Academic literature on the topic 'Gaz de combustion – Composition chimique'

Some trees, especially browse plants are cherished by cattle, sheep and goats in the tropics. However, the browse plants have their peculiar characteristics and nutrients in them. Therefore this study was conducted to evaluate nutritive value, chemical composition and in vitro digestibility of Morinda lucida, Moringa oleifera, Ficus exasperata, Pentaclethra hirsute.s macrophylla and Palisota Samples were investigated for proximate composition, in vitro gas production characteristics, estimated organic matter digestibility (OMD%), metabolizable energy (ME, MJ/kgDM) and short chain fatty acid (SCFA, mol). Results showed that there were significant differences in proximate composition with crude protein (CP) ranging from 17.87 in Palisota hirsute to 27.20% in Moringa oleifera. The content of the neutral detergent fibre (NDF) differed significantly (P<0.05) with values ranging from 53.39 in Pentaclethra macrophylla to 60.39% in Morinda lucida. The estimated SCFA, OMD and ME were significantly (P<0.05) higher in Pentaclethra macrophylla (0.37 mol, 30.88 % and 4.65 MJ/kgDM) respectively. In conclusion, the selected plants evaluated in this study had high crude protein contents which would make them good protein supplement to poor quality feeds especially during feed scarcity without adverse effect. Certains arbres, en particulier les plantes broutées, sont appréciés par les bovins, les moutons et les chèvres sous les tropiques. Cependant, les plantes broutantes ont en elles leurs caractéristiques et leurs nutriments particuliers. Par conséquent, cette étude a été menée pour évaluer la valeur nutritive, la composition chimique et la digestibilité in vitro de Morinda lucida, Moringa oleifera, Ficus exasperata, Pentaclethra macrophylla et Palisota hirsute. Les échantillons ont été étudiés pour la composition immédiate, les caractéristiques de production de gaz in vitro, la digestibilité estimée de la matière organique. (DMO%), énergie métabolisable (EM, MJ/kgDM) et acide gras à chaîne courte (AGCC, mol). Les résultats ont montré qu'il existait des différences significatives dans la composition immédiate des protéines brutes (PB) allant de 17,87 chez Palisota hirsute à 27,20 % chez Moringa oleifera. La teneur en fibres détergentes neutres (FDN) différait significativement (P < 0,05) avec des valeurs allant de 53,39 chez Pentaclethra macrophylla à 60,39 % chez Morinda lucida. Les AGCC, DMO et EM estimés étaient significativement (P <0,05) plusélevés chez Pentaclethra macrophylla (0,37 mol, 30,88 % et 4,65 MJ/kgDM) respectivement. En conclusion, les plantes sélectionnées évaluées dans cette étude avaient des teneurs élevées en protéines brutes, ce qui en ferait un bon complément protéique aux aliments de mauvaise qualité, en particulier en cas de pénurie alimentaire, sans effet indésirable.

En Nouvelle-Calédonie, comme dans de nombreux autres pays, il n'est pas envisageable à court terme de mettre en oeuvre toutes les méthodes d'évaluation des fourrages. Par ailleurs, la valeur alimentaire des arbustes fourragers est relativement méconnue comparativement à celle des herbacées. Aussi cette étude établit-elle des équations de prédiction de quelques facteurs liés à la valeur nutritive des ligneux tropicaux récoltés sur les zones de parcours néo-calédoniens. II s'agit, d'une part de critères déterminés par les méthodes enzymatiques: dégradabilité enzymatique de la matière organique (SMO) et des matières azotées dégradées par la pronase (MApro); et, d'autre part, par la méthode in vitro: dégradabilité in vitro de la matière organique (dMOgt) et des matières azotées (MAgt) par la méthode de production des gaz. Cette étude montre notamment la difficulté de déterminer ces équations à partir de critères chimiques simples (MAT, NDF, ADF) couramment utilisés pour les espèces herbacées. Leur teneur généralement élevée en lignines, la distribution de leurs matières azotées partiellement bloquées au niveau des parois indigestibles et la présence de tanins rendent nécessaire l'emploi de critères chimiques tels qu'ADL, MAadf et MAnadf (matières azotées liées ou non à l'ADF) dans le cas des arbres et arbustes fourragers. La précision des équations est néanmoins acceptable notamment pour la dMOgt et pour la famille des Fabacées. En revanche, les équations ne sont pas applicables pour MApro (sauf pour les Fabacées).

L'élimination de la matière organique et la réduction de volume des boues peuvent être obtenues par incinération, par oxydation sous pression en milieu humide ("wet air oxidation") ou par combustion en eau supercritique ("supercritical water oxidation"). Une étude en autoclave agité a permis de comparer sur une même boue d'épuration les performances des deux techniques d'oxydation voie humide et d'oxydation supercritique, en mettant l'accent sur les sous-produits résiduels en phase liquide et la composition de la phase gaz. Les résultats obtenus montrent que l'élimination de la DCO dépend fortement de la température: l'abattement de la DCO passe de 70 % à 235 °C à 94 % à 430 °C. L'azote organique de la boue est transformé en NH4+ mais seule une élimination limitée de l'azote totale est obtenue à 430 °C. Les sous-produits résiduels dans la phase liquide sont constitués en majorité d'acides gras, d'aldéhydes et de cétones, l'acide acétique étant prédominant. Hormis le CO2, les sous-produits gazeux majeurs formés par des réactions complexes comme la pyrolyse, le réformage et la méthanation sont CO, H2 et CH4. Dans les conditions supercritiques, tous les sous-produits gazeux sont fortement oxydés. L'augmentation de la température de traitement permet d'obtenir un résidu solide de plus en plus inerte, les cendres obtenues en conditions supercritiques contenant moins de 1 % de matière organique. Les performances des deux procédés étudiés laissent envisager leur développement à moyen terme comme voies alternatives d'élimination des boues.

Effect of treating maize cobs with a combination of urea and wood ash (WA) on chemical composition, in vitro gas production, and in sacco degradability were examined in a previous study. The treatments were: (100U) =100% urea +0% wood ash, (75U25WA) = 75% urea +25% wood ash, (50U50WA) = 50% urea +50% wood ash, (25U75WA) =25 % urea + 75% wood ash and (0U0WA) = Untreated maize cobs. It was concluded in the study that, treatment 25U75WA gave better results in terms of all the parameters measured. This study aimed at determining the effect of feeding Twana sheep diets whose grain was substituted with maize cobs treated with 25%U and 75%WA on nutrient intake, digestibility, