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25 Juillet 2017 Victor RUYS


« Rhéologie des résidus agricoles pour un procédé multi-étapes de méthanisation en voie »

Mardi 25 Juillet 2017 à 10h, salle A.Rassat du bâtiment E de l’UFR de Chimie


Composition du jury :

Pierre BUFFIERE  PR INSA de Lyon, Président

Renaud ESCUDIE  DR, INRA Rapporteur

Nicolas ROCHE  PU, Université Aix Marseille, Rapporteur

Albert MAGNIN  DR, CNRS, Directeur de thèse

Nadia EL KISSI  DR, CNRS, Co-Directrice de thèse

Hassen BENBELKACEM  MCF INSA de LYON, Co-encadreur

Stéphane HATTOU  Responsable de Service, Arkolia, Invité

Laurent JOSSIC  MCF INP-Grenoble, Invité


Résumé
Le procédé Arkométha® utilise à profit l’injection de biogaz pour mélanger les résidus
agricoles (fumier, lisier, ensilage, etc…) lors d’un procédé de méthanisation en voie sèche dans lequel la matière est épaisse. La connaissance des propriétés rhéologiques de ces matériaux, rarement étudiés dans la littérature, notamment à l’échelle industrielle, est un élément indispensable pour maitriser et contrôler le processus de mélange. Cette thèse a pour objectif de développer la compréhension des évolutions physiques et rhéologiques de ces matériaux lors de la méthanisation. La revue bibliographique détaillée dans le deuxième chapitre, a montré la nécessité de disposer d’un rhéomètre capable de mesurer les propriétés rhéologiques de ces produits à l’échelle industrielle. Pour cela, un cahier de charge a été établi à partir des contraintes scientifiques et techniques imposées par ces matériaux considérés comme des suspensions concentrées en fibres de dimensions importantes. Sur cette base, un rhéomètre de grandes dimensions pour les substrats, nommé RGDS, a été construit, validé et mis en service sur site industriel. La technique de scissométrie était utilisée pour mesurer le seuil d’écoulement et des pales type mélangeur, étalonnées en utilisant l’analogie de Couette, permettent de mesurer les propriétés sous écoulement. Dans le troisième chapitre nous avons montré la limite de l’utilisation du taux de matière sèche (MS%) traditionnellement utilisé comme un paramètre contrôlant la rhéologie, comme par exemple, le seuil d’écoulement de ces matériaux. Nous avons montré qu’il est plus pertinent de maitriser la répartition de l’eau dans la suspension pour contrôler les propriétés rhéologiques en prenant en compte le caractère spongieux de la matière lignocellulosique. Nous avons montré comment déterminer les concentrations critiques qui séparent les régimes semi-concentré, concentré, milieu triphasique non saturé en liquide jusqu’à un milieu granulaire humide et leurs relations avec le seuil d’écoulement. Dans le quatrième chapitre nous avons étudié l’effet de l’évolution des paramètres opératoires du procédé de méthanisation comme la taille des fibres, la température et le taux de matière sèche sur les propriétés rhéologiques des matériaux. Plusieurs modèles et lois ont été proposés pour quantifier l’intérêt d’effectuer des modifications des paramètres opératoires sur la rhéologie de ces matériaux.

Mots clés : Rhéologie, méthanisation en voie sèche, fumier, déchets végétaux, suspensions, fibres


publié le , mis à jour le