Thèses soutenues

Pascale MONTREER

Développement d'un protocole analytique pour identifier le ou les composés chimiques responsables de l'odeur d'un matériau

Thèse de Université de Montpellier , soutenue le  5 novembre 2019 à Alès

Nom du directeur de thèse J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale :Ecole doctorale ED 583 Risques et
société Université de Nîmes/ Ecole des Mines d'Alès
Laboratoires d’accueil : LGEI, Ecole des mines d’Alès

 

Résumé: Dans le milieu industriel, les matériaux générant une odeur désagréable représentent une problématique majeure.

En effet, l’odeur fait très souvent partie des critères de sélection d’achat et d’utilisation d’un produit par le consommateur. Si un matériau à une odeur désagréable, il risque d’être rejeté par le consommateur qui considèrera sa qualité comme mauvaise ou altérée.

Améliorer la qualité odorante d’un matériau constitue donc un enjeu industriel et économique important.

Dans ce contexte, le projet de thèse consiste à développer un protocole analytique permettant d’identifier le ou les composés chimiques responsables de l’odeur désagréable d’un matériau. Ce protocole analytique sera développé sous forme d’un outil automatisé combinant une succession de techniques statistiques.

L’un des piliers de ce travail est la recherche de corrélations entre la composition de la matrice gazeuse émise par le matériau (mesures physico-chimiques) et l’odeur associée à cette matrice (mesures olfactométriques).

Mots-clés : Odeur, matériaux, analyse sensorielle, statistiques, modèles et prédictions

Rémi SORET

Etude des émissions de micro-organismes par les bioprocédés : Application aux biofiltres".

Thèse de Université de Montpellier , soutenue le  8 juillet 2019 à 14:00 à Alès

Nom du directeur de thèse J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale :Ecole doctorale ED 583 Risques et
société Université de Nîmes/ Ecole des Mines d'Alès
Laboratoires d’accueil : LGEI, Ecole des mines d’Alès

 

Résumé: Les procédés biologiques sont parmi les techniques les plus efficaces pour traiter les pollutions organiques dans l’eau (STEP), l’air (Biofiltre, Biolaveur) et les solides (compostage). Leur utilisation s’est développée ces dernières années. Parallèlement, de nouvelles interrogations ont émergé concernant leurs possibles émissions de micro-organismes dans l’air. Dans le cadre du traitement de la pollution chimique de l’air les procédés de biofiltration sont de plus en plus utilisés de par leur relative simplicité et coût d’utilisation. Cependant, l’analyse de la littérature permet de souligner de nombreux manques dans les connaissances concernant leur émission de microorganismes.

L’objectif de ce travail de thèse est d’apporter des éléments de connaissances supplémentaires en regardant l’influence des paramètres opératoires sur les émissions de microorganismes. Pour ce travail une unité pilote impliquant 2 colonnes de biofiltration a été mise en œuvre. De plus, une méthode innovante pour caractériser les émissions a été utilisée. Ainsi, les particules viables ont été suivies grâce au compteur BioTrak.
Cet appareil permet un suivi quasiment en temps réel du nombre de particules. Les capacités épuratoires des biofiltres pour les particules viables (PV) ont été démontrées en conditions stationnaires avec une visualisation sur l’effet de la saison. Une efficacité d’abattement en PV de 72 ± 17% a été obtenue sur une période de 247 jours. Cette valeur a été maintenue lors des changements de saison et malgré des concentrations d’entrée fluctuantes. Ces performances ont également été constantes, lors de périodes d’arrêt de l’alimentation en polluants chimique de 12h, 48h et 30 jours (résistance du biofiltre). Une émission de particules viables a été relevée après 90 jours sans alimentation en polluant chimique.  Des modifications de paramètres opératoires ont été opérées.

L’influence positive sur les capacités épuratoires de l’arrêt de l’humidification de l’effluent a été montrée. Une approche cinétique a été utilisée pour caractériser le biofiltre à l’aide de perturbations sur la vitesse de passage de gaz et la concentration d‘entrée en PV. En définissant le biofiltre comme un réacteur d’ordre 1 dont la réaction est l’abattement en particules, les résultats montrent que sa réponse est modélisable mathématiquement. Cela a permis de définir le biofiltre comme un système linéaire d’ordre 1, ce qui permet de mieux appréhender à l’avenir les réponses de ce dernier face à des perturbations.

Mots-clés : Bioprocédés, bioaérosols, émissions, caractérisation, impact sanitaire.

Clément CHANUT

Etude expérimentale de la turbulence et vitesse de propagation du front de flamme lors d'une explosion de poussières d'aluminium.

Thèse  –  , soutenue le 13 /12/ 2018 à 10h00 à Alès
Ecole Doctorale Mines de Saint-Etienne, Université de Maroua (Extrême Nord Cameroun)

Laboratoire : LGEI (EMA)
Directeur de thèse: Frédéric Heymes
Encadrant de thèse: Pierre LAURET

Résumé: Les risques d'explosion de poussières sont fréquemment rencontrés dans les installations industrielles. Les secteurs industriels concernés sont nombreux (industrie pharmaceutique, céréalière,…) et les composés pulvérulents mis en jeu sont d'une grande diversité (matières organiques,…). Les analyses de sûreté pour les problèmes d’explosion de gaz sont de plus en plus bâties sur des résultats par simulations numériques avec des logiciels CFD ou par des approches analytiques de type énergétique. Dans le premier cas, l’étape de déflagration (combustion pré-mélangée) est caractérisée par la propagation d’un front de flamme qui sépare les gaz frais des gaz brûlés. Le couplage entre combustion et turbulence est donc très important à prendre en compte afin de modéliser les déflagrations. Le cas des déflagrations de poussières suit le même principe mais connaît très peu de résultats expérimentaux auxquels se confronter.
L'objectif de ce travail de thèse est de caractériser la combustion d’un nuage de poussières. Dans le cadre de ce travail de thèse on s’intéressera aux poussières d’aluminium, de diamètre typiquement compris entre 1 et 10 microns. C’est un challenge expérimental à la fois dans la mise en œuvre de la combustion du nuage que des mesures à réaliser (principalement optiques).
Le premier verrou technologique est de s’assurer que le nuage de poussières constitué avant inflammation est le plus homogène possible. Les techniques de métrologie utilisées devront permettre d’accéder à la turbulence du mélange et à la variabilité spatiale de la concentration massique en poussières.
Le second verrou technologique concerne la métrologie et les méthodes à développer afin de mesurer la vitesse de combustion et la turbulence en amont du front de flamme. Pour ce faire, le laboratoire dispose d’équipements performants afin de réaliser des mesures par PIV (particle image velocimetry) et par PDA (phase doppler anemometry).

Mots Clés :

Brahim MAZIAN

Approche intégrée du procédé de rouissage des fibres végétales : Vers une amélioration de la qualité des intrants pour la fabrication des matériaux biocomposites

Thèse de Université de Montpellier , soutenue le 4 décembre 2018 à Alès

Nom des directeurs de thèse A. BERGERET, L. MALHAUTIER
Intitulé de la formation doctorale : GAIA (Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau)
Laboratoires d’accueil : LGEI, Ecole des mines d’Alès, C2MA Ecole des mines d'Alès

 

Résumé: Les réelles opportunités de croissance dont bénéficient les marchés liés à l'utilisation de fibres végétales en tant que renfort dans les matériaux composites sont intimement liées aux performances concurrentielles de ces fibres par rapport à celles de fibres de verre en particulier l’allégement, l’amortissement et l’isolation thermique. Dans l'industrie de la fibre de chanvre, le rouissage est le premier traitement appliqué aux plantes afin de faciliter la séparation des fibres de la partie ligneuse centrale de la tige. Ce traitement est actuellement réalisé de manière empirique en champ conduisant à l’obtention de fibres de qualité variable (couleur, morphologie, microstructure, composition biochimique, propriétés thermiques et mécaniques) ce qui constitue un frein à leur utilisation plus large dans des composites hautes performances. Par conséquent, la maîtrise du rouissage est primordiale. L’objectif de ce travail de thèse est de développer une approche globale de cette étape-clé de la production des fibres de chanvre en combinant à la fois l’étude du mécanisme biologique du rouissage, celle des caractéristiques intrinsèques des fibres et celle des émissions gazeuses et des odeurs associées à l’étape de rouissage. Différents items ont été particulièrement examinés :

  • L’influence de la durée du rouissage et de la période de récolte sur les caractéristiques intrinsèques des fibres de chanvre (couleur, morphologie, composition biochimique, microstructure, propriétés mécaniques, propriétés thermiques).
  • L’évolution des émissions de composés organiques volatils (COV) et de l'odeur lors du rouissage en champ.
  • La dynamique temporelle des densités de population des communautés bactériennes et fongiques pendant le rouissage.
  • L'impact du rouissage en champ (climat méditerranéen) et du rouissage accéléré (conditions contrôlées en laboratoire) sur les propriétés microstructurales, thermiques et mécaniques d’un biocomposite polypropylène/fibre de chanvre.

Cette thèse a donc pour but d’apporter une réponse globale à cette problématique. Il s’agit par une meilleure connaissance du procédé de rouissage de contrôler/maîtriser cette étape amont en combinant à la fois l’étude du mécanisme biologique du rouissage, celle des caractéristiques intrinsèques des fibres (propriétés physiques, chimiques et mécaniques) et celle des émissions gazeuses associées à l’étape de rouissage.

Mot clés : Rouissage, fibres végétales, Mécanisme biologique, caractérisation, biocomposite

Roland EYSSETTE

ETUDE DES SURPRESSIONS DE  B.L.E.V.E. EN CHAMP PROCHE.

Thèse  –  , soutenue le 16 /10/ 2018 à 14h00 à Alès
Ecole Doctorale Mines de Saint-Etienne - Co-tutelle Université QUEEN'S de KINGSTON - CANADA

Laboratoire : LGEI (EMA)
Directeurs de thèse: Frédéric Heymes - Mike BIRK
Encadrant de thèse: Laurent APRIN

Résumé: Les explosions de type BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) sont un accident trop commun dans le paysage industriel mondial. Elles consistent en l’ouverture accidentelle de cuves de gaz liquéfié sous pression, entrainant un mécanisme de dépressurisation et d’évaporation violent. Ce mécanisme relâche une énergie considérable, générant différents risques associés aux explosions (projectiles, ondes de surpressions, boule de feu en cas de gaz inflammable, ou propagation d’un nuage toxique en fonction du gaz contenu).

L’étude du champ de pression proche de l’explosion est critique pour répondre à des questions telles que « quel est l’impact structurel d’une telle explosion si elle survient quand un camion de transport traverse un pont ? Quels sont les conséquences sur deux bâtiments proches ? Comment les secours doivent réagir face à un réservoir dans une situation dangereuse ?».

Pour répondre à ces questions, une étude phénoménologique de l’explosion est nécessaire, afin de comprendre le mécanisme de génération des ondes de surpression, en particulier la contribution de chaque phase (vapeur et liquide) dans le champ de surpression proche et l’influence du mode d’ouverture de la cuve (BLEVE ou ouverture partielle) sur l’intensité et la direction de propagation des ondes de pression. Un couplage d’expériences a petites échelle et de simulation numérique des fluides (CFD) doit permettre de comprendre les différents phénomènes a l’origine de l’explosion et leurs interactions.

Mots Clés : BLEVE, explosion de gaz liquéfié, surpression, onde de choc, CFD (Simulation Numérique des Fluides), expériences petite échelle

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Poster 2016

Massisilia MEDJKOUNE

Vers une approche non-orientée de la caractérisation de la qualité d’une odeur

Thèse  –  soutenue le dd mm yyyy à hh mm à  Alès
Ecole Doctorale ED ---

Thèse réalisée en co-tutelle avec le LGI2P
Directeurs de thèse: Jean-Louis FANLO
Encadrant de thèse:

La complexité de l'évaluation de la qualité de l'odeur revient à la difficulté d'identifier ou de décrire une odeur par des non-spécialistes. Actuellement, l'industrie a longtemps compté sur les procédures d'évaluation bien définis comme par exemple dans le cadre des expériences d'analyse sensorielle. Ces expériences sont très coûteuses pour l’industriel.

L’évaluation de la qualité des odeurs est souvent faite par des descripteurs linguistiques contrôlés fournies par des spécialistes formés, capables de qualifier l’odeur en utilisant des descripteurs précis.

Parmi les approches utilisées actuellement se trouvent la roue des odeurs et le champ  d’odeurs. Ces méthodes utilisent une approche orientée sur la base d'un référentiel commun pour qualifier les odeurs, ce qui permet de faciliter la caractérisation de l’odeur. En effet, forçant les évaluateurs à utiliser des descripteurs spécifiques, elles facilitent la compréhension, l'interprétation et le traitement des résultats. Néanmoins, une phase d'apprentissage des descripteurs est nécessaire pour utiliser ces méthodes, ce qui empêche leur utilisation par des non-spécialistes, par exemple des consommateurs. Elles présentent également quelques inconvénients pour l’industriel, i)  des coûts supplémentaires de formation, ii)  un nombre restreint de descripteurs que les experts s'efforcent d’utiliser pour  caractériser l’odeur iii) et  un nombre d'évaluateurs et d’expériences limités pour évaluer une odeur.

