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  17 novembre 2018 à Alès

Nom du directeur de thèse J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale : GAIA (Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau)
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

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

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.

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:

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.

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.

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:

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

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

Jérôme NICOLLE

Développement d’une méthodologie d’analyse de composés organiques volatils en traces pour la qualification des matériaux de construction

Thèse de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour, soutenue le 13 mars 2009 à Pau

Nom du directeur de thèse : Dr. J.L. FANLO
Intitulé de la formation doctorale : Sciences Exactes et leurs Aplications
Laboratoire d’accueil : LGEI, Ecole des Mines d’Alès.

Parmi les polluants de l’air intérieur figurent les Composés Organiques Volatils (COV) dont les seuils de toxicité (ou les seuils de perception olfactive) peuvent atteindre des concentrations de l’ordre du µg.m -3. Ces polluants proviennent de l’air ambiant mais aussi des matériaux utilisés pour la construction, l’ameublement des locaux, des produits domestiques et/ou des activités qui y sont menées. Dans ce contexte, les priorités pour réduire les concentrations de COV sont de maîtriser les sources, notamment en contrôlant la qualité des matériaux de construction. Pour les matériaux neufs, le CSTB met en œuvre l’évaluation sanitaire des émissions des COV après 3 et 28 jours de conditionnement. Pour un meilleur délai de réactivité et une généralisation des audits, une méthode d’évaluation rapide est indispensable. Une méthode alternative, mieux adaptée à cette problématique que les méthodes d’échantillonnage classiques, sera donc envisagée : la micro-extraction sur phase solide (SPME). Le test sera développé afin que les résultats obtenus soient une estimation satisfaisante du protocole d’émission sur 28 jours et que son utilisation par des personnels non spécialistes soit possible.

Même si les concentrations en COV peuvent être réduites par une sélection appropriée des matériaux, elles ne peuvent pas être totalement maîtrisées. Le traitement de l’air intérieur peut alors être envisagé. La méthodologie développée précédemment pour le contrôle des émissions de COV par les matériaux neufs sera donc adaptée à l’évaluation de la filtration sur adsorbant des COV à basses teneurs

Mots clés: COV, matériaux de construction, traitement de l’air intérieur, SPME.

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

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 Confudentiel

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...

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...