plus élevée, d’environ 40%, que celle des sols fertilisés par la combinaison urine/compost. Toutefois, la salinité et l'accumulation de sodium sont localisées principalement au niveau des couches supérieures comprises entre 0-15 cm des sols. Les résultats ont aussi révélé que le sodium est le principal sel accumulé dans les échantillons de sols après apport des urines.
Enfin, les risques d’infection annuelle par les salmonelles suite à l’ingestion de sols contaminés par les urines (9,55 x 10-1 par personne et par an) et ceux relatifs aux Ascaris (3,97 x 10-1 pppa) lors de l’utilisation combinée des sous-produits dépassent le risque tolérable (10-6 pppa). Cependant, les risques sont faibles (8,89 x 10-6 pppa) pour les agriculteurs après ingestion de sols irrigués avec les eaux grises. Pour la consommation de laitue, les risques d'infection aux salmonelles sont faibles lors de l’utilisation combinée des urines, compost et eaux grises (5,00 x 10-7 pppa), par contre ceux liés aux Ascaris sont élevés. Ces risques pourraient être réduits en appliquant les mesures de protection et d’hygiène préconisées par les directives de l’OMS sur l’utilisation sans risque des eaux usées, des excréta et des eaux ménagères.
Dans la perspective d’une valorisation durable, l’apport combiné de l’urine et du compost peut réduire la salinité, la sodisation et corriger l’acidité des sols. La valorisation rationnelle et efficiente des sous-produits de l’assainissement écologique se présente comme une solution prometteuse pour favoriser la petite agriculture de contre saison par l’accès aux engrais moins coûteux.
Abstract : By-products from ecological sanitation include greywater which can be a significant source of water for irrigation and urine and compost from human faeces which contain nutrients that contribute to improved crop yields and soil properties. However, the dosing is required for various crops; the impacts on soil quality and health risk are poorly understood in the Sahelian zone. The aim of this research is to provide a sustainable agricultural model and safe of ecological sanitation by-products in the Sahelian areas. Four agricultural experiments were conducted, two under controlled conditions and two field studies.
For the controlled experiment, the best urine/compost ratio for soil productivity based on supplying nitrogen was determined. Salinity was evaluated by continuous sensing of electrical conductivity in sandy clay soils where urine was added. Finally, the effects of by-products compared to the effects of chemical fertilizers (NPK) on agriculture production, salinity, and sodium accumulation (using sodium adsorption ratio SAR) of the soil were evaluated in the case study. The combined effects of by-products compared to those of chemical fertilizers (NPK) on agricultural production, salinity and SAR of soil were evaluated in the field. At the end, Salmonella and Ascaris annual risks infections were estimated for farmers and lettuce consumers in worst case.
The results showed that a combination urine and compost is better than only urine (100% N_urine) as a nitrogen source. A ratio of 75% N_urine + 25% N_compost is more effective for okra crops with a yield (15.0 ± 2.0 g/pot) significantly higher compared to yields from conventional fertilizer (NPK) (11.3 ± 2.0 g/pot) and 100% N_urine (6.6 ± 1.0 g pot).
In the case study, greywater irrigation associated with 75% N_urine + 25% N_compost gave yields (0.67 t/ha) significantly higher than the control treatment which was dam water and NPK (0.22 t/ha). Compared to the control soil, the salinity, SAR values, and acidity increased significantly in soils treated only with urine and increased to a lesser extent in soils irrigated with treated greywater. Continuous monitoring with sensors revealed that the electrical conductivity of soils treated with the urine was higher than soils fertilized with urine and compost and control soils by approximately 40 and 60%, respectively. The results showed that sodium is the main salt accumulated in soil samples after intake of urine as fertilizer. Moreover, salinity and sodium accumulation are located mainly in the upper soil layer of 0-15 cm.
Concerning health risks, Salmonella annual risk infection following the ingestion of soil contaminated with the urine treatment (9.55 x 10-1 per person per year) and those relating to Ascaris (3.97 x 10-1 pppy) after using combined urine, compost and greywater exceed the tolerable risk (10-6 pppy). However, the risks are low (8.89 x 10-6 pppy) after ingestion of soils irrigated with gray water by farmers. For lettuce consumption, Salmonella annual risk infection is low after combined reuse of urine, compost and greywater (5.00 x 10-7 pppy), but Ascaris infection annual risk (2.41 x 10-2 pppy) is exceed the tolerable risk. Nevertheless, these risks could be reduced by applying the WHO guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater.