L’objectif global de la thèse est de proposer une alternative à cette approche coûteuse et restrictive en définissant une approche automatique qui permettra d'évaluer les odeurs en se basant sur les descriptions de non-spécialistes. Cette approche évaluera une odeur en analysant les descriptions données en langage naturel fournis par les non-spécialistes. Il s’agit donc de développer une méthode qui ne nécessite ni formation préalable, ni apprentissage d’un champ lexical, d’où le nom d’approche non orientée.

Mots-clés : Odeur, Qualité, Approche non-orientée, Langage naturel, Ontologie, Similarité

Lucas BOUBA

Caractérisation du risque hydrométéorologique dans un contexte soudano-sahélien : application au risque inondation dans la région de l’Extrême-Nord Cameroun.

Thèse  –  , soutenue le 20 /11/ 2018 à 14h00 à Alès
Ecole Doctorale Mines de Saint-Etienne, Université de Maroua (Extrême Nord Cameroun)

Laboratoire : LGEI (EMA) et Institut Supérieur du Sahel
Directeurs de Thèse : Sophie SAUVAGNARGUES (EMA) et  Gonné B.
Encadrant de thèse: Pierre-Alain AYRAL

Résumé: Les inondations constituent le phénomène hydrométéorologique le plus redoutable de la planète, au regard de la fréquence d’occurrence, de l’extension spatiale ou de l’importance des préjudices engendrés. La menace de ce risque naturel à travers la planète Terre est devenue telle que les régions arides et semi-arides ne sont plus épargnées. C’est ainsi que l’Afrique soudano-sahélienne et plus précisément la région de l’Extrême-Nord Cameroun a subit durant ces dernières années, les affres de la furie des crues et du ruissellement de surface. Les événements de crise de septembre 2012 dont l’ampleur des dégâts a nécessité de recourir à la Communauté Internationale (Banque Mondiale, Croix Rouge, UNICEF, etc…) constituent en clair, une illustration de la gravité de ce phénomène qui mérite d’être scientifiquement appréhendé à juste titre. Cette disposition nécessiterait alors une compréhension du contexte hydro climatique  et sociétal associé, dont les interactions complexes sont susceptibles d’influer sur les comportements des hydro systèmes des régions soudano-sahéliennes. Dans cette logique, notons déjà que les travaux antérieurs ont permis de mettre en exergue l’évidence  des mutations hydrométéorologiques et sociétales marquées d’une part par des épisodes de sécheresse plus ou moins longs et d’autre part par une croissance démographique spectaculaire,  dont les effets conjugués et cumulés ont contribué au fil du temps à entrainer une surexploitation des ressources en sol, matérialisée par une extension considérable des surfaces culturales, et par conséquent une modification des états de surface.

La présente thèse dont l’objectif primordial est de caractériser le risque inondation dans un environnement hydro climatiquement et socio économiquement précaire qu’est la région de l’Extrême-Nord Cameroun, s’intéresse aussi bien au diagnostic adéquat des facteurs de l’aléa inondation qu’à ceux de la vulnérabilité des enjeux, sans lesquels toute prise de décision s’avère inefficace. En d’autres termes, il s’agira entre autres de : 

    Analyser le lien temporel entre la variabilité récente de la pluviométrie et l’historique des catastrophes d’inondations enregistrées dans la région de l’Extrême-Nord Cameroun, collectée et mise en forme pour cette étude.
    Analyser l’influence de la variabilité de la conductivité hydraulique en fonction du type de sol et type d’occupation, sur leur faculté à générer le ruissellement de surface, à l’origine des inondations.
    Caractériser la vulnérabilité (intrinsèque et extrinsèque) des enjeux, en mettant relief l’influence des conditions physique et socio-économiques de la population.

Pour ce faire, le présent travail sera organisé suivant deux échelles spatiales à savoir : une analyse de la variabilité spatio-temporelle de la pluviométrie en lien avec les catastrophes d’inondation, qui sera effectuée sur l’ensemble de la région de l’Extrême-nord Cameroun.

En plus, des enquêtes de terrain et des essais expérimentaux sur site prenant en compte des mesures des teneurs en eau de sol et des essais d’infiltrations (à travers les méthodes de Porchet et double anneau) seront réalisés sur un bassin versant expérimental et représentatif  de la zone d’étude. Il s’agit en l’occurrence du bassin versant du mayo Mizao d’une superficie de 100 km2.

Mots-clés : Risque inondation, pluviométrie, occupation des sols, type de sol, Vulnérabilité.

 

Thèse en français
à venir

Magnun VIEIRA

Contribution au développement de politiques publiques de lutte contre les nuisances olfactives au Brésil:

Thèse de Université de Montpellier et Université Fédérale de Santa CatarinaI, soutenue le 15 décembre 2017 à Alès

Nom des directeurs de thèse J.M. GUILLOT  et P. BELLI
Intitulé de la formation doctorale : GAIA (Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau)
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des mines d’Alès, département de Génie sanitaire

 

Thèse réalisée en co-tutelle avec l'UFSC (Brésil)

Résumé: Les nuisances causées par les odeurs constituent un problème environnemental majeur qui a un impact potentiel important sur la qualité de vie et au bien-être de la population soumise à ce type de pollution. Ceci est principalement dû à l’industrialisation croissante et l’expansion urbaine, qui aboutissent au rapprochement de plus en plus important entre les zones résidentielles et les sources d’odeurs. Les effets négatifs sur la santé, associés à l’exposition prolongée à des odeurs, et la fréquence des plaintes du public découlant des nuisances olfactives, ont démontré la nécessité de réduire ces odeurs.

Les progrès réalisés dans le domaine de l’olfactométrie au cours des dernières décennies ont permis le développement de techniques de mesure avec des résultats reproductibles et une incertitude connue, ainsi que des méthodologies et des critères pour l’évaluation de l’impact odorant. Des pays comme la France, la Belgique, l’Allemagne, les Pays-Bas, l’Italie, le Canada, les États-Unis et l’Australie se démarquent dans les études sur ce domaine et possèdent des législations spécifiques. Récemment, les pays d’Amérique latine comme le Chili et la Colombie ont également mis en place des législations pour contrôler les nuisances olfactives.

Au Brésil, jusqu’à présent, aucune référence nationale n’établit des limites d’acceptabilité en matière de gêne olfactive. En outre, à l’exception d’une région au sud du pays, aucune méthodologie basée sur l’olfactométrie (mesure de la réponse d’un jury à un stimulus olfactif), n’est reconnue. L’inexistence de critères clairs et objectifs laisse la population sans aucune idée de ce qu’elle peut attendre en termes de confort et de protection et les industriels sans outils pour mieux gérer leurs procédés. En plus, elle rend difficile le travail de médiation de conflits par les autorités compétentes, qui souvent sont résolus devant un tribunal.

Dans ce contexte, l’objectif général de ce travail de thèse est de contribuer au développement de politiques publiques de lutte contre les nuisances olfactives au Brésil.

Mots-clés : Odeurs, olfactométrie, nuisance olfactive, réglementation, pollution de l’air.

Amélie GRANGEAT

Modélisation des vulnérabilités structurelles et fonctionnelles sous SIG.

Thèse de l'Ecole doctorale Sciences, Ingenierie, Santé , soutenue le 07 /12/ 2016 à 10h00 à Lyon

Laboratoire : LGEI
Ecole Doctorale   – ED 488
Direction de thèse : Gilles DUSSERRE
Encadrants de thèse: Aurélia BONY - Jérôme TIXIER

Encadrant CEA: Emmanuel LAPEBIE

Résumé: Les crises se développent en temps et en espace via les liens de dépendances entre les réseaux techniques vitaux au fonctionnement de la société : on parle alors d’effets cascade. Après avoir étudié les risques d’effets cascade liés aux actions des sapeurs-pompiers, ce travail compare deux modélisations techniques de ces effets cascades : les bases de données orientée graphe - contenant des zones d’influence statiques de chaque infrastructure réseau, et le couplage faible de deux simulateurs pour obtenir des zones d’influence évolutive – approche dont ce rapport propose une méthodologie d’application. Cette thèse s’intéresse également à l’amélioration de l’évaluation des conséquences d’un scénario de crise, en proposant une modélisation de l’évolution quotidienne des densités humaines sur un territoire. Un effet cascade entre réseaux techniques est facilité par la vulnérabilité de chaque infrastructure et ralenti par la résilience de chaque système. Cette thèse soumet donc une méthode d’évaluation de la vulnérabilité et la résilience des réseaux techniques, transposable aux différents réseaux et scénarios. Elle l’applique à des scénarios détaillés proposés par les opérateurs de trois réseaux d’eau potable, et discute de son extension à d’autres réseaux techniques. Ces résultats visent à proposer à la sécurité civile une vision globale des vulnérabilités et des stratégies de résilience mises en place par les opérateurs, et permet aux opérateurs de construire des outils de suivi de leurs capacités de résilience en cas de scénarios de crise.

 

Thèse en français

Noémie FREALLE

Elaboration d’une méthodologie pour la génération semi-automatique de scénarios de crise d’origine naturelle, et d’amélioration de la simulation dynamique des phénomènes pour la formation à la gestion de crise majeure.

Thèse de l'Ecole doctorale Sciences, Ingenierie, Santé , soutenue le 25 mai 2018 à 10h00 à St Etienne

Laboratoire : LGEI
Ecole Doctorale   – ED 488
Direction de thèse : Sophie Sauvagnargues
Encadrants de thèse: Florian TENA-CHOLLET

 

Résumé: Face à l’augmentation des risques technologiques et naturels, les acteurs de cellules de crise expriment de plus en plus leur désir de se former à la prise de décision en situation d’urgence. Après la planification et la préparation, une des étapes de la formation à la gestion de crise est l’exercice.

La mise en place d’exercices  de simulation nécessite un certain nombre de réflexions avant de mettre en œuvre les outils de formation. Il est alors nécessaire d’établir un scénario de gestion de crise qui détermine un aléa sur un territoire avec une cinétique donnée et qui permette de répondre aux objectifs pédagogiques préalablement définis. Plusieurs travaux de recherche mettent en exergue qu’il est difficile d’écrire un scénario pour répondre aux objectifs et de l’adapter en temps réel en fonction des réponses données par les apprenants.

Aussi, la question du territoire et des enjeux est importante en gestion de crise. Or, aucune méthode ne permet aujourd’hui de transposer un scénario de crise d’origine naturelle d’un territoire à un autre. Dans le cadre de cette thèse, seuls les scénarios d’inondation, de cyclone, de feux de forêt et d’accident de transport de matières dangereuses seront l’objet de recherches de méthodes de génération semi-automatique de scénarios de crise permettant sa transposition à différents territoires et son évolution au cours du jeu.

Il s’agira alors de répondre à la problématique suivante : « comment produire un scénario de formation à la gestion de crise à la fois dynamique et transposable à différents territoires ? ».

Mots clés: gestion de crise, formation, exercice, simulateur, scénario, modélisation, dynamique, territoire, risques naturels, inondation, feux de forêt, cyclone

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Philippe LIMOUSIN

Contribution à la définition de la conception de scénarios d’exercices de crise et l’amélioration des compétences en gestion de crise de type nucléaire.

Thèse de l'Ecole doctorale ED --- , soutenue le 7 novembre 2017 à 10h00 à Alès

Laboratoire : LGEI
Ecole Doctorale   – ED
Directrice de thèse : Sophie Sauvagnargues

Résumé: La mise en place de plans d’urgence et de prévention (PPI, PCS, ORSEC,…) a été instaurée suite à la loi du 13 août 2004 de modernisation de la sécurité civile et aux directives et décrets qui en ont découlés.

Ces plans appuient la nécessité de réaliser des exercices opérationnels et stratégiques de simulation de crise. Ainsi, conscients des enjeux que représente la gestion des situations d’urgence, les exploitants, administrés et services de secours développent depuis plusieurs années leurs moyens d’entrainements pour faire face à ce type de situation.

Les exercices, permettant de placer régulièrement en situation les gestionnaires de la crise, s’avèrent donc être une étape capitale. En effet, ils permettent d’identifier des pistes d’améliorations en montrant les dysfonctionnements qui ne peuvent être mis en évidence autrement.

Par ailleurs, ils permettent de sensibiliser les différents acteurs impliqués (quel que soit leur niveau hiérarchique) à des situations extrêmes et ainsi de développer la culture de la crise. Au-delà, la simulation permet de tester la solidité de l’organisation et la résistance des acteurs en situation quasi-réelle. De plus, elle permet de renforcer la confiance collective nécessaire pour faire face à de graves perturbations.

