Génie de l’Environnement Appliqué au Bâtiment (GEAB)

En matière de qualité de l’air, des éléments thématiques ont été indiqués à la rubrique Physique du bâtiment, prise en compte des polluants intérieurs. Par ailleurs, nous nous intéressons aux déchets générés par le bâtiment et à leur valorisation énergétique.

Le traitement des déchets :
Le domaine de recherche a pour objectifs de mettre en oeuvre des outils de modélisation, d’expérimentations et d’analyse de systèmes de traitement d’effluents liquides issues des stations d’épuration. En effet, le volume de ces boues augmentant rapidement en fonction de la démographie et du développement économique, les voies de recyclage (exploitation énergétique, séchage, etc…) sont des enjeux importants.

Nous avons entamé cette activité de recherche dans un premier temps en analysant les diverses étapes de la gestion de ces déchets à La Réunion (analyse des différents sites de stockage, modes de fonctionnement, dimensions des installations, etc…) et ce, dans le cadre de thèses (1 soutenue, trois en cours) ou stages de troisième cycle (7 soutenus).
La caractérisation physico-chimique et biologique des boues s’avère nécessaire dans la mise en oeuvre des modèles de connaissance liés aux codes de simulation et d’analyse. Il s’agit d’établir des outils de diagnostic, de dimensionnement et de construire des dispositifs liés aux procédés de traitement. Ces études ont mené à la réalisation d’expérimentations pilotes expérimentales et évolutives :

• Caractérisation théorique et physique des boues et Modélisation.
• Séchoir serre.
• Maîtrise des chaînes d’acquisition de mesure dans les divers environnements que l’on souhaite étudier.

La modélisation de la fermentation anaérobie des boues peut se concevoir à travers différents niveaux de description du processus de digestion. Une approche biphasique du processus, en ne considérant que la mise en oeuvre de la phase Acidogénèse et celle de la Méthanogènése permet de suivre quelques paramètres clés de la digestion tels que la production de méthane et l’abattement de la Demande Chimique en Oxygène. Néanmoins ce modèle peut être enrichi par l’apport d’une troisième phase dans le processus qui est représentée par la phase acétogénèse. Cet enrichissement de la description permet de suivre avec précision les différentes cinétiques des biomasses mais également d’autres paramètres clés qui s’ajoutent à ceux du processus biphasique tels que la Demande Chimique en Oxygène particulaire et la Demande Chimique en Oxygène soluble qui sont des paramètres majeurs de la diminution de la pollution. Néanmoins ni le processus Bi–phasique ni le processus Tri–phasique ne permettent de mettre suffisamment l’accent sur la phase limitante de la digestion. L’approche quadriphasique, qui s’appuie sur le model Anaerobic Digestion Model (ADM) permet de mettre en évidence la phase limitante que représente donc la phase d’hydrolyse. Cette phase se distingue à travers deux étapes : une étape de désintégration extracellulaire et une étape d’hydrolyse proprement dite. L’optimisation de ces deux étapes permet d’améliorer la solubilisation de la Demande Chimique en Oxygène. Ce dernier étant le point de départ de l’ensemble du processus. ADM permet de détailler les différentes cinétiques s’opérant dans les diverses réactions, aussi bien dans les réactions non – biologiques (ou réactions extra – cellulaire) à travers les étapes de l’hydrolyse que dans les réactions biochimiques (Acidogénèse, Acétogénèse et Méthanogénèse) et physico – chimiques (association/dissociation des ions, Transfert gaz - liquide).

L’approche théorique est accompagnée d’une approche expérimentale au travers d’une installation pilote In Situ permettant de suivre les paramètres clés de la digestion anaérobie tels que la DCO, la DBO5, la Matière Volatile (MV), la Matière Sèche. Cette étude a donné lieu à plusieurs collaborations avec les universités de la zone, surtout à Madagascar. La stabilité du processus n’est pas immédiat et demande un certain temps qui varie selon la charge de l’effluent. Cette stabilité passe par une amélioration de la phase d’hydrolyse. Par conséquent une amélioration de la désintégration des polymères est possible en soumettant l’influent à une activité Ultrasonique. La stabilité du processus passe également par la régulation du pH dont la variation autour du pH neutre est acceptable à 0,5 unité pH prés. La solution envisagée serait la mise en place d’une commande gérée par un réseau de Neurones permettant d’ajuster la valeur du pH par addition de base ou d’acide.