For sustainable reuse, the combined use of urine and compost can reduce salinity, sodisation and correct soil acidity. Nutrient recovery through by-products of ecological sanitation is a promising and in-expensive fertilizer solution for small-scale agriculture during the dry season.Exemplaires
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DrissaSAdobe Acrobat PDF 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 / Hamidatu SAAKA DARIMANI
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.
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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
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SaakaAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Approches technico-économiques d’optimisation des systèmes énergétiques décentralisés / David Blaise TSUANYO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Approches technico-économiques d’optimisation des systèmes énergétiques décentralisés : cas des systèmes hybrides PV/Diesel Type de document : texte imprimé Auteurs : David Blaise TSUANYO Année de publication : 2015 Importance : 201 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le développement des systèmes énergétiques renouvelables et/ou conventionnels pour l’alimentation des zones décentralisées est confronté à de multiples barrières techniques, institutionnelles, socioculturelles et surtout financières. La solution défendue dans cette thèse est de rechercher des approches pour concevoir des systèmes durables et rentables, conditions requises pour le développement de l’électrification rurale par le secteur privé. L’analyse des différents critères économiques permet tout d’abord de définir plusieurs types d’équivalence entre critères économiques :
équivalence décisionnelle, équivalence pour le dimensionnement optimal et équivalence pour le classement des solutions techniques. Cette première étude permet de démontrer que les 3 critères économiques habituellement utilisés (le LCOE, le taux de rentabilité interne, et le temps de retour sur investissement) aboutiront à des solutions techniques optimales différentes. Un modèle technicoéconomique est alors développé pour les systèmes hybrides PV/Diesel sans batteries de stockage en site isolé. Une application au site 2iE-K1 (Ouagadougou) permet de valider la conformité des modèles par comparaison au logiciel HOMER. On montre que les critères de taux de rentabilité interne maximum ou de temps de retour sur investissement minimum limitent l’investissement et le montant de la dette maximale. Plusieurs solutions optimales, dépendant du critère économique considéré, sont alors proposées pour un cas d’application réel : l’électrification de la localité rurale de Bilgo. Le travail réalisé au cours de cette thèse se situe donc dans la branche des outils de dimensionnement optimal et d’optimisation technico-économique des systèmes de production décentralisée d’énergie.
Abstract : The development of renewable and / or conventional energy systems for power supply to decentralized areas faces many technical, institutional, socio-cultural and financial barriers. The solution recommended in this thesis is to look for approaches to design sustainable and cost-effective systems for the development of rural electrification by the private sector. An analysis of various economic criteria allows first to define several types of equivalence inter-linking them: equivalence for investment decision, equivalence for the optimal sizing and equivalence for ranking technical solutions. This first study shows that the three economic criteria usually used (levelized cost of energy, internal rate of return and discounted payback period) lead to different optimal technical solutions. A techno-economic model is then developed for off-grid batteryless PV/Diesel hybrid systems. An application to 2iE-K1 campus (Ouagadougou) has been done to validate the compliance of models compared to HOMER software. It shows that the maximum internal rate of return criteria or minimum discounted payback period criteria reduces the initial investment and the amount of the maximum debt. Several optimal solutions are then obtained, depending on economic criteria under consideration.
The electrification of the rural community of Bilgo has been chosen for a real case study. The work carried out, through this thesis, could be classified in the category of optimal design and technoeconomic optimization tools for off-grid energy production systems.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Approches technico-économiques d’optimisation des systèmes énergétiques décentralisés : cas des systèmes hybrides PV/Diesel [texte imprimé] / David Blaise TSUANYO . - 2015 . - 201 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le développement des systèmes énergétiques renouvelables et/ou conventionnels pour l’alimentation des zones décentralisées est confronté à de multiples barrières techniques, institutionnelles, socioculturelles et surtout financières. La solution défendue dans cette thèse est de rechercher des approches pour concevoir des systèmes durables et rentables, conditions requises pour le développement de l’électrification rurale par le secteur privé. L’analyse des différents critères économiques permet tout d’abord de définir plusieurs types d’équivalence entre critères économiques :
équivalence décisionnelle, équivalence pour le dimensionnement optimal et équivalence pour le classement des solutions techniques. Cette première étude permet de démontrer que les 3 critères économiques habituellement utilisés (le LCOE, le taux de rentabilité interne, et le temps de retour sur investissement) aboutiront à des solutions techniques optimales différentes. Un modèle technicoéconomique est alors développé pour les systèmes hybrides PV/Diesel sans batteries de stockage en site isolé. Une application au site 2iE-K1 (Ouagadougou) permet de valider la conformité des modèles par comparaison au logiciel HOMER. On montre que les critères de taux de rentabilité interne maximum ou de temps de retour sur investissement minimum limitent l’investissement et le montant de la dette maximale. Plusieurs solutions optimales, dépendant du critère économique considéré, sont alors proposées pour un cas d’application réel : l’électrification de la localité rurale de Bilgo. Le travail réalisé au cours de cette thèse se situe donc dans la branche des outils de dimensionnement optimal et d’optimisation technico-économique des systèmes de production décentralisée d’énergie.