Dans ce contexte, mon projet a pour but d’apporter un avis extérieur sur les travaux déjà effectués sur les exercices de crise et de proposer des axes de progrès notamment sur la conception, le déroulement et la scénarisation de ces exercices. Dans cette optique, plusieurs simulations seront effectuées au sein du simulateur de l’Institut des Sciences des Risques et au CEA-Marcoule.

Les crises naturelles ou anthropiques récentes montrent la nécessité de former les gestionnaires de crises à réagir rapidement, sous stress et dans une position d’inconfort. Ce mémoire traite de la scénarisation des exercices de crise pour des exercices pratiques (fonctionnels, grandeur réelle et sur simulateur) impliquant une cellule de crise stratégique.

L’état de l’art des méthodes de scénarisation a montré des lacunes dans l’accompagnement des scénaristes pour créer des scénarios pédagogiques et représentatifs d’une crise. En effet, ces méthodes décrivent les principales phases de scénarisation mais ne proposent pas d’outils opérationnels ou des étapes pour les réaliser.

Fort de ce constat, les travaux de recherche se sont orientés sur l’élaboration d’une méthode permettant de solliciter les compétences de gestion de crise à travers les scénarios d’exercices de crise. Pour reproduire la dynamique d’une crise dans les scénarios créés, une grille de lecture basée sur des caractéristiques spécifiques aux situations de crise et liée aux types de stimuli injectables dans un scénario a été appliquée à six crises passées. Parallèlement, l’étude des compétences des gestionnaires de crise a permis de créer une base de données d’objectifs de formation couplée aux stimuli.

In fine, la méthodologie développe une démarche pas à pas permettant au scénariste de créer et positionner dans le scénario les stimuli nécessaires à la sollicitation des compétences à mobiliser pour différents profils de participants : débutants, confirmés ou experts. Les scénarios sont ensuite vérifiés à travers des critères validant la scénarisation effectuée et le caractère pédagogique du scénario.

La méthode de scénarisation a été testée pour un exercice fonctionnel et appliquée par plusieurs catégories de scénaristes (néophytes ou experts en gestion de crise) qui ont validé son caractère opérationnel.

Mots Clés : crise majeur, complexité, plan d'urgence, communication, scenario

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Ingrid CANOVAS

Modélisation de la montée vers un état critique de la situation des basses eaux sous forçage anthropique et naturel en région méditerranéenne

Thèse de l'Ecole doctorale ED 583 , soutenue le 12 décembre 2016 à 14h00 à Avignon

Laboratoire : LGEI - Université d'Avignon
Ecole Doctorale Culture et Patrimoine, Géographie  – U. Avignon et Pays de Vaucluse, ED 537
Directrice de thèse : Sophie Sauvagnargues, Co-Directeur Philippe Martin (U. Avignon et Pays de Vaucluse)

Résumé: L’eau est un problème central des sociétés que l’on a tendance à oublier en Europe, pensant que la technologie pourra parer à toutes les difficultés. Rien ne dit qu’en fonction des évolutions climatiques que certains prédisent, nous ne soyons pas en situation de connaître des niveaux de basses eaux extrêmement problématiques. En effet certaines régions sont traditionnellement sujettes à ces pénuries en eau (PACA et LR), les besoins en eau augmentent et les usages changent.

Ce travail de recherche vise à modéliser le risque de pénurie d'eau en zone méditerranéenne au plan quantitatif, qualitatif et en fonction des attentes et des perceptions des acteurs. Parce que ce risque est récurrent, il est possible de travailler sur ses déterminants (niveau hydrologique, qualité de l'eau, perception des usagers) et sur sa constitution (fréquence et force).

La démarche associera des analyses à plusieurs échelles : globale du point de vue hydrologique, et locale du point de vue de la qualité de l’eau et de la perception que les usagers en ont en fonction de leurs pratiques. Dans une logique de développement durable, il s'agit donc de mieux anticiper pour mieux réguler.

Méthodologiquement, cela implique d'arriver à définir des descripteurs robustes des entités hydrologiques. Cette thèse devrait aboutir à une base de données critique sur les basses eaux en région méditerranéenne, intégrant aussi des informations sur les usages et les pratiques.

Mots clés : hydrosystème anthropisé, disponibilité des eaux, criticité, climat méditerranéen, indicateurs d'usages.

Chloë VINCENT

Ignition d'élément de mobilier de l'habitat face à un flux radiatif  intense.

Thèse de l'Ecole doctorale ED 583 , soutenue le 12 juillet 2016 à 10h00 à Alès

Directeurs de thèse : Laurent FERRY -
Encadrement: Laurent APRIN - Claire LONGUET
Intitulé de la formation doctorale : Ecoles des mines d'Alès  - Université de Nîmes ED 583
Laboratoire d’accueil : LGEI - C2MA, Ecole des Mines d’Alès.

 

Résumé: Saviez-vous qu’en France, un incendie domestique a lieu toutes les 2 minutes et représente 10 000 victimes chaque année ?

Il faut savoir que la plupart des incendies domestiques se propagent très rapidement, notamment à cause de matériaux synthétiques et plastiques, de plus en plus utilisés dans nos habitations.

Ce travail de recherche vise à appréhender et à simuler le comportement au feu des matériaux de l’habitat lors d’un incendie. Pour comprendre les mécanismes d’inflammation, il est important de connaître les phénomènes de dégradation thermique et de combustion de ces matériaux.

La démarche sera une approche combinant expériences et simulation à échelle croissante.

L’enjeu de la thèse est de valider un modèle développé étape par étape, de l’échelle matière en passant par la petite échelle puis par l’échelle produit avec le développement et la maîtrise d’un outil innovant : le panneau radiant.

Avec cet instrument de mesure, il est possible de jouer sur les tailles et l’orientation des échantillons (jusqu’à 80 cm*80 cm), sur les flux thermiques ou encore d’étudier la propagation des flammes… Cette approche permettra de faire le lien entre la petite échelle et l’échelle de l’habitat.

Mots-clés : matériaux plastiques, comportement au feu, transfert d’échelle, modélisation, panneau radiant

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Dimitri LAPIERRE

Méthode EVADE : Une approche intégrée pour l’EValuation et l’Aide au DEbriefing
Elaboration d’une méthode pour l’observation et l’évaluation d’exercices de crise.

Thèse de l'Ecole doctorale ED 583 , soutenue le 12 juillet 2016 à 11h00 à Nîmes

Directeur de thèse : Mme Karine WEISS - Mme Aurélia BONY-DANDRIEUX
Encadrement: Florian TENA-CHOLLET - Jérôme TIXIER
Intitulé de la formation doctorale : Ecoles des mines d'Alès  - Université de Nîmes ED 583
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé: Les retours d’expérience réalisés sur les événements catastrophiques tels que Fukushima (Japon, 2011) ou AZF (France, 2001) soulignent toute la complexité de la prise de décision stratégique en situation d’urgence. De plus, la récurrence des crises dans le domaine des risques majeurs implique que les organisations gestionnaires participent à des exercices de formation à la gestion de crise afin de développer leurs compétences à la fois à l’échelle individuelle et collective. Les limites des formations actuelles en matière d’évaluation et de débriefing nous ont incités à mener ces travaux de recherche portant sur le développement d’une méthodologie d’évaluation et d’aide au débriefing nommée EVADE (Evaluation et Aide au DEbriefing). Cette méthodologie, élaborée suite à l’observation de plus de quarante exercices, repose sur la création d’un référentiel pédagogique permettant de structurer et de formaliser l’évaluation des compétences d’une cellule de crise. 192 objectifs pédagogiques, classés selon trois niveaux de difficulté, constituent le socle pédagogique à l’usage des formateurs et structure non seulement les attendus techniques mais aussi les aspects organisationnels nécessaires au fonctionnement efficient d’une cellule de crise en gestion de crise. Des outils d’observation et d’évaluation ont été réalisés afin de mener une évaluation en temps réel des apprenants lors d’exercices de simulation à la gestion de crise. Par ailleurs, ils permettent une évaluation dynamique qui, s’appuyant sur le suivi de l’atteinte des objectifs pédagogiques au cours de l’exercice, permet d’adapter de manière interactive le scénario afin de l’ajuster en temps réel à la performance des apprenants. Enfin, il est montré au moyen d’une première proposition de structuration du débriefing à chaud comment l’analyse des résultats issus de l’observation peut être enrichie pour accompagner la réflexivité des apprenants et favoriser ainsi l’apprentissage.

Mots clé : Gestion de crise, Formation, Risques majeurs, Observation / Evaluation, Débriefing, Facteurs humains et organisationnels.

Olivier LE BOURGEOIS

Caractérisation des propriétés hydrodynamiques des sols et de leur variabilité spatiale par modélisation inverse de la teneur en eau - Application aux sols des Cévennes.

Thèse de l'Ecole doctorale SIBAGHE de Montpellier , soutenue le 15 juin 2015 à Montpellier

Nom du directeur de thèse : Pr. Ch. BOUVIER - P.A. AYRAL
Encadrement: V. BORREL
Intitulé de la formation doctorale : Hydrogéologie
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé:Les bassins méditerranéens sont sujets à des crues très rapides, dites crues éclair, dont les temps de montée sont de quelques heures pour des superficies de quelques centaines de kilomètres carrés. Les propriétés texturales, structurales et hydrodynamiques de sols sont des éléments clés pour simuler ces crues. L'information disponible reste cependant très limitée : les formules synthétiques de pédotransfert sont généralement peu efficaces; les mesures "in situ" sont rares et locales, de faible représentativité spatiale; les techniques de télédétection sont prometteuses, mais demandent à être validées par des données terrain.

Les travaux engagés visent à combler ces lacunes, par une prospection systématique menée sur différents bassins méditerranéens. Plusieurs transects de versants sont ou vont être instrumentés, pour caractériser les teneurs en eau et leur dynamique temporelle, et les propriétés intrinsèques des sols : porosité, profondeurs, conductivité hydraulique, potentiel de rétention. L'objectif visé est de caractériser les propriétés des sols et leur variabilité spatiale à l'échelle du versant, au moyen de distributions statistiques. On espère que ces distributions sont des objets stables au regard de grands traits du paysage : géologie, pente, exposition, et qu'il sera possible de dégager une typologie hydrodynamique des hydrosystèmes méditerranéens au regard de ces grands traits.

Les produits attendus concernent l'amélioration des modèles hydrologiques à base physique pour la prédétermination ou la prévision des crues, pour la gestion de la ressource en eau en général, et pour l'étude de l'impact de modifications climatique ou anthropiques sur les écoulements. Les applications sont également importantes pour la modélisation du climat, et les échanges sols-atmosphère.

Un des problèmes majeurs réside dans l'acquisition de données fiables avec un investissement en temps limité. La solution envisagée est d'exploiter les mesures électriques d'humidité des sols. Ces mesures peuvent renseigner sur de nombreux aspects liés au sol : porosités, conductivités hydrauliques, potentiels matriciels.  Les données caractéristiques seront obtenues par modélisation inverse des équations de Richards. D'autres aspects liés aux sols pourront être envisagés en fonction des développements à venir et de l'intérêt des participants au projet. En particulier, les mesures de résistivités électriques pourront être généralisées pour la mesure de la profondeur et de l'humidité totale du sol.

D'un point de vue hydrologique, on évaluera la vraisemblance de ces distributions par rapport à des expérimentations "in situ" menées à différentes échelles : parcelle, versant, bassin. On utilisera différents modèles pluie-débits pour reconstituer les observations de débit disponibles, et contrôler l'adéquation des données caractéristiques des sols avec les simulations pluie-débits fournis par les modèles. Les modèles choisis devront explicitement représenter les transferts de l'eau dans le sol.

Les travaux seront menés en priorité sur le site de Valescure, dans la partie méridionale des Cévennes, à 70 km au nord-est de Montpellier. Le site compte 5 sous-bassins emboités de 0.6 à 4 km2, pour lesquels on dispose de données concomitantes de pluies, de débits et d'humidités des sols collectées depuis 2005.

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Thèse en français

Benjamin REY

Evaluation de la vulnérabilité d’un tissu industriel – Prise en compte des interdépendances.

Thèse de l'Ecole des Mines de St Etienne, soutenue le 2 avril 2015 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé:Aujourd’hui, les activités industrielles sont fortement dépendantes les unes des autres. Plusieurs évènements témoignent des conséquences graves résultantes des interactions entre différentes infrastructures industrielles. Le séisme puis le tsunami le 11 mars 2011 au Japon illustrent l’impact dramatique de ces phénomènes sur les infrastructures d’un territoire. L’incendie de deux raffineries, un arrêt prolongé d’une durée de 4 jours pour 4 autres raffineries lié notamment à la perte d’approvisionnement en électricité sont des exemples de conséquences de cette catastrophe. (Pitrat, 2011)

Face à ce constat, la thèse propose d’étudier une zone d’infrastructures industrielles (infrastructures critiques, ICPE,..) en évaluant d’une part la vulnérabilité intrinsèque de chaque infrastructure et d’autre part la vulnérabilité liée aux interdépendances (fonctionnelles et spatiales) existantes entre-elles. Pour y répondre, deux missions principales structurent le projet :

  • Mettre en place une méthodologie d’analyse de la vulnérabilité suite à une perturbation violente (acte de malveillance ou de terrorisme, accident industriel, perturbation naturelle)
  • Développer un outil SIG d’aide à la décision intégrant les résultats de l’étude de la vulnérabilité issus de la méthodologie.

