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Soutenance de thèse de Gisèle ABI CHAHLA

Procédés de conversion matière/énergie et méthodologie de leur intégration optimale dans un territoire

Titre anglais : Material/energy conversion processes and methodology for their optimal integration in a territory
Date de soutenance : vendredi 27 octobre 2017 à 14h00
Adresse de soutenance : 60 boulevard Saint-Michel, 75006 Paris - V334
Directeur de thèse : Assaad ZOUGHAIB

devant le jury composé de :

Mahmoud EL HALWAGI  Professeur  Texas A&M University  Rapporteur
Patricia ARLABOSSE  Maitre assistant  Ecole des Mines d'Albi-Carmaux  Rapporteur
Catherine AZZARO-PANTEL  Professeur  INP-ENSIACET  Examinateur
Romain FAREL  Ingénieur de Recherche  CEA  Examinateur
Cong-Toan TRAN  Ingénieur de Recherche  Armines  Examinateur
Assaad ZOUGHAIB  Professeur  Mines ParisTech  Examinateur

Mots clés en français : Eco-parc industriel,Intégration des procédé,Conception des procédé,Systèmes multi-agent,Ecologie industrielle,Procédé de conversion
Mots clés en anglais : Eco-Industrial Park,Process Integration,Process Design,Multi-agent systems,Industrial ecology,Reacting Conversion Systems

Résumé
L'objectif principal de ce travail de thèse est d'aider les industries géographiquement voisines à évoluer vers un éco-parc industriel. En effet, l'économie circulaire, qui est régénératrice par conception par opposition au modèle linéaire extractif dominant, prend de l'ampleur comme un de moyens pour la migration vers un paradigme de développement soutenable. De nombreux travaux ont été menés pour évaluer la faisabilité des réseaux de chauffage basés sur la récupération de chaleur industrielle et de manière similaire pour la réutilisation et le recyclage de la matière afin de proposer des options techniques pour une meilleure efficacité énergétique et de gestion de ressources que ce soit à l'échelle de procédé ou au niveau inter-sites. Cependant, les procédés de conversion créent de nouvelles opportunités de valorisation pour les flux d'énergie ou de matière, jugés non-utilisables, tel qu'ils existent, par les techniques actuelles d'intégration de procédé. En effet, en les transformant en nouveaux produits récupérables ils peuvent ainsi être réintroduits dans le cycle de production. Dans cette perspective, deux nouveaux cadres méthodologiques, pour intégrer les procédés de conversion aux problèmes d'intégration matière et énergie dans des territoires à gouvernance coopératives et non coopératives, ont été proposés dans cette thèse. L'application de méthodologies proposées conduit sur un parc industriel réaliste à démontrer des économies substantielles de coûts d'exploitation tout en améliorant l'économie circulaire du parc. Le flux non-utilisable du parc étudié est le bois déchet pour lequel trois voies de conversion ont été mis en compétition: la conversion du bois en hydrogène, en méthane et la cogénération.

Abstract
The prime objective of this doctoral work is to assist geographically neighboring industries to evolve towards becoming an eco-industrial park (EIP). Indeed, circular economy, which is regenerative by design as opposed to the prevailing extractive linear model, is gaining momentum as an answer for migrating towards a sustainable paradigm. Many literature studies were conducted to assess the feasibility of heating networks based on industrial heat recovery and similarly for material reuse and recycling aiming to propose technical options for better energy efficiency and resource use whether on the process scale or on a larger inter-sites level. However reacting conversion systems create new valorization opportunities for the energy or material streams, adjudicated as non-usable by conventional process integration techniques, through converting them into new recoverable products and thus reintroducing them back into the production cycle. In this perspective, two novel conceptual frameworks, for incorporating reacting thermodynamic conversion systems to the material and energy integration problems in both cooperative and non-cooperative schemes, were proposed in this doctoral dissertation. The application of the proposed methodological frameworks on a realistic industrial park demonstrated how to implement conversion processes in a territory that reinsert streams judged to be non-recoverable by conventional on-site and inter-site energy and material integration techniques ensuing substantial operating costs savings and enhancing the park's circular economy. The non-usable stream in the investigated park is woody biomass for which three conversion routes were challenged being the wood to hydrogen, methane production and cogeneration.

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Soutenance thèse Gisèle ABI CHAHLA 27/10/2017 - Mines Paris - PSL
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