Abstract : The development of renewable and / or conventional energy systems for power supply to decentralized areas faces many technical, institutional, socio-cultural and financial barriers. The solution recommended in this thesis is to look for approaches to design sustainable and cost-effective systems for the development of rural electrification by the private sector. An analysis of various economic criteria allows first to define several types of equivalence inter-linking them: equivalence for investment decision, equivalence for the optimal sizing and equivalence for ranking technical solutions. This first study shows that the three economic criteria usually used (levelized cost of energy, internal rate of return and discounted payback period) lead to different optimal technical solutions. A techno-economic model is then developed for off-grid batteryless PV/Diesel hybrid systems. An application to 2iE-K1 campus (Ouagadougou) has been done to validate the compliance of models compared to HOMER software. It shows that the maximum internal rate of return criteria or minimum discounted payback period criteria reduces the initial investment and the amount of the maximum debt. Several optimal solutions are then obtained, depending on economic criteria under consideration.
The electrification of the rural community of Bilgo has been chosen for a real case study. The work carried out, through this thesis, could be classified in the category of optimal design and technoeconomic optimization tools for off-grid energy production systems.Exemplaires
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BlaiseAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer / Yaovi Edem BAITE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer Type de document : texte imprimé Auteurs : Yaovi Edem BAITE Année de publication : 2017 Importance : 186 p. Langues : Français (fre) Résumé : L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction.
Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires.
Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre.
Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés.
Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials.
Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials.
In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage.
In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Comportement physico-mécanique et durabilité de mortiers cimentaires à granulats de mâchefer [texte imprimé] / Yaovi Edem BAITE . - 2017 . - 186 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : L’exploitation croissante des ressources minérales, naturelles ou élaborées pour les activités humaines et la production industrielle qui l’accompagne, génèrent de réelles nuisances environnementales en termes d’émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre. Pour rationaliser l’utilisation de ces ressources et réduire les impacts environnementaux qui en résultent, des efforts constants sont réalisés depuis plusieurs années pour recycler et valoriser les résidus et sous-produits industriels dans les matériaux de construction.
Notre travail est une contribution à cette démarche ; il vise à étudier les potentialités de valorisation du mâchefer résiduel issu de la combustion du charbon dans les centrales thermiques au Niger (150000 t/an). Il cherche à développer une voie d’utilisation de ce mâchefer comme constituant de matériau de construction et plus précisément comme granulats incorporés dans les matériaux cimentaires.
Dans une première étape, nous avons procédé à une caractérisation physico-chimique du mâchefer à l’aide de diverses techniques (DRX, MEB, Distribution granulaire…), et nous avons élaboré des mortiers cimentaires normaux dans lesquels des proportions définies de sable sont remplacées par des quantités identiques de mâchefer. Ces mortiers ont été ensuite caractérisés par leurs propriétés physiques, mécaniques et microstructurales. Il ressort que l’incorporation des granulats de mâchefer dans les mortiers cimentaires entraîne une modification de la microstructure du mortier, une augmentation de sa porosité connectée et de sa perméabilité, et une diminution de la résistance en compression et en traction. L’évolution de ces propriétés et notamment les valeurs de porosité et de masse volumique suggère l’utilisation de ces mortiers comme matériaux légers, à faible conductivité thermique et à propriétés isolantes. Ces mortiers présentent également un réel intérêt du point de vue de leur résistance à la fissuration et au retrait libre.
Dans une deuxième étape nous avons étudié la durabilité de ces mortiers lorsqu’ils sont soumis à l’effet du dioxyde de carbone et à la lixiviation par le nitrate d’ammonium. Les résultats ont montré que la porosité élevée des mortiers contenant le mâchefer les rendait plus sensibles à l’action de ces agents agressifs. Nous avons noté cependant que les cristaux de calcite produits par la carbonatation, contribuaient à réduire la taille et le volume des pores et à améliorer la résistance en compression et en traction des mortiers carbonatés.
Abstract : The growing exploitation of mineral resources, whether natural or developed for human activities and the industrial production which comes with it, creates real environmental damage in terms of direct and indirect greenhouse gas emissions. To rationalize the use of these resources and reduce the resulting environmental impacts, constant efforts have been made for several years to recycle and develop industrial residues and by-products in building materials.