Mots clés : modélisation, vulnérabilité, interdépendances, tissu industriel, infrastructures critiques, aide à la décision.

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Pierre LAURET

Etude de la dispersion atmosphérique en champ proche d’un polluant sur un site industriel complexe suite à un accident majeur.

Thèse de l'Ecole des Mines de St Etienne, soutenue le 18 juin 2014 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Les accidents industriels impliquant la dispersion atmosphérique de polluants peuvent parfois menacer les enjeux humains situés à proximité (habitations, bureaux, écoles, …). De malheureux exemples (Bhopal, Seveso, …) nous montrent qu’en matière de prévisions ou de réactions face à une crise avérée, il est impératif de disposer de connaissances sur le comportement du nuage et de pouvoir en prévoir le déplacement spatial et temporel afin de prendre les dispositions nécessaires.

Si les derniers outils informatiques (Computational Fluid Dynamics – CFD) nous permettent d’obtenir des données fiables concernant les concentrations de polluants à l’intérieur d’un environnement complexe due à la présence de nombreux bâtiments (stockage divers, administratifs, autres…), les temps d’obtention sont prohibitifs. A contrario, les modélisations empiriques nous procurent des résultats rapides mais moins fiables notamment dans le cas d’un environnement complexe.

L’objectif de ce travail est d’utiliser les réseaux de neurones pour pouvoir prévoir rapidement et avec une bonne fiabilité le comportement d’un polluant suite à un accident majeur. Aussi, des essais à échelle réduite puis réelle seront menés conjointement à une recherche sur les mécanismes régissant ces écoulements.

La validation d’un tel modèle utilisant les réseaux de neurones sera alors évaluée.

Mots clés : Dispersion atmosphérique, Réseau de neurones, Champ proche, milieu complexe, accident industriel.

Loss Prevention Paper
Loss Prevention Presentation
Poster 2013
Thèse en français

Olivier LAGANIER

Elaboration d’un couplage de modèles hydrologiques et hydrauliques dans un contexte de prévision des crues éclair

Thèse de l'Ecole des Mines de St Etienne, soutenue le 29 aout 2014 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Le pourtour méditerranéen français est régulièrement soumis à des épisodes pluvieux intenses, parfois à l’origine de crues particulièrement rapides et dévastatrices. L’évènement du Var en juin 2010 en est le dernier exemple marquant.

En réponse, les Services de Prévision des Crues ont développé des stratégies d’anticipation basées sur l’emploi de modèles hydrologiques et de modules de propagation des hydrogrammes. Ces outils permettent l’établissement de niveaux de vigilance sur les cours d’eau réglementaires, qui sont à disposition du grand public (www.vigicrues.gouv.fr).

La littérature indique cependant un certain nombre d’approches complémentaires pouvant être envisagées pour cette prévision. Parmi celles-ci, l’emploi d’un couplage de modèles hydrologiques / hydrauliques peut s’avérer avantageux car productif de nombreuses informations (débits, hauteurs d’eau, extensions d’inondations, vitesses…).

Cette thèse vise à proposer, à construire et à comparer des stratégies de couplages de modèles hydrologiques et hydrauliques adaptées aux grands bassins versants méditerranéens. Ces couplages devront satisfaire les contraintes associées à l’optique opérationnelle (justesse et pertinence des informations, temps de calcul satisfaisants…).

Le bassin versant du Gardon est le cas d’application de ces travaux.

Mots clés : Gestion de crise, risque naturel, risque inondation, formation à la gestion de crise.

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Thèse en français

Mélanie FUHRER

Transport maritime de produits chimiques liquides et flottants
Etude expérimentale du rejet accidentel sous-marin suite à un naufrage.

Thèse de l'Ecole des Mines de St Etienne, soutenue le 18 décembre 2012 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Le transport par voie maritime s’est développé très rapidement durant la dernière décennie. Il constitue la solution idéale pour déplacer à faibles coûts d’importantes quantités de marchandises sur de longues distances. L’accroissement de ces échanges entraine inévitablement une augmentation de la fréquentation des routes maritimes, de la densité du trafic et donc du risque d’accident et de naufrage.

Les quantités impliquées lors d’un accident étant importantes, un rejet sous-marin de produit chimique issu d’une épave peut provoquer de graves conséquences environnementales et humaines. Or, les mécanismes physico-chimiques apparaissant lors du transfert du produit à la surface sont encore mal compris. Ces mécanismes dépendent de nombreux paramètres dont les propriétés physico-chimiques intrinsèques au produit et celles propres à l’environnement de l’accident.

Ce travail de recherche, réalisé en collaboration entre l’Ecole des Mines d’Alès et le Cedre, s’inscrit dans l’amélioration de la compréhension du comportement d’un rejet de produit chimique liquide, flottant et soluble issu d’une épave. Cette étude expérimentale a été réalisée selon 3 points :

  • La phénoménologie du rejet  à la brèche dont l’objectif est de quantifier le débit et les modes de rejet,
  • Le comportement hydrodynamique du produit libéré et son évolution lors de la remontée dans la colonne d’eau,
  • Le transfert de matière du produit lors de sa solubilisation dans la colonne d’eau.

Pour chaque point, les résultats obtenus sont comparés à ceux prédits par les corrélations disponibles dans la littérature afin de proposer une modélisation globale des conséquences adaptée à la gestion des pollutions marines.

Mots clés: Pollution marine, risque maritime, déversement chimique sous-marin, épave, vidange, hydrodynamique des gouttes, transfert de masse.

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Thèse en français

Veronica POPA

Méthode d’évaluation de la gêne olfactive sur un territoire soumis à une activité industrielle. Approche du potentiel de nuisance odorante et analyse de la vulnérabilité du territoire.

Thèse de l’Université de Montpellier III, soutenue le 12 décembre 2012 à Nantes

Nom du directeur de thèse J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale : Territoires, Terres, Sociétés et Développement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

 

Résumé: Ce projet consiste à déterminer une méthodologie pour quantifier la gêne olfactive par l’étude du potentiel de nuisance et de la vulnérabilité d’un territoire. Cette méthodologie devra prendre en compte les différents types d’activité industrielle et être transposable à l’ensemble du territoire. Elle permettra notamment de prévoir l’impact olfactif d’une industrie sur une région donnée ou de choisir de façon adéquate un emplacement pour une nouvelle activité industrielle. Cela pourra permettre une meilleure gestion du site industriel (en termes de rejets), de jurys des riverains, avec une localisation plus précise des populations vulnérables et un gain de temps pour la modélisation de la gêne olfactive sur un territoire donné.

Dans le cadre de cette étude, le niveau de gêne sera défini comme le produit de deux éléments : le potentiel de nuisance odorante et la vulnérabilité. Ces deux variables sont caractérisées par un ensemble de critères hétérogènes qu’il faudra organiser et agréger afin d’aboutir à une méthode opérationnelle.

Le projet vise donc à élaborer un outil permettant de calculer et de représenter la gêne olfactive sur un territoire. Cet outil sera validé autour d’un site industriel permettant ainsi de confronter l’approche méthodologique développée et le résultat des mesures sur place.

Ces travaux s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre l’Ecole des Mines d’Alès (Equipe Risque Industriels et Naturels et Equipe Odeurs et COV) et l’UMR GRED de Montpellier.

Mots clés: Odeurs, nuisance odorante, gêne olfactive, risque, vulnérabilité, méthode prédictive.

Anne RONDEAU

Compréhension du fonctionnement biologique et physicochimique d’un biofiltre végétalisé pour le traitement de polluants atmosphériques urbains gazeux:

Thèse de l'Université Claude Bernard Lyon I, soutenue le 23 octobre 2012 à Nantes

Nom du directeur de thèse A. RICHAUME - JOLION
Intitulé de la formation doctorale : Evolution Ecosystème Microbiologie Modélisation
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

 

Résumé: La pollution atmosphérique urbaine apparaît désormais comme un problème d’importance majeure, tant au niveau environnemental qu’en matière de santé publique.

Afin de réduire la dispersion dans l’atmosphère de polluants, tels que les oxydes d’azote (NOx) et les composés organiques volatils (COV), les différentes solutions permettant d’améliorer la qualité de l’air, notamment par filtration, bénéficient d’une attention particulière.

Partant de ce constat, la société Canevaflor® a conçu et développé un mur végétalisé dépolluant. Cette technologie, visant à traiter la pollution atmosphérique urbaine par un système de biofiltration végétalisé, s’appuie d’une part sur la biofiltration qui met en jeu principalement des bactéries, et d’autre part sur la phytoremédiation de l’air, encore peu utilisée.

Des tests préliminaires ont permis de montrer la capacité de ce biofiltre végétalisé à diminuer la charge en NOx et en COV de l’air qui le traverse. Ces abattements étaient respectivement de 50% et 80%. Bien que ces résultats suggèrent une bonne efficacité du biofiltre végétalisé en matière d’assainissement de l’air, les phénomènes mis en jeu et les acteurs responsables ne sont actuellement pas connus.

Dans ce contexte de « recherche et développement », l’objectif est de comprendre le fonctionnement biologique et physico-chimique du biofiltre dans le but d’en améliorer la maitrise opérationnelle.

Mots clés:

Delphine LABOUREUR

Etude des phénomènes aggravants suite à l'endommagement de réservoirs de produits inflammables ou non

Thèse de l'Université Libre de Bruxelles

Nom du directeur de thèse : Dr. J.M. BUCHLIN & G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale :
Laboratoire d’accueil : Institut von Karman, Bruxelles et LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

La présente thèse est menée dans le cadre d'un projet de recherche impliquant le von ' Karman Institute (Belgique) et l'école des mines d'Alès (EMA France) avec le l'appui du CEA Gramat . Ce projet porte sur l'étude théorique, expérimentale la caractérisation et la modélisation des risques à partir des réservoirs pressurisés ou atmosphériques, contenant ou non des liquides inflammables. L'objectif de cette thèse est d'étudier les critères d'apparition et les conséquences d'un accident impliquant un récipient de gaz liquéfié sous pression (phénomène appelé BLEVE) ou de liquides combustibles (phénomène appelé boil over ). Après une recherche bibliographique sur les deux phénomènes, une étude expérimentale à l'échelle de laboratoire est menée et des résultats , le phénomènes et leurs dangers sont modélisés . Des expériences à petite échelle sont réalisées dans l'installation de Babels (Bleve And Boilover ExperimentaL Setup) qui consiste en une chambre cylindrique d'un diamètre de 2 m et 3 m de haut, avec la forme de brides rondes , fabriqués à partir d’acier avec une pression nominale de 0,5 MPa (Figure 1). Il dispose de 3 séries de 7 accès optiques, une porte d'entrée , et un système d'évacuation d'air en option.

Mots Clés:

Résumé en anglais
Thèse en anglais

Stéphane PAGNON

Stratégies de modélisation des conséquences d'une dispersion atmosphérique de gaz toxique ou inflammable en situation d’urgence au regard de l’incertitude sur les données d’entrée.

Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 30 octobre 2012 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale: Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Sur 19000 accidents survenus en France de 1992 à 2009 impliquant des Installations Classées, 9,5 % ont entraîné une pollution atmosphérique avérée, soit environ huit accidents par mois, pendant 18 ans [BARPI 2010].

Face à ce genre de situation, les Services de Secours se trouvent confrontés à une problématique complexe qui combine les difficultés suivantes

  • Une grande diversité de cas potentiels (produit gazeux ou liquide, inflammable ou toxique, fuite avérée ou non,…). De plus, les phénomènes physiques en jeu sont, par nature, complexes.
  • Un manque cruel d’information : ce manque d’information qui semble inhérent à la situation d’urgence peut affecter de manière considérable le processus décisionnel. Dans certains cas, la nature même du produit en cause peut demeurer inconnue.
  • Le délai de réaction (et de décision) qui se doit d’être court. Après un certain nombre d’études portant sur la cinétique des phénomènes dangereux majeurs, en pratique, il s’est avère que la quasi totalité des phénomènes dangereux sont à cinétique rapide.

Pour chaque phase d’une situation d’urgence (menace, accident, post-accident), afin de mieux appréhender le risque généré par le passage d’un nuage toxique ou explosible et donc d’apporter une réponse opérationnelle la mieux adaptée, il est nécessaire de déterminer dans la direction du panache, les concentrations de gaz ou vapeurs auxquelles seront exposées les différentes populations.

