Thèse soutenue

Modélisation de l'effet de l'hydrodynamique sur l'accès à la lumière : application à la croissance photosynthétique dans un réacteur de géométrie torique
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Auteur / Autrice : Laurence Pottier
Direction : Jack LegrandJérémy Pruvost
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École polytechnique de l'Université de Nantes

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La modélisation du comportement des microorganismes en photobioréacteur nécessite la connaissance des phénomènes physiques et biologiques mis en jeu. Dans le cadre de cette étude, nous avons développé un modèle totalement prédictif basé sur la théorie des transferts radiatifs pour déterminer les profils d'irradiance dans un photobioréacteur de géométrie torique à section carrée. Ce modèle a été validé sur les microalgues Chlamydomonas reinhardtii et Dunaliella salina. Les trajectoires suivies par les cellules en circulation ont aussi été déterminées par simulation numérique. L'association à la modélisation du transfert radiatif a permis de développer un modèle original pour caractériser l'influence de l'hydrodynamique sur la modification de la lumière moyenne reçue par la cellule, basée sur la distribution des temps de séjour passés suivant la profondeur de culture. Ces résultats, couplés à un modèle de croissance, nous permettent de simuler des cultures en batch et en continu, en prenant en compte l'impact de l'hydrodynamique sur l'accès à la lumière et les performances du procédé. Cette démarche a été validée par comparaison à des résultats expérimentaux obtenus lors de cultures continues d'Arthrospira platensis dans le réacteur torique. Au final, la méthode présentée ouvre de nouvelles perspectives d'optimisation des photobioréacteurs, notamment pour la mise en adéquation des conditions d'accès à la lumière avec les besoins biologiques.