Our work is a contribution to this process; it aims to study the potentialities for the valorization of residual bottom ash from coal combustion in thermal power plants in Niger (150000 t/year). It seeks to develop a way of using this coal bottom ash as a constituent of building material and more specifically as aggregates incorporated in cementitious materials.
In a first step, we performed a physical and chemical characterization of the coal bottom ash using various techniques (XRD, SEM, Granular Distribution…), and we developed normal cement mortars in which defined proportions of sand are replaced by identical quantities of coal bottom ash aggregates. These mortars were then characterized by their physical, mechanical and microstructural properties. The incorporation of the coal bottom ash aggregates into the cement mortars results in a modification of the mortar microstructure, an increase in its connected porosity and its permeability, and a decrease in compressive and tensile strength. The evolution of these properties, particularly the porosity and density values, suggests the use of these mortars as light materials, with low thermal conductivity and with insulating properties. These mortars also present a real interest from the point of view of their resistance to cracking and free shrinkage.
In a second step, we studied the durability of these mortars when subjected to the effect of carbon dioxide and to leaching by ammonium nitrate. The results showed that the high porosity of mortars containing the coal bottom ash made them more sensitive to the action of these aggressive agents. However, we noticed that the calcite crystals produced by carbonation helped to reduce the size and volume of pores and improve the compressive and tensile strength of carbonate mortars.Exemplaires
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YaoviAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude des performances mécaniques des poutres et planchers mixtes bois-béton – Influence du mode de connexion / Decroly DJOUBISSIE DENOUWE
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Étude des performances mécaniques des poutres et planchers mixtes bois-béton – Influence du mode de connexion Type de document : texte imprimé Auteurs : Decroly DJOUBISSIE DENOUWE Année de publication : 2018 Importance : 216 p. Langues : Français (fre) Résumé : La technologie de mixité bois-béton constitue une alternative pertinente de valorisation du bois dans la construction, de préservation des ressources en granulats et d’optimisation des performances mécaniques des structures. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire s’inscrit dans une dynamique de favoriser le développement de la construction mixte bois-béton en Afrique. L’objectif est de développer des connexions mixtes bois-béton en utilisant des matériaux localement disponibles. Dans un premier temps, le comportement des connexions par entaille et tige d’acier HA filetée est étudié à travers des essais expérimentaux de cisaillement. Neuf systèmes de connexion ont été testés. La connexion combinant entaille et tige d’acier HA filetée a présenté les meilleures caractéristiques mécaniques en termes de résistance et de rigidité. La connexion par tige d’acier HA filetée seule a montré un comportement ductile. Elle est donc choisie pour favoriser une redistribution des efforts dans les connexions des poutres mixtes. Dans un second temps, l’étude du comportement global de poutres mixtes bois-béton avec des connexions par entaille et tige d’acier est abordée au moyen d’essais expérimentaux de flexion à court et à long terme. Les résultats montrent qu’il est possible d’atteindre de bonnes performances de mixité en utilisant la connexion par entaille et tige d’acier HA filetée. L’applicabilité des modèles analytiques permettant d’évaluer les caractéristiques mécaniques des systèmes de connexions mixtes bois-béton a été abordée dans la dernière partie, suivie de la description d’un modèle numérique simplifié permettant d’évaluer le comportement global de poutres mixtes bois-béton. Les modèles décrits se sont montrés conservatifs vis-à-vis des résultats expérimentaux et analytiques.