Pour ce faire, ce travail de thèse a pour but de répondre aux questions suivantes :

  • Quelles sont les difficultés rencontrées lors de la  réalisation d’une modélisation en situation d’urgence?
  • Comment peut se caractériser une situation d’urgence?

Mots clés: Situation d’urgence, dispersion atmosphérique, gestion des risques, incertitudes.

Alexandre SOUPRAMANIEN

Traitement d'effluents gazeux malodorants issus du secteur industriel du traitement de déchets par voie biologique. Etude du couplage filtre percolateur/biofiltre.

Thèse de l'Ecole Doctorale de l'Université de Nantes Angers Le Mans, soutenue le 23 octobrer 2012 à Nantes

Nom du directeur de thèse L/ MALHAUTIER - E. DUMONT (Mines Nantes)
Intitulé de la formation doctorale : Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé: Ce projet s’inscrit dans le contexte du traitement des nuisances olfactives qui constituent un des problèmes environnementaux auxquels se trouvent confrontées les sociétés industrialisées. Le traitement des déchets (équarrissage, compostage, STEP) et leur mise en décharge (CET) génère des effluents gazeux malodorants à l’origine d’une gêne olfactive auprès des populations riveraines des installations.

Parmi les procédés de traitement des émissions gazeuses contenant ces composés odorants, les procédés biologiques constituent des techniques de choix, en raison de leurs caractères destructifs, de leurs adaptations au traitement des composés chimiques constitutifs des nuisances olfactives, de leurs capacités à traiter des débits élevés à faibles concentrations de polluants, et de leurs coûts de fonctionnement limités.

Les seuils de perception des composés odorants et plus particulièrement ceux des composés soufrés, très bas, obligent à atteindre des efficacités d’abattement particulièrement élevées, faute de quoi le résiduel de concentration peut être à l’origine d’un impact notable sur les populations riveraines.

Le présent projet s’inscrit par conséquent dans le cadre de la recherche de solutions toujours plus performantes et fiables pour l’élimination de ces composés. Il s’agira d’étudier plus particulièrement les potentialités du couplage de deux procédés biologiques (biofiltre et lit percolateur).

Mots clés: traitement de déchets, nuisances olfactives, composés odorants.

Florian TENA-CHOLLET

Contribution à l’aide à la décision en gestion de crise : définition et développement d’un environnement virtuel de formation

Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 20 avril 2012 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE & E. GUIBAL
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Les crises projettent la plupart du temps le décideur sur une durée plus ou moins longue dans l’urgence de la décision, avec l’obligation de minimiser les conséquences possibles sur les enjeux. Une équipe de gestion de crise est organisée en cellule et a pour objectif de construire des stratégies de réponse concertées et appropriées. Or, il s’avère que certaines des compétences nécessaires ne peuvent être acquises que par expérience. Ce travail s’attache ainsi à améliorer les processus de formation des décisionnaires en définissant, suivant quatre étapes, un environnement semi-virtuel de formation à la gestion stratégique de crise. Une phase de conception sert tout d’abord de point de départ au cahier des charges d’une implantation physique, d’une ingénierie système et d’une ingénierie pédagogique dédiées. Puis, une étape de modélisation d’un exercice de gestion de crise structure une méthodologie visant à définir les objectifs pédagogiques retenus, et propose une méthode appliquée de génération semi-automatique d’un scénario didactique. Une attention particulière est notamment portée sur l’élaboration d’une typologie d’évènements et d’éléments logiciels permettant la simulation multi-agents de crises virtualisées. Enfin, une méthodologie d’évaluation des participants est proposée dans le but d’enrichir la phase classique de débriefing. Seize indicateurs sont définis et permettent en particulier de construire des arbres de compétences. Une phase de validation porte sur trois de ces quatre axes méthodologiques, et il est montré que les premiers résultats obtenus tendent à valider les spécifications retenues pour l’environnement semi-virtuel de formation développé.

« Immergé dans le tourbillon de la crise, l’individu – qu’il soit décideur, exécutant ou citoyen impliqué – y prend conscience de la gravité de la menace et des enjeux, de l’état de dégradation et d’urgence de la situation, c'est-à-dire du peu de temps dont il dispose pour y répondre. » (L. Crocq, Gérer les grandes crises, 2009).

Dans cette optique, une architecture système dynamique et modulable et une ingénierie pédagogique souple doivent être envisagées puis validées au moyen de cas tests de cinétiques différentes. La finalité de ce travail s’inscrit dans la construction d’une nouvelle structure de recherche à l’Ecole des Mines d’Alès, l’Institut des Sciences des Risques, lequel a notamment pour vocation d’héberger un complexe de formation à la gestion de crise.

Mots clés : Aide à la décision, formation, ingénierie système, ingénierie pédagogique.

Thèse en français

Aurélie GADAL

Traitement d'effluents gazeux par biofiltration: Impact des caractéristiques physico-chimiques et hydrodynamiques du matériau support sur les performances et la structure de la communauté bactérienne totale au sein du réacteur

Thèse de l'Ecole Doctorale de l'Université de Montpellier II, soutenue le 28 février 2012 à Alès

Nom du directeur de thèse J.L. FANLO
Encadrant : L. MALHAUTIER
Intitulé de la formation doctorale : Science des Procédés - Science des Aliments
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé:Les procédés biologiques et plus précisément la biofiltration sont largement utilisés dans le traitement des effluents gazeux malodorants. Ils exploitent la diversité fonctionnelle des micro-organismes dans le but de métaboliser les polluants présents dans l’effluent gazeux et apparaissent plus appropriées que les méthodes physico-chimiques pour traiter des gaz pollués dont les débits sont élevés et la teneur en polluant faible. En effet, un de leurs principaux avantages est d'aboutir, sous réserve d'une bonne gestion, à une destruction des molécules et non à un déplacement de la pollution. Cette technique apparaît également particulièrement intéressante par le spectre très large de composés odorants qu'elle permet d'éliminer et par ses coûts de fonctionnement modérés, comparés aux techniques de traitement physico-chimiques basées sur la combustion, l'absorption ou l'adsorption.

Ainsi, la biodésodorisation connaît un développement constant, sous-tendu par la montée en puissance du problème des nuisances odorantes. Les générations actuelles de biofiltres (biofltres clos), qui maintenant remplacent largement les biofiltres ouverts, permettent d’obtenir des abattements plus importants, grâce à une meilleure maîtrise des paramètres opératoires et en particulier du taux d’humidité. Ainsi, actuellement, 78% des biofiltres installés sont utilisés pour le traitement de composés odorants.

Cependant, une des limitations de cette technologie réside dans la lenteur des cinétiques d'oxydation biologiques qui oblige à des temps de séjour relativement longs, et donc à des tailles d'installations importantes. De plus, ces systèmes biologiques ont montré des limites d’application liées essentiellement à la gestion de ces réacteurs, au maintien des performances et au temps de démarrage du procédé. Les procédés biologiques font donc l’objet, ces dernières années, d’une recherche particulièrement active visant à maintenir des performances d’épuration stables dans le temps.

Il a été montré que la nature du matériau de garnissage, le mode d’inoculation, le taux d’humidité et le pH font partie des paramètres opératoires déterminants, qui influencent à la fois les performances épuratoires et les communautés microbiennes impliquées dans les biofiltres. Par conséquent, dans le cadre de cette étude, le matériau support fera l’objet d’une attention particulière. La sélection d’un matériau support se base sur l’examen de critères physiques, chimiques, hydrodynamiques et économiques. L’évaluation de l’impact du garnissage sur l’efficacité d’élimination de polluants au sein d’un biofiltre fait l’objet de nombreux travaux. Néanmoins, il est difficile à l’heure actuelle d’obtenir des conclusions claires quant à la part de chaque critère sur les performances de ce bioréacteur.

Ce constat peut s’expliquer par la diversité de matériaux supports utilisés, la différence d’échelle en terme de dimensionnement des réacteurs et des conditions opératoires hétérogènes.
L’objectif de cette étude sera de déterminer plus précisément le niveau d’impact de la nature d’un garnissage sur deux critères :

  •  l’efficacité d’élimination des composés (niveau d’abattement, hauteur nécessaire à leur élimination)
  •  la distribution longitudinale de la communauté bactérienne totale et fonctionnelle impliquée dans la dégradation des composés soufrés

Mots clés:

Serge FORESTIER

Etude de l'évaporation d'un liquide répandu au sol suite à la rupture d'un stockage industriel

Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 31 octobre 2011 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Les installations industrielles (extraction, production, stockage, distribution) mettent en œuvre de nombreuses substances pouvant être inflammables et/ou toxiques. Leur libération accidentelle peut donc entraîner de sérieuses conséquences telles qu’un incendie ou une pollution. Le BARPI, organisme recensant les accidents industriels en France, indique que plus de 40% des accidents ayant eu lieu entre 1992 et 2010 ont impliqué un rejet de matières dangereuses.

Certains liquides sont stockés à grande ou très grande échelle (parcs de stockages pétroliers par exemple) et impliquent donc des quantités très importantes de liquide ne devant pas être répandues dans la nature en cas de brèche ou rupture totale de confinement. En conséquence, certains stockages de liquide dangereux sont obligatoirement entourés de cuvettes de rétention destinées à contenir une éventuelle fuite accidentelle.

Lorsque le liquide stocké est volatil, sa mise à l’air libre dans une cuvette de rétention va permettre la formation de vapeurs par évaporation. Celles-ci sont susceptibles d’entraîner les mêmes conséquences qu’une fuite de gaz, à savoir explosion de vapeurs ou propagation d’un nuage toxique. L’analyse du comportement d’une nappe de liquide dans une cuvette de rétention et notamment du débit d’évaporation est donc d’un intérêt majeur dans le cadre de la gestion des risques sur site industriel.

Ces travaux de recherche s’inscrivent dans l’amélioration des connaissances d’un terme source étudié depuis de nombreuses années mais dont les modélisations ne sont pas toujours satisfaisantes.

Mots clés: Accident industriel, terme source, évaporation, thermodynamique, mécanique des fluides, analyse phénoménologique, plan d’expériences.

Thèse en français

Paul LEGRAND

Traitement des composés soufrés organiques récalcitrants par biofiltration : Optimisation des conditions opératoires pour une application "industrielle"

Thèse de l'Ecole Doctorale de Montpellier II, soutenue le 30 septembre 2011 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale : Sciences des Procédés - Science des Aliments
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé: Les nuisances odorantes sont aujourd’hui prises en compte dans les textes réglementaires. A ce titre, la réduction des émissions des polluants odorants en général et des composés soufrés en particulier devient incontournable. Afin de satisfaire à ces normes de rejets de plus en plus strictes, les exploitants des installations classées ayant un fort impact odorant sur l’environnement sont contraints d’établir des stratégies de réduction de ces émissions.
Différents procédés de traitement de ces émissions gazeuses peuvent être envisagés parmi lesquels les procédés biologiques occupent une place privilégiée, particulièrement adaptée aux débits et concentrations caractéristiques de ce type d’effluent (débits de gaz élevés de l’ordre de la centaine de milliers de m3 d’air par heure et concentrations en polluants faibles, inférieures au gramme par m3 d’air). De plus, les procédés biologiques en général, et la biofiltration en particulier, apparaissent comme une alternative intéressante car respectueuse de l’environnement et de moindre coût (investissement et fonctionnement).

Parmi les procédés biologiques, la biofiltration est la plus utilisée à l’échelle industrielle, avec environ 15 000 installations à l’échelle internationale (Van Groenetijn, 2005). Les biofiltres sont des réacteurs garnis par un matériau support sur lequel les microorganismes se développent en formant un biofilm. La biofiltration consiste à transférer les polluants organiques et minéraux de la phase gazeuse vers le biofilm au sein duquel des microorganismes épurateurs possèdent la capacité à oxyder de manière totale ou partielle ces composés pour les utiliser comme source de carbone et d’énergie. De nombreux paramètres opératoires tels que le matériau de garnissage, l’inoculation, le taux d’humidité, la température ou le pH, influencent les performances de la biofiltration, en agissant à la fois sur le transfert des polluants et sur les microorganismes, et font l’objet de nombreuses études à l’échelle du laboratoire.
Les seuils de perception des composés soufrés, très bas (de l’ordre du μg. m-3), obligent à atteindre des efficacités d’abattement particulièrement élevées, faute de quoi le résiduel de concentration peut être à l’origine d’un impact notable sur les populations riveraines. Le présent travail s’inscrit dans le cadre de la recherche de solutions toujours plus performantes et fiables pour l’élimination de ces composés.

L’étude montrera les performances des biofiltres concernant l’élimination des composés soufrés en ajustant certains paramètres opératoires clefs tels que le sens de circulation de l’effluent gazeux, le pH et l’ensemencement du matériau support et en considérant le dimensionnement des unités pilotes de biofiltration mises en oeuvre (unités pilotes de laboratoire et semi-industrielles). L’évaluation de l’influence que peut avoir la qualité de l’inoculum sur les niveaux d’abattement de ces composés fera l’objet d’une attention particulière.