Abstract : The timber-concrete composite technology is a relevant alternative for timber valorisation in construction, preservation of aggregates resources and optimization of the mechanical performance of structures. The research work presented in this thesis is part of a dynamic to promote the development of timber-concrete composite construction in Africa. The goal is to develop timber-concrete composite connections using local available materials. In a first step, the behaviour of notch and threaded steel rebar connections is studied through experimental shear tests. Nine connection systems were tested. The combination of notch and threaded steel rebar showed the best mechanical characteristics in terms of strength and stiffness. The threaded steel rebar connection showed ductile behaviour. In a second step, the study of the global behaviour of timber-concrete composite beams with notches and threaded steel rebar connections is approached by means of short term and long term experimental bending tests. The results showed that it is possible to achieve good composite performance using the notch connection and threaded steel rebar. The applicability of analytical models to evaluate the mechanical characteristics of timber-concrete composite connection systems was discussed in the last part, followed by the description of a simplified numerical model for evaluating the behaviour of timber-concrete composite beams. The models described were conservative with respect to the experimental and analytical results.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Étude des performances mécaniques des poutres et planchers mixtes bois-béton – Influence du mode de connexion [texte imprimé] / Decroly DJOUBISSIE DENOUWE . - 2018 . - 216 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : La technologie de mixité bois-béton constitue une alternative pertinente de valorisation du bois dans la construction, de préservation des ressources en granulats et d’optimisation des performances mécaniques des structures. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire s’inscrit dans une dynamique de favoriser le développement de la construction mixte bois-béton en Afrique. L’objectif est de développer des connexions mixtes bois-béton en utilisant des matériaux localement disponibles. Dans un premier temps, le comportement des connexions par entaille et tige d’acier HA filetée est étudié à travers des essais expérimentaux de cisaillement. Neuf systèmes de connexion ont été testés. La connexion combinant entaille et tige d’acier HA filetée a présenté les meilleures caractéristiques mécaniques en termes de résistance et de rigidité. La connexion par tige d’acier HA filetée seule a montré un comportement ductile. Elle est donc choisie pour favoriser une redistribution des efforts dans les connexions des poutres mixtes. Dans un second temps, l’étude du comportement global de poutres mixtes bois-béton avec des connexions par entaille et tige d’acier est abordée au moyen d’essais expérimentaux de flexion à court et à long terme. Les résultats montrent qu’il est possible d’atteindre de bonnes performances de mixité en utilisant la connexion par entaille et tige d’acier HA filetée. L’applicabilité des modèles analytiques permettant d’évaluer les caractéristiques mécaniques des systèmes de connexions mixtes bois-béton a été abordée dans la dernière partie, suivie de la description d’un modèle numérique simplifié permettant d’évaluer le comportement global de poutres mixtes bois-béton. Les modèles décrits se sont montrés conservatifs vis-à-vis des résultats expérimentaux et analytiques.
Abstract : The timber-concrete composite technology is a relevant alternative for timber valorisation in construction, preservation of aggregates resources and optimization of the mechanical performance of structures. The research work presented in this thesis is part of a dynamic to promote the development of timber-concrete composite construction in Africa. The goal is to develop timber-concrete composite connections using local available materials. In a first step, the behaviour of notch and threaded steel rebar connections is studied through experimental shear tests. Nine connection systems were tested. The combination of notch and threaded steel rebar showed the best mechanical characteristics in terms of strength and stiffness. The threaded steel rebar connection showed ductile behaviour. In a second step, the study of the global behaviour of timber-concrete composite beams with notches and threaded steel rebar connections is approached by means of short term and long term experimental bending tests. The results showed that it is possible to achieve good composite performance using the notch connection and threaded steel rebar. The applicability of analytical models to evaluate the mechanical characteristics of timber-concrete composite connection systems was discussed in the last part, followed by the description of a simplified numerical model for evaluating the behaviour of timber-concrete composite beams. The models described were conservative with respect to the experimental and analytical results.Exemplaires
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DecrolyAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Élaboration et caractérisation d’un éco-ciment à base de poudre de mâchefer de charbon / Nafissatou SAVADOGO
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Élaboration et caractérisation d’un éco-ciment à base de poudre de mâchefer de charbon Type de document : texte imprimé Auteurs : Nafissatou SAVADOGO Année de publication : 2017 Importance : 183 p. Langues : Français (fre) Résumé : Ce travail de recherche s’inscrit dans une dynamique de valorisation des sous-produits industriels locaux dans l’industrie cimentière. Il porte essentiellement sur la possibilité d’utiliser la poudre de mâchefer de charbon produit par la SONICHAR au Niger pour élaborer des ciments composés.
Après une caractérisation physico-chimique et environnementale de la poudre de mâchefer, nous avons déterminé sa réactivité pouzzolanique et son indice d’activité mécanique. Les résultats montrent que la poudre de mâchefer présente une pouzzolanicité dont la cinétique relativement lente ne démarre pas avant 14 jours. D’autre part, ce mâchefer peut être considéré comme une addition minérale du type II selon la norme EN 206-1 avec un indice d’activité de 0,76. C’est pourquoi nous l’avons utilisé pour élaborer trois ciments composés de type CEM II/A avec une classe de résistance de 42,5 lorsque le taux de substitution est de 10% et une classe de résistance de 32,5 lorsque le taux de substitution est de 15% et 20%.
Des mortiers normaux ont été élaborés à partir de ces ciments et caractérisés sur les plans physiques et mécaniques. La durabilité des mortiers a également été étudiée notamment du point de vue de la cinétique de carbonatation et de lixiviation en présence de nitrate d’ammonium.
Il ressort en définitive que la poudre de mâchefer peut bien être incorporée comme addition dans l’élaboration de ciments composés. Les caractéristiques mécaniques à long terme (90 jours) et la durabilité des mortiers confectionnés à partir de ces ciments sont conservées lorsque le taux de substitution n’excède pas 10%.
Abstract : This research is part of a process of valorization of local industrial by-products in the cement industry. It focuses on the possibility of using coal bottom ash powder produced by SONICHAR in Niger as cement partial addition.
After a physicochemical and environmental characterization of the coal bottom ash powder, we determined its pozzolanic reactivity and its mechanical activity index. The results show that the coal bottom ash powder presents a pozzolanicity whose relatively slow kinetics do not start before 14 days. On the other hand, this coal bottom ash can be considered as a mineral addition of type II according to the standard EN 206-1 with an activity index of 0.76. This is why we used it to develop three CEM II/A composite cements with a strength class of 42.5 when the substitution rate is 10% and a strength class of 32.5 when the rate of substitution is 15% and 20%. Normal mortars have been formulated with these cements and are characterized physically and mechanically. The durability of the mortars has also been studied, in particular from the point of view of the kinetics of carbonation and leaching in the presence of ammonium nitrate. Finally, it appears that the coal bottom ash powder may indeed be incorporated as an addition in the preparation of composite cements. The long-term mechanical characteristics (90 days) and the durability of the mortars made from these cements are preserved when the substitution rate does not exceed 10%.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Élaboration et caractérisation d’un éco-ciment à base de poudre de mâchefer de charbon [texte imprimé] / Nafissatou SAVADOGO . - 2017 . - 183 p.
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Résumé : Ce travail de recherche s’inscrit dans une dynamique de valorisation des sous-produits industriels locaux dans l’industrie cimentière. Il porte essentiellement sur la possibilité d’utiliser la poudre de mâchefer de charbon produit par la SONICHAR au Niger pour élaborer des ciments composés.
Après une caractérisation physico-chimique et environnementale de la poudre de mâchefer, nous avons déterminé sa réactivité pouzzolanique et son indice d’activité mécanique. Les résultats montrent que la poudre de mâchefer présente une pouzzolanicité dont la cinétique relativement lente ne démarre pas avant 14 jours. D’autre part, ce mâchefer peut être considéré comme une addition minérale du type II selon la norme EN 206-1 avec un indice d’activité de 0,76. C’est pourquoi nous l’avons utilisé pour élaborer trois ciments composés de type CEM II/A avec une classe de résistance de 42,5 lorsque le taux de substitution est de 10% et une classe de résistance de 32,5 lorsque le taux de substitution est de 15% et 20%.
Des mortiers normaux ont été élaborés à partir de ces ciments et caractérisés sur les plans physiques et mécaniques. La durabilité des mortiers a également été étudiée notamment du point de vue de la cinétique de carbonatation et de lixiviation en présence de nitrate d’ammonium.
Il ressort en définitive que la poudre de mâchefer peut bien être incorporée comme addition dans l’élaboration de ciments composés. Les caractéristiques mécaniques à long terme (90 jours) et la durabilité des mortiers confectionnés à partir de ces ciments sont conservées lorsque le taux de substitution n’excède pas 10%.
Abstract : This research is part of a process of valorization of local industrial by-products in the cement industry. It focuses on the possibility of using coal bottom ash powder produced by SONICHAR in Niger as cement partial addition.