Dans le cadre de l’amélioration de la biofiltration pour traiter les effluents gazeux odorants, il sera mis en évidence que le contrôle de paramètres opératoires clefs permet d’améliorer le fonctionnement des biofiltres. A ce titre, l’inoculation du garnissage de biofiltre par une communauté acclimatée peut s’avérer bénéfique pour la dégradation de composés récalcitrants tels que les composés soufrés. C'est pourquoi nous nous intéresserons à la sélection consortia possédant la capacité à dégrader le DMS, utilisé comme molécule modèle durant cette étude.
Avant d’évaluer l’influence de l’inoculation sur l’élimination des composés soufrés, la recherche des conditions opératoires favorisant le développement de la microflore ayant la capacité à dégrader le DMS est indispensable. L’impact du sens de circulation de l’effluent gazeux sur le fonctionnement du biofiltre à l’état stationnaire et la stabilité des performances du procédé dans le temps et seront deux paramètres qui seront étudiés avec attention.

L’impact de l’ensemencement sur les performances de biofiltres utilisés pour le traitement du DMS sera aussi un facteur important de notre étude. D’autre part, nous évaluerons l’intérêt d’ensemencer un garnissage organique avec un consortium bactérien préalablement acclimaté. L’ensemencement de trois unités pilotes de biofiltration fonctionnant dans des conditions opératoires identiques, chacune étant inoculée avec un consortium préalablement sélectionné, sera réalisé.

Mots clés: traitement de l'air, composés soufrés, dimethyle sulfure.

Manuscrit Confidentiel

Denis MARECHAL

Du drain potentiel au drain réel – Utilisation de l’imagerie satellite à Très Haute Résolution (THR)...
...et de l’observation hydrologique pour la détermination et la caractérisation des chemins de l’eau à différentes échelles sur les bassins versants soumis aux crues éclair

Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 26 mai 2011
Nom du directeur de thèse : S. SAUVAGNARGUES
Intitulé de la formation doctorale : Sciences, Ingenierie, Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

La littérature scientifique s’accorde sur la méconnaissance des processus qui permettent d’expliquer la formation des crues éclair sur les bassins versants (jusqu’à 500 km²) méditerranéens lors d’épisodes pluvieux extrêmes. Si des études récentes ont permis d’enrichir la connaissance sur ces phénomènes, il n’en demeure pas moins que les modèles de prévision restent encore à des niveaux d’optimisation qui ne sont pas encore compatibles avec les attentes des opérationnels (Service de Prévision des Crues, SCHAPI, …). Un des facteurs qui expliquent la difficulté des principaux modèles en terme de prévision, outre les incertitudes sur l’estimation des précipitations et la reconstitution des débits, est l’hétérogénéité qui s’exprime à la fois sur les précipitations et sur les caractéristiques des bassins versants (sols, pentes, occupation du sol,…).

Pour répondre à cette hétérogénéité, de nombreux modèles ont été développés de manière distribuée et/ou spatialisée. Cependant, l’assimilation de cette information spatialisée, issue le plus souvent des techniques d’observation de la terre, ne va pas sans poser de difficultés en terme : d’influence de cette donnée sur le résultat du modèle, de résolution de cette donnée et d’adaptation du modèle à cette nouvelle source d’information. Ce type de modèle est toutefois actuellement privilégié par la communauté scientifique, dans la mesure où c’est un préalable nécessaire pour envisager une prévision des crues éclair sur des bassins versants non jaugés.

Parallèlement, le développement de la résolution des images satellites permet une caractérisation de plus en plus fine du territoire. Des programmes tels qu’ORFEO définissent les bases de leur utilisation dans les domaines des risques naturels et notamment du risque lié aux crues éclair. Les techniques issues du LIDAR tendent également vers une connaissance plus fine des modelés des bassins versants. Ces informations doivent permettre d’atteindre une nouvelle échelle de connaissance de la structure des bassins versants et notamment du réseau de drains permanents et temporaires qui draine les écoulements vers le réseau hydrographique principal lors des épisodes pluvieux majeurs.

Ce sujet de thèse s’inscrit donc dans ces 3 volets en proposant :

  • d’approfondir la connaissance de ces phénomènes

  • de faciliter l’intégration des données spatiales dans les modèles de prévision des crues éclair

  • de tendre vers la prévision des crues éclair, notamment sur les bassins versants non jaugés.

Mots clés  :

Thèse en français

Aurélia LASSAUCE

Visualisation, granulométrie et évaporation de gouttes et de sprays. Etude dans une atmosphères close et pressurisée.

 Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 22 février 2011 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences, Ingénierie, Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

L’explosion en milieu confiné fait partie des scénarios pris en compte lors de la réalisation d’une étude de dangers sur une installation industrielle stockant des produits toxiques et/ou inflammables. Cette explosion va entraîner une brutale augmentation de la pression et de la température dans ce milieu et provoquer quasi-instantanément le changement de phase des produits liquides dispersés.

La meilleure compréhension des mécanismes physiques mis en jeu permettra une caractérisation plus précise de la cinétique d’évaporation de ces produits liquides toxiques et/ou inflammables lors des rejets accidentels sur sites industriels. L’analyse des cinétiques d’évaporation permettra de modéliser la dispersion atmosphérique résultante. Une meilleure évaluation des zones de risques en cas d’accident sera alors possible et les barrières de protection les plus efficaces pourront être développées.

Mots clés  : vaporisation, condensation, haute pression, haute température.

Thèse en français

Léa CABROL

Evaluation de la robustesse d'un "Système de Biofiltration d' Effluent de Compostage" - Approche structurelle et fonctionnelle

Thèse de l'Ecole Doctorale de Montpellier II, soutenue le 20 mai 2010 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. J.L. FANLO
Encadrant : L. MALHAUTIER
Intitulé de la formation doctorale : Sciences des Procédés - Science des Aliments
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Ce travail de thèse est effectué dans le cadre d’un contrat CIFRE financé par le Centre de Recherche et Développement de VEOLIA Environnement. Les travaux sont réalisés au Laboratoire de Génie de l’Environnement Industriel de l’Ecole des Mines d’Alès, en collaboration avec le Laboratoire d’Ecologie Microbienne de l’Université Claude Bernard  de Lyon.
Le compostage est une alternative intéressante pour le traitement -souvent problématique- des boues d’épuration, à condition que soient apportées des solutions de traitement pour les effluents gazeux chargés en substances volatiles malodorantes et polluantes.

Le traitement des effluents gazeux par biofiltration est particulièrement adapté à cet effet. La biofiltration repose sur le couplage de phénomènes physico-chimiques (transfert des polluants de la phase gazeuse vers la phase liquide constituée par le biofilm) et de phénomènes biologiques (oxydation des polluants par les microorganismes présents dans le biofilm). Bien que la composante microbiologique soit essentielle au bon fonctionnement du procédé, très peu de données sont disponibles sur le comportement des acteurs de la biodégradation, notamment en régime transitoire. Or les installations de biofiltration industrielle sont constamment soumises à des fluctuations de charge, pouvant perturber le fonctionnement épuratoire.

Ce travail de thèse se propose de mieux appréhender le procédé de biofiltration en cherchant à établir une relation entre le fonctionnement macroscopique et les phénomènes microbiologiques, notamment face à des perturbations de la charge organique.
Dans cette optique, un système de biofiltration a été mis en place à l’échelle pilote et étudié selon une démarche basée sur l’écologie microbienne.

Depuis une quinzaine d’années, les outils et concepts d’Ecologie Microbienne sont appliqués aux procédés biologique de traitement d’effluents (liquides ou gazeux), afin de caractériser les communautés microbiennes impliquées dans ces systèmes, et de mieux cerner leur rôle dans le fonctionnement global du procédé.

Le système de biofiltration étudié dans le cadre de cette thèse est appliqué au traitement d’un effluent gazeux synthétique, caractéristique des émissions de compostage (six composés organiques volatils dans une matrice ammoniacale). Il est constitué de quatre unités pilotes, traversées par l’effluent gazeux et garnies d’écorces de pin. Ce matériau sert de support pour le développement d’un biofilm, qui consomme les polluants comme source de carbone et/ou d’énergie.

L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de chocs environnementaux sur les écosystèmes modèles que constituent les biofiltres, afin d’évaluer leur niveau de robustesse. Après une rapide période d’acclimatation, deux biofiltres répliqués ont été soumis pendant onze mois à une alternance de phases stationnaires et perturbées. En période stationnaire, les biofiltres étaient soumis à une charge polluante faible et constante, alors que les perturbations consistaient en six chocs de charge de courte durée et d’intensité croissante. Deux biofiltres supplémentaires ont servi de contrôles non perturbés. Tout au long de l’étude, le fonctionnement des biofiltres a été analysé par une double approche s’attachant à mettre en relation la résultante fonctionnelle de dégradation avec la structure et la diversité de la communauté totale, évaluée sur la base des profils moléculaires obtenus par Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) sur la région V3 de l’ADNr 16S. Une approche fonctionnelle a également permis de quantifier la population nitritante par qPCR sur le gène amoA. Les résultats ont montré un fort impact de la charge polluante sur l’activité et la structure de la communauté. Suite aux chocs de charge, le système a manifesté des capacités de résilience, avec des vitesses de récupération variables selon les polluants et l’intensité des chocs. Enfin la structuration spatiale a été clairement mise en évidence pour les composantes fonctionnelle et microbienne.

Mots clés:

Manuscrit Confidentiel

Virginie KREIM

Etude physico-chimique et sensorielle d'émission odorante : Application à des effluents liquides reconstitués contenant des acides gras volatils ou du sulfure d'hydrogène

Thèse de l'Université de Montpellier II, soutenue le 1er avril 2009 à Alès

Nom du directeur de thèse : J.M. GUILLOT
Intitulé de la formation doctorale : Sciences des Procédés et des Aliments
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Les odeurs d’origine industrielle ont souvent un caractère désagréable et sont vite perçues par le nez qui est un capteur très sensible puisque l’odeur est détectée pour des composés à teneurs faibles ou très faibles. Si la nuisance peut être diminuée par une réduction des rejets industriels ou des activités émettrices, il est nécessaire de mieux cerner la relation entre composés chimiques et odeur perçue (du point de vue qualitatif mais surtout quantitatif).Certaines familles de composés odorants (composés soufrés, azotés, aldéhydes, cétones, acides gras volatils…) se retrouvent très fréquemment dans les effluents à l’origine de nuisances.

Pour remédier au mieux à ce problème il est nécessaire de comprendre le mécanisme des odeurs. A l’heure actuelle il est très difficile de prédire l’influence que peut avoir l’ajout d’une molécule odorante à un mélange odorant. Il peut se produire de nombreux phénomènes, la nouvelle odeur peut cacher les précédentes, elle peut s’ajouter, ou alors former une nouvelle odeur. Ceci concerne le côté qualitatif, et du point de vue intensité cet ajout peut être inhibiteur (diminuer l’intensité globale), avoir un effet de synergie (augmenter l’intensité global), ou être neutre.

Notre équipe possède un équipement très approprié pour l’étude des odeurs, et nous allons l’exploiter pour avancer dans la compréhension de celle-ci. Il s’agit d’un montage sur un Chromatographe phase gazeuse>

L’objectif est de réussir à représenter une odeur globale à partir de ses principaux composants odorants. Pour déterminer au mieux cette relation chimie/odeur nous allons travailler sur trois plans :

  • Relation composition milieu liquide/odeur
  • Relation composition gazeuse/odeur
  • Analyse des intensités grâce à un olfactomètre

Mots clés: Rejets industriels malodorants

Nicolas LECYSYN

Etude et modélisation des effets d'un impact balistique sur un réservoir suite à un acte de malveillance

 Thèse de l'Université de Provence, Aix, Marseille I, soutenue le 18 novembre 2008 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir

Thèse en français

Cyrille BRONNER

Utilisation des données opérationnelles pour l’aide à la décision en situation accidentelle
Déterminer en temps réel le scénario d’accident et intégrer de nouvelles données pour affiner le scénario.

 Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 30 juin 2008 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

A partir des données (mesures de concentration, effets sur les personnes ou les structures, …) disponibles lors de la gestion de crise : déterminer en temps réel le scénario d’accident conduisant à ces effets être en mesure d’intégrer de nouvelles données pour affiner le scénario

Lors d’un accident majeur, la difficulté réside dans le fait que la cellule de crise ne dispose souvent que d’éléments diffus pour apprécier la situation accidentelle. Or des éléments moins difficiles à interpréter sont indispensables pour pouvoir gérer au mieux la crise, en mettant notamment les dispositifs matériels ou humains adaptés. Il s’agit donc de « convertir » les éléments diffus, directement issus de l’observation ou de la mesure sur le terrain en des données directement interprétables pour les décideurs. Les situations accidentelles concernées sont les : explosions (types BLEVE, UVCE, poudres, …), les incendies de produits inflammables, la dispersion atmosphérique de produits toxiques la dispersion de produits liquides dans les cours d’eau et les sols. Le travail à réaliser s’articulera donc autour des points forts suivants :

I. Modèles d’évaluation des conséquences

Cette phase doit permettre d’identifier les paramètres importants permettant de quantifier et qualifier l’impact d’un phénomène sur son environnement (mesure des dégâts sur les structures, concentrations en gaz, liquides, …)

Les équations des modèles seront inversées de façon à retourner le problème et à accéder aux données qui sont habituellement en entrée des modèles. Cette inversion devra être réalisée de façon à pouvoir remonter à des données d’entrée différentes (ex. débit ou vitesse de vent dans le cas d’une dispersion atmosphérique) en fonction des données de sortie (ex. concentration pour un nuage de gaz toxique).

II. Recensement des données nécessaires et disponibles

Cette partie s’appuie sur le retour d’expérience et les moyens opérationnels existant à l’heure actuelle au niveau des services de secours.

Il faudra en particulier définir les classes de produits (ou les produits prioritaires), sur la base notamment du retour d’expérience pour lesquels les protocoles devront impérativement être établis.

III. « Dictionnaire des effets »

Il s’agit d’établir un catalogue d’effets physiques (toux, comportement de gaz lourd) en fonction des paramètres mesurés (concentration 10 ppm pendant 20 minutes, renseignement visuel).

Pour les 4 types d’accident, il faudra définir des seuils cibles (SEI, SEL, …) pour lesquels, les effets physiques sont connus.

De façon à pouvoir injecter l’information (concentration, seuil thermique, …) dans le modèle inversé d’évaluation des conséquences, ce catalogue devra être aussi inversé (effets physiques donnés en fonction des seuils)

IV. Méthodologie et évaluation de la méthodologie
  • définir le scénario d’accident
  • définir les données extérieures à l’accident nécessaires : en fonction des données disponibles,
  • définir le modèle qui pourra être appliqué
  • caractériser les mesures (moyens, protocoles, …) à réaliser
  • injecter l’information dans le modèle inversé
  • en déduire les « conditions initiales » de l’accident
  • évaluer les conséquences de la situation accidentelle aux lieux et temps nécessaires pour la gestion de la crise.

Mots clés  :

Thèse en français

Francis JACQUES

Validation et limites d'emploi des équipements de protection individuelle de nouvelle génération à la Brigade de sapeurs-pompiers de Paris

 Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le  24 juin 2008 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

L'évolution des règles de construction et la généralisation des matériaux de synthèse dans les aménagements des locaux d'habitation ou professionnels ont modifié les méthodes empiriques de l'attaque du feu en espace clos ou semi-confiné. Aujourd'hui, le soldat du feu doit sans cesse adapter ses moyens et ses méthodes pour rester efficace. Durement touchée par de dramatiques accidents, la Brigade s'est appuyée sur le retour d'expérience pour redéfinir les besoins opérationnels et ainsi doter ses personnels de nouvelles protections. La veste d'intervention en cuir et l'appareil respiratoire isolant (ARI) bi-bouteilles sont remplacés par des tenues d'intervention en textile et un ARI mono bouteille.

Estimant cependant que la conformité aux référentiels normatifs ne suffisait par à garantir la sécurité du porte lance lors de l'attaque du feu, la Brigade a réalisé des essais ergonomiques afin de définir les limites d'emploi des nouveaux équipements par comparaison avec celles des anciens.

Les bilans comparatifs des caractéristiques intrinsèques de poids et de perméabilité des deux types d'équipement, les durées estimées d'engagement du sapeur-pompier lors de l'attaque du feu obtenues par la simulation numérique et les mesures de l'évolution des comportements physiologiques du porte lance relevées d'abord en laboratoire puis lors de manœuvres d'extinction à la  « maison du feu », dans le cadre de la loi « Huriet », sont les principales étapes du protocole d'essais.

Ces travaux ont montré que les évolutions et les caractéristiques techniques des protections individuelles de nouvelle génération augmentent le niveau général de sécurité du porte-lance, mais l'augmentation de l'autonomie respiratoire offerte par l'ARI mono bouteille (environ 1 heure) pourrait conduire, en cas d'usage complet de sa capacité, à une fatigue intense, une déshydratation importante ou même un risque de coup de chaleur du porte-lance, dus à sa charge de travail et aux contraintes thermiques liées à l'ambiance d'un feu. A ce jour, la durée d'engagement du sapeur-pompier dans la lutte contre le feu dépend de la maîtrise et du contrôle de ses caractéristiques physiologiques et non des possibilités techniques offertes par les équipements.

Mots clés  :

 

Thèse en français

Emma HAZIZA

Contribution au développement d’une stratégie préventive des secours face à une alerte « inondation »

Thèse de l'Ecole des Mines de Paris, soutenue le 23 novembre 2007 à Nîmes
Nom du directeur de thèse : Pr. DESBORDE Michel
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie des Activités à Risques
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Fortement soumis à l’aléa pluviométrique, le territoire français se doit de se prémunir vis-à-vis de ce risque par une démarche  d’anticipation, par le développement de moyens de prévention et de prévision de l’aléa, et de réactivité efficiente dans le cadre d’une gestion d’une crise.

Durant les mois de septembre à décembre, le pourtour méditerranéen se trouve confronté, de part sa morphologie et ses caractéristiques météorologiques, à un type de risque particulier : la crue à cinétique rapide encore dénommée « crue éclair ». L’ampleur des dernières grandes crues catastrophiques qu’ait connu cette zone (Nîmes, 1988 ; Vaison la Romaine, 1992 ; Aude, 1999 ; Gard, 2002, Hérault 2003) résonnent encore au sein de la conscience collective et souligne une vulnérabilité grandissante face à des enjeux qui ne cessent d’évoluer. Ces inondations, souvent meurtrières, vont entraîner de surcroît des dommages socio-économiques considérables conduisant à de fortes paralysies dans de multiples secteurs d’activités et ainsi immobiliser l’organisation sociétale.

L’adaptation des plans existants de sécurité et d’alerte a nettement progressé ces dernières années, les refontes des procédures d’alerte et de vigilance hydrologiques et météorologiques constituant des exemples probants de cette évolution récente. Cependant, l’analyse de l’existant met en relief des perspectives d’amélioration en termes de pertinence dans l’information transmise aux acteurs de la gestion de crise, plus particulièrement en ce qui concerne l’évaluation de son ampleur. Ceci met en évidence le besoin d’évolution et surtout d’anticipation en matière de système d’alerte. Ce constat est surtout vrai en ce qui concerne les services de secours pour lesquels les outils existants restent aujourd’hui limités au dispositif réglementaire d’alerte et aux cartes de vigilance départementales éditées par Météo France.

Dans ce contexte, la méthode développée vise à rechercher et développer une stratégie préventive des secours pouvant s’appliquer à l’échelle d’un département. La zone pilote choisie pour cela est le département du Gard, particulièrement vulnérable à ce type de risque.

Principalement destiné aux services de secours, l’objectif final sera de participer à l’optimisation des interventions de la sécurité civile en s’inspirant de la philosophie existante dans d’autres domaines.

Mots clés  : Crue-éclair, inondations, système d’alerte, secours, Gard.

Thèse en français

Carole DAUTUN

Contribution à l'étude des crises de grande ampleur : Connaissance et aide à la décision pour la Sécurité Civile
 Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne, soutenue le 14 décembre 2007 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Science et Génie de l’Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Face à l’augmentation du nombre de catastrophes et de crises de type naturel, industriel ou intentionnel, les organisations gestionnaires doivent renforcer leurs pratiques afin d’augmenter leur résilience. Les objectifs de ce travail de recherche sont d’une part, améliorer la connaissance sur les situations de crise et d’autre part, développer une méthode d’aide à la décision à l’attention des acteurs de la Sécurité Civile afin d’anticiper et gérer une crise de grande ampleur.

Ce travail se compose de trois parties. La première est axée sur l’amélioration de la connaissance de ces situations en se basant à la fois sur des observations de terrains et des retours d’expérience ainsi qu’un état de l’art bibliographique.

La seconde partie propose une définition de la crise de grande ampleur et une modélisation systémique du processus conduisant à l’émergence de ces situations extrêmes.

Elle pose également les bases théoriques de la méthode de veille stratégique du territoire en s’appuyant sur deux outils d’aide à la décision que sont la méthode de décision multicritère de Saaty et les réseaux de neurones de type classifieur. Par le biais de cette méthode, les gestionnaires de crise pourront qualifier la situation en présence soit d’incident, soit d’accident majeur, soit de crise conventionnelle ou bien de crise de grande ampleur.

Enfin, la troisième partie est consacrée à l’application et la démonstration de la faisabilité des deux méthodes définies précédemment afin d’établir le potentiel de crise de dix-huit retours d’expérience.

Cette thèse, débutée en octobre 2004, est inscrite dans les problématiques développées par le Groupement d'Intérêt Scientifique d'Aide à la Gestion des crises composé de l'EMA, l'ENSOSP, l'INERIS et l'INHES.

Mots clés  : Crises de grande ampleur, Sécurité Civile, facteurs aggravants, aide à la décision, réseaux de neurones, modélisation

Thèse en français

Sandra BEGHI

Anayse des composés organiques volatils prélevés en milieu humide: développement d'une méthode d'élimination de l'humidité des échantillons gazeux

Thèse de l'Ecole Nationale Supérieure des Mines de St Etienne , soutenue le 19 novembre 2007 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.M. GUILLOT
Intitulé de la formation doctorale : Sciences et Génie de l'Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...

Virginie LARROQUE

Developpement d'une méthodologie de micro-extraction sur la phase solide pour l'analyse de composés organiques volatils dans l'air intérieur

Thèse de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour , soutenue le 17 novembre 2006 à Alès

Nom du directeur de thèse: Dr J.L. FANLO
Encadrant V. DESAUZIERS
Intitulé de la formation doctorale : Matériaux et Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

La qualité de l’air intérieur est une préoccupation relativement récente et l’amélioration des connaissances dans ce domaine nécessite une caractérisation fine de la pollution. En alternative aux méthodes d’échantillonnage classiques, la micro extraction sur phase solide a donc été étudiée pour la mesure des Composés Organiques Volatils dans cet environnement.

Malgré ses nombreux avantages, la SPME montre quelques limites pour la quantification. Une méthodologie de prélèvement à l’équilibre thermodynamique a donc été développée pour résoudre le problème des compétitions d’adsorption. Les conditions opératoires mettent en jeu une fibre PDMS/Carboxen et une extraction en mode statique dans un volume d’échantillon fixe.

Les cinétiques d’adsorption de COV modèles (hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, terpènes, composés oxygénés…) ont été tracées pour 3 volumes (250 mL, 375 mL, 1000 mL) afin de déterminer le meilleur compromis temps d’extraction/performances. Le volume retenu est 250 mL avec un temps d’équilibre de 3h. Des limites de détection de l’ordre du µg.m -3 sont atteintes en GC/MS et la quantification est possible jusqu’à 9 µmol.m -3, même pour une humidité relative de 70%. Pour mieux comprendre les mécanismes mis en jeu durant l’échantillonnage, une approche théorique basée sur la modélisation de la diffusion a été abordée. La méthode de quantification développée a ensuite été comparée à des méthodes de prélèvement « hors équilibre » qui mettent en jeu des temps d’extraction courts.

De meilleures performances sont obtenues pour la méthode « à l’équilibre » : domaines de quantification plus importants, limites de détection plus basses d’au moins un facteur 2. La conservation des fibres a finalement été étudiée pour éviter les contaminations et les pertes avant et après prélèvement. Le dispositif développé permet de conserver la fibre 2 jours avant et 3 jours après échantillonnage, sans influence de l’humidité de l’air prélevé.

La méthodologie a été appliquée avec succès à l’analyse des COV dans des salles de classes de deux écoles bâties selon des règles de construction différentes (traditionnelle et HQE). L’effet du nettoyage du sol sur les teneurs en COV dans l’air a aussi été mis en évidence

Mots clés: SPME, COV, air intérieur, adsorption, modélisation

Daas JABBOUR

Développement d'un système d'aide à la décision en cas de pollution des cours d'eau suite à un déversement accidentel de produits chimiques miscibles.