After a physicochemical and environmental characterization of the coal bottom ash powder, we determined its pozzolanic reactivity and its mechanical activity index. The results show that the coal bottom ash powder presents a pozzolanicity whose relatively slow kinetics do not start before 14 days. On the other hand, this coal bottom ash can be considered as a mineral addition of type II according to the standard EN 206-1 with an activity index of 0.76. This is why we used it to develop three CEM II/A composite cements with a strength class of 42.5 when the substitution rate is 10% and a strength class of 32.5 when the rate of substitution is 15% and 20%. Normal mortars have been formulated with these cements and are characterized physically and mechanically. The durability of the mortars has also been studied, in particular from the point of view of the kinetics of carbonation and leaching in the presence of ammonium nitrate. Finally, it appears that the coal bottom ash powder may indeed be incorporated as an addition in the preparation of composite cements. The long-term mechanical characteristics (90 days) and the durability of the mortars made from these cements are preserved when the substitution rate does not exceed 10%.Exemplaires
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NafisAdobe Acrobat PDF Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Elaboration de catalyseurs à base de charbons actifs et de latérites pour la dégradation du bleu de méthylène par procédé Fenton hétérogène / Gloria Murielle Rostandi KPINSOTON
Titre de série : Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement Titre : Elaboration de catalyseurs à base de charbons actifs et de latérites pour la dégradation du bleu de méthylène par procédé Fenton hétérogène Type de document : texte imprimé Auteurs : Gloria Murielle Rostandi KPINSOTON Année de publication : 2019 Importance : 179 p. Langues : Français (fre) Résumé : Le nombre de colorants augmente chaque année en réponse à la croissance de la demande mondiale liée à l’accroissement démographique et la modernisation. La majorité de ces colorants sont difficilement biodégradables. Le procédé Fenton hétérogène est particulièrement attractif pour l’élimination des composés organiques difficilement biodégradables tels que les colorants. Dans cette étude, deux familles de catalyseurs d’oxydes de fer supportés ont été élaborées à partir de ressources naturelles disponibles en Afrique, la latérite naturellement riche en oxydes de fer et les coques de Balanites aegyptiaca. Ainsi, des charbons actifs à base de coques de Balanites aegyptiaca, ont été préparés par activation chimique avec l’hydroxyde de potassium (KOH) ou de l’acide phosphorique (H3PO4). Ensuite, les catalyseurs hétérogènes à base de charbons actifs ont été synthétisés par imprégnation de ces charbons avec du nitrate de fer, suivi d’un traitement thermique sous atmosphère inerte. La deuxième famille de catalyseurs a été obtenue par traitement thermique à différentes températures sous air de la latérite. Les performances catalytiques pour la réaction de Fenton hétérogène et la capacité d’adsorption des différents catalyseurs élaborés ont été évaluées pour l’élimination du bleu de méthylène (BM), choisi comme molécule modèle de colorant organique bio-récalcitrant. Les caractéristiques physicochimiques des différents catalyseurs élaborés (teneur en fer, texture poreuse, microstructure, morphologie) ont été étudiées et mises en relation avec leurs performances d’élimination du bleu de méthylène. Les résultats indiquent que les différents catalyseurs présentent des performances élevées pour l’élimination du BM par Fenton hétérogène et par adsorption. Aussi, même si la porosité des catalyseurs à base de charbons actifs influence la diffusion et l’adsorption du BM, leurs pH et fonctions de surface influencent plus l’élimination du BM par procédé Fenton hétérogène. Dans le cas des catalyseurs à base de latérites, l’accessibilité des sites d’oxydes de fer à leur surface influence fortement leur activité catalytique. Enfin, des tests de Fenton hétérogène effectués dans un réacteur à lit fixe contenant de la latérite révèlent pour un volume de 5 litres du bleu de méthylène à 60 mg L-1, une élimination du colorant de près 98%. Ce résultat permet d’envisager une utilisation à plus grande échelle de ces catalyseurs très prometteurs pour l'élimination de colorant par procédé Fenton même si d’autres paramètres pourront être pris en compte pour améliorer la prédiction des performances.
Abstract : Demographic growth and modernization lead to the increasing of global demand for dye. The majority of these dyes are hardly biodegradable. Heterogeneous Fenton is especially attractive for the removal of organic compound such as dyes. In this study, two families of Fenton catalysts were developed from available natural resources in Africa: laterite, naturally rich in iron and Balanites aegyptiaca shells. Thus, Balanites-shells based activated carbons were prepared by chemical activation with potassium hydroxide (KOH) or phosphoric acid (H3PO4). Then the Fenton catalysts based on activated carbons were developed by impregnation of these carbons, with iron nitrate followed by a heat treatment in an inert atmosphere. The second family of catalyst was obtained by heat treatment at different temperatures of the laterite. The catalytic performance in heterogeneous Fenton and the adsorption capacity of the different catalysts developed were evaluated for methylene blue removal (MB), chosen as prototypical bio-recalcitrant organic dye. The physicochemical characteristics of the different catalysts (iron content, porous texture, microstructure, morphology) were studied and related to their removal performance of methylene blue. The results indicate that the different catalysts show high performances for MB removal by heterogeneous Fenton and by adsorption. Also, although the porosity of the catalyst based on activated carbon influences the diffusion and adsorption of MB, their pH and surface functions determine more significantly their catalytic activity. In the case of the catalysts based on laterite, the accessibility of iron oxide sites on their surface strongly influences their catalytic activity. Finally, heterogeneous Fenton tests carried out in a fixed-bed reactor containing laterite resulted in the removal of nearly 98% of 5 liters of MB at 60 mg L-1. This indicates the potentials of a larger scale utilization of these very promising catalysts for Fenton dye removal even though other parameters can be taken into account to improve the performance prediction.Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Elaboration de catalyseurs à base de charbons actifs et de latérites pour la dégradation du bleu de méthylène par procédé Fenton hétérogène [texte imprimé] / Gloria Murielle Rostandi KPINSOTON . - 2019 . - 179 p.
Langues : Français (fre)
Résumé : Le nombre de colorants augmente chaque année en réponse à la croissance de la demande mondiale liée à l’accroissement démographique et la modernisation. La majorité de ces colorants sont difficilement biodégradables. Le procédé Fenton hétérogène est particulièrement attractif pour l’élimination des composés organiques difficilement biodégradables tels que les colorants. Dans cette étude, deux familles de catalyseurs d’oxydes de fer supportés ont été élaborées à partir de ressources naturelles disponibles en Afrique, la latérite naturellement riche en oxydes de fer et les coques de Balanites aegyptiaca. Ainsi, des charbons actifs à base de coques de Balanites aegyptiaca, ont été préparés par activation chimique avec l’hydroxyde de potassium (KOH) ou de l’acide phosphorique (H3PO4). Ensuite, les catalyseurs hétérogènes à base de charbons actifs ont été synthétisés par imprégnation de ces charbons avec du nitrate de fer, suivi d’un traitement thermique sous atmosphère inerte. La deuxième famille de catalyseurs a été obtenue par traitement thermique à différentes températures sous air de la latérite. Les performances catalytiques pour la réaction de Fenton hétérogène et la capacité d’adsorption des différents catalyseurs élaborés ont été évaluées pour l’élimination du bleu de méthylène (BM), choisi comme molécule modèle de colorant organique bio-récalcitrant. Les caractéristiques physicochimiques des différents catalyseurs élaborés (teneur en fer, texture poreuse, microstructure, morphologie) ont été étudiées et mises en relation avec leurs performances d’élimination du bleu de méthylène. Les résultats indiquent que les différents catalyseurs présentent des performances élevées pour l’élimination du BM par Fenton hétérogène et par adsorption. Aussi, même si la porosité des catalyseurs à base de charbons actifs influence la diffusion et l’adsorption du BM, leurs pH et fonctions de surface influencent plus l’élimination du BM par procédé Fenton hétérogène. Dans le cas des catalyseurs à base de latérites, l’accessibilité des sites d’oxydes de fer à leur surface influence fortement leur activité catalytique. Enfin, des tests de Fenton hétérogène effectués dans un réacteur à lit fixe contenant de la latérite révèlent pour un volume de 5 litres du bleu de méthylène à 60 mg L-1, une élimination du colorant de près 98%. Ce résultat permet d’envisager une utilisation à plus grande échelle de ces catalyseurs très prometteurs pour l'élimination de colorant par procédé Fenton même si d’autres paramètres pourront être pris en compte pour améliorer la prédiction des performances.
Abstract : Demographic growth and modernization lead to the increasing of global demand for dye. The majority of these dyes are hardly biodegradable. Heterogeneous Fenton is especially attractive for the removal of organic compound such as dyes. In this study, two families of Fenton catalysts were developed from available natural resources in Africa: laterite, naturally rich in iron and Balanites aegyptiaca shells. Thus, Balanites-shells based activated carbons were prepared by chemical activation with potassium hydroxide (KOH) or phosphoric acid (H3PO4). Then the Fenton catalysts based on activated carbons were developed by impregnation of these carbons, with iron nitrate followed by a heat treatment in an inert atmosphere. The second family of catalyst was obtained by heat treatment at different temperatures of the laterite. The catalytic performance in heterogeneous Fenton and the adsorption capacity of the different catalysts developed were evaluated for methylene blue removal (MB), chosen as prototypical bio-recalcitrant organic dye. The physicochemical characteristics of the different catalysts (iron content, porous texture, microstructure, morphology) were studied and related to their removal performance of methylene blue. The results indicate that the different catalysts show high performances for MB removal by heterogeneous Fenton and by adsorption. Also, although the porosity of the catalyst based on activated carbon influences the diffusion and adsorption of MB, their pH and surface functions determine more significantly their catalytic activity. In the case of the catalysts based on laterite, the accessibility of iron oxide sites on their surface strongly influences their catalytic activity. Finally, heterogeneous Fenton tests carried out in a fixed-bed reactor containing laterite resulted in the removal of nearly 98% of 5 liters of MB at 60 mg L-1. This indicates the potentials of a larger scale utilization of these very promising catalysts for Fenton dye removal even though other parameters can be taken into account to improve the performance prediction.Exemplaires
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GloriaAdobe 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
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BouraimaAdobe Acrobat PDF 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
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KoAdobe 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
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