Thèse de l’Université de Provence – Aix-Marseille, soutenue le 27 janvier 2006 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Biosciences de l’Environnement, Chimie et Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Le transport de matières dangereuses est en croissance constante depuis plusieurs années, augmentant simultanément les risques de pollutions accidentelles notamment des cours d'eau. Les méthodes de protection suite à une pollution accidentelle des cours d'eau sont d'une part l'utilisation des barrages pour immobiliser la nappe et pomper le polluant, et d'autre part l'arrêt des sites des pompages d'eau potable. Cependant, l'utilisation des barrages est inefficace dans les cas où la vitesse du cours d'eau est élevée et quand le polluant est miscible à l'eau. Dans cette situation où l'efficacité des méthodes de protection est déficiente, il est important de prédire l'évolution spatiale de la nappe en fonction du temps et de la distance en aval du rejet accidentel afin d'éviter entre autre un arrêt intempestif des pompages d'eau potable ou pour l'agriculture.

Par conséquent, le but de ce projet de recherche consiste à modéliser le comportement d'un polluant dans un cours d'eau suite à une pollution accidentelle par des produits chimiques miscibles. Pour atteindre cet objectif, une maquette de rivière à petite échelle est construite afin de simuler la dispersion de polluants miscibles à l'eau. La méthodologie mise en place s'articule autour des étapes suivantes :

  • Etude de similitude entre la maquette à petite échelle et les cours d'eau à grande échelle.
  • Construction de la maquette.
  • Choix du traceur pour simuler les pollutions accidentelles.
  • Optimisation du mélange du traceur à travers la section et sur la longueur de la maquette.
  • Simulation de plusieurs scénarios de pollutions accidentelles dans la maquette.
  • Modélisation des scénarios pour proposer un modèle simple et fiable afin de prédire l'évolution de la nappe du polluant.
  • Validation du modèle par des scénarios issus de la littérature.

Finalement, le modèle sera intégré dans un outil informatique pour aider à la gestion des conséquences de l'étendue de la pollution d'un cours d'eau suite à un rejet accidentel de produits chimiques miscibles.

Mots Clés: Transport de matières dangereuses, pollution aquatique.

Thèse en français

Fleur-Marie LAVERGNE

Developpement d'une méthodologie de micro-extraction sur la phase solide pour l'analyse de composés organiques volatils dans l'air intérieur

Thèse de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour , soutenue le 17 novembre 2006 à Alès

Nom du directeur de thèse: Dr J.L. FANLO
Encadrant V. DESAUZIERS
Intitulé de la formation doctorale : Matériaux et Environnement
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...

Franck LALANNE

Etude de potentialités du lavage biologique pour le traitement d'un mélange complexe des Composés Organiques Volatils

Thèse de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour , soutenue le 11 juillet 2006 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.L. FANLO
Encadrant : L. MALHAUTIER
Intitulé de la formation doctorale : Chimie et Microbiologie de l'Eau
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

L’objectif de ce travail est d’étudier les potentialités d’une unité pilote semi-industrielle de lavage biologique pour le traitement d’un mélange complexe de Composés Organiques Volatils (COV). Son originalité réside dans la complexité du mélange traité, qui contient onze polluants de natures chimiques différentes (esters, cétones, alcool, composés aromatiques et chlorés).

Dans un premier temps, l’unité pilote a été équipée d’une colonne à garnissage. Ces essais ont montré, en terme d’élimination des composés, une amélioration de l’abattement des composés peu solubles par leur traitement en mélange avec des composés hydrophiles. En terme d’adaptation de la microflore, il a été montré que l’élimination des composés par les micro-organismes présentant des potentialités de dégradation des COV serait induite par l’accumulation de ces composés dans la phase aqueuse. L’atteinte d’une valeur seuil (70-80 mg/l eau) serait nécessaire pour amorcer la biodégradation. A l’état stationnaire, les composés transférés dans la phase aqueuse sont éliminés par la microflore. Le liquide de lavage est par conséquent régénéré avant son renvoie en tête de colonne.

De plus, la perturbation engendrée par l’augmentation de la charge polluante est transitoire, un nouvel état stationnaire se dégageant au bout d’un certain temps. Néanmoins, les limites d’utilisation du système ont été approchées : le transfert de masse gaz/liquide des composés hydrophobes et le colmatage de la colonne au bout de vingt semaines d’utilisation.

Puis, la colonne de lavage à garnissage a été remplacée par une colonne à pulvérisation. Les résultats ont montré que les pourcentages d’élimination restent globalement similaires pour chaque composé. L’utilisation de la colonne à pulvérisation affranchit le système des problèmes de colmatages. La limite d’utilisation de l’unité pilote reste le transfert de masse gaz/liquide des composés hydrophobes.

Pour optimiser ce transfert des composés hydrophobes, un tiers solvant a été utilisé en mélange avec liquide de lavage. Des essais préliminaires ont été menés sur un dispositif d’absorption en réacteur semi continu. Il a été montré une amélioration des constantes de transfert et des concentrations de saturation dans la phase liquide pour les composés aromatiques. La transposition sur le pilote semi-industriel a montré une nette amélioration des pourcentages d’abattement de ces composés.

Mots clés : Traitement de l’air, COV, Lavage biologique, Transfert de masse gaz/liquide, Biodégradation.

Laetitia MAJOLI

Elaboration, caractérisation et étude des performances de nouveaux adsorbants hydrophobes : application aux atmosphères odorantes et/ou chargées en composés organiques volatils (COV)

Thèse de l’Ecole Nationale supérieure des Mines de Saint Etienne et de l’université Jean Monnet de Saint Etienne, soutenue le 5 décembre 2005 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.M. GUILLOT
Encadrant : A. EVSTRATOV
Intitulé de la formation doctorale : Environnement et Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...

Stephane CARIOU

Contamination organique de l'air dans les environnements maitrisés: Etude du suivi analytique et optimisation des performances d'un traitement par adsorption

Thèse de l'Universitéean Monet de St Etienne , soutenue le 29 septembre 2005 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.M. GUILLOT
Intitulé de la formation doctorale : Ecole Nationale supérieure des Mines de Saint Etienne et de l’université Jean Monnet de Saint Etienne.
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...

Manuscrit Confidentiel

Sandrine BAYLE

Traitement d’effluents gazeux chargés en composés organiques volatils par oxydation biologique : approche écologique des communautés microbiennes

Thèse de l'Université Claude  Bernard Lyon I, soutenue le 30 juin 2005 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.L. FANLO
Encadrant : P. MALHAUTIER
Intitulé de la formation doctorale : Ecologie Microbienne
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...

Karin HALD

Contribution à l'étude de l'efficacité des rideaux d'eau face à une fuite de gaz industriels
Approche comparée entre la simulation 3D, les essais expérimentaux à grande échelle et en soufflerie

Thèse de l’Université Jean Monnet de Saint-Etienne, soutenue le 11 juillet 2005 à Alès
Nom du directeur de thèse : Dr. J.M. BUCHLIN & G. DUSSERRE
Intitulé de la formation doctorale : Biosciences de l’Environnement, Chimie et Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

L’atténuation des risques associés à la formation d’un nuage de gaz lourd toxique et/ou inflammable est une préoccupation majeure dans le monde industriel de la pétro-chimie et du gaz. La mitigation par rideau d’eau sur les sites industriels est une technique prometteuse compte tenu de sa simplicité et de sa flexibilité de mise en oeuvre. Le principe consiste à placer dans le chemin du nuage dangereux une barrière d’eau pulvérisée (rideau d’eau) qui va favoriser la dilution du polluant dans l’atmosphère et ainsi diminuer sa concentration, ce qui a pour conséquences de réduire les distances d’effet en cas d’accident. Pour répondre à la question de ses performances en tant que moyen dispersif et mettre à jour les paramètres de contrôle, un programme de recherche appliquée a été mené dans la cadre de cette thèse. Elle s’est effectée conjointement à l’Ecole des Mines d’Alès et à l’Institut von Karman avec le support de Gaz de France et de TOTAL.

La méthodologie suivie se focalise essentiellement sur la dispersion mécanique ou forcée par rideaux d’eau. Elle comporte trois grands volets:

  • Des essais “terrain” avec des buses d’aspersion de type et de dimension industriels. Ces essais assurent une approche en grande echelle. Les résultats concernent la caractérisation du nuage de gaz par des concentrations au sol. La comparaison entre des essais sans et avec rideau d’eau est effectuée.
  • “Approche laboratoire” conduite dans une galerie à vent permet de vérifier l’influence de paramètres non controllables dans les essais “terrain”. Les influences de la vitesses du vent et du rapport de la hauteur entre celle du rideau d’eau et celle du nuage de gaz est particulièrement étudiée.
  • Des simulations numériques confirment les visualisations expérimentales sur l’effet du vent sur le rideau d’eau.

Mots clés  : Mitigation, dispersion de gaz toxiques, modélisation de la dispersion

Thèse en anglais

Pierre-Alain AYRAL

Contribution à la spatialisation du modèle opérationnel de prévision des crues éclair ALHTAÏR. Approche spatiale & expérimentale.
Application au bassin versant du Gardon d'Anduze.

Thèse de l’Université de Provence, Aix, Marseille I, soutenue le 04 mars 2005 à Alès

Nom du directeur de thèse : Dr. O. THOMAS
Intitulé de la formation doctorale : Biosciences de l’Environnement, Chimie et Santé
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Le Service d'Annonce des Crues du Gard (SAC-30) a en charge la surveillance des principaux cours d'eau de son département. Pour ce faire, il dispose d'un réseau de stations de télémesures implantées aux points stratégiques de ces rivières. Le phénomène climatique dit "Cévenol", récurent sur ce territoire, entraîne un type de crue éclair, de forte intensité qui peut surprendre par sa rapidité sur les petits bassins versants (< 500 km²). C'est pour répondre au mieux à ces phénomènes que le SAC-30 développe, depuis 5 ans, un système de prévision des crues permettant une gestion spatialisée et anticipée des évènements pluvieux intenses.

Ce système de prévision des crues, ALHTAÏR, repose actuellement sur trois outils : (1) CALAMAR ® qui permet d'avoir une mesure, grâce à l'imagerie radar, de la pluie qui tombe sur chaque km 2 de la zone sous surveillance, (2) HYDROKIT ® qui est un logiciel destiné à caractériser les bassins versants, et qui génère automatiquement les temps de transfert de l'eau ruisselant sur tous les bassins versants du département, (3) un modèle de prévision pluie-débit distribué, qui intègre un module de production hortonien permettant, en tout point de la zone d'étude, de déterminer la pluie efficace, c'est-à-dire celle qui participe directement à la crue, et un module de propagation qui transfère le ruissellement à l'exutoire selon les conditions déterminées par HYDROKIT ® .

Les travaux entrepris ici ont pour objectifs d'optimiser le module de production d'ALHTAÏR. Ils visent essentiellement à réaliser une couche d'information sur la capacité d'infiltration des sols lors des épisodes pluvieux majeurs. Une double approche a ainsi été mise en place pour répondre à la problématique. Cette couche d'information est, en effet, réalisée en tenant compte des paramètres intrinsèques aux sols (mesure "in-situ" de l'infiltration) mais aussi de paramètres exogènes tels que l'occupation du sol ou la géologie (analyse spatiale à l'aide des Systèmes d'Information Géographique).

Ces deux approches ont respectivement permis de caractériser la capacité d'infiltration et d'entrevoir sa variabilité spatiale à différentes échelles afin d'établir une cartographie qualitative de cette capacité d'infiltration. Une fois ces données acquises, les paramètres du module de production d'ALHTAÏR ont été déterminés en fonction de la cartographie précédemment définie.

Enfin, cette version « spatialisée » d'ALHTAÏR a été testée sur un panel d'évènements pluvio-orageux identifiés. Afin de tenir compte des incertitudes qui pèsent sur les données de pluie (images radar) et de débit, un indice de fiabilité a été développé de façon à pouvoir interpréter de manière pertinente les évolutions entraînées par la démarche de spatialisation entreprise sur la reconstitution des hydrogrammes de crues de chacun des évènements sélectionnés.

En vue d'assurer un caractère opérationnel aux travaux développés, les incertitudes qui pèsent sur le travail effectué ont été étudiées, de même que l'extension possible de la démarche sur des bassins versants non jaugés et hors des limites de la zone pilote du bassin versant du Gardon d'Anduze.

Mots clés  : Crues éclair, prévision, SIG, capacité d'infiltration, Service d'Annonce des Crues.

Thèse part 1
Thèse part 2

Frédéric HEYMES

Traitement d’air chargé en COV hydrophobes par un procédé hybride : absorption – pervaporation

Thèse de l'Universitéean Monet de St Etienne, soutenue le 31 janvier 2005 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.L. FANLO
Encadrant : P. MANNO
Intitulé de la formation doctorale : Doctorat de l’Université de Montpellier II - Spécialité : Energétique, Génie des Procédés
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Thèse en français

François LESTREMEAU

Developpement d'une méthodologie analytique pour le dosage des composés soufrés malodorants dans différentes matrices environnementales

Thèse de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour , soutenue le 11 décembre 2003 à Alès

Nom du directeur de thèse: J.L. FANLO
Encadrant V. DESAUZIERS
Intitulé de la formation doctorale : Chimie et microbiologie de l’eau .
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Résumé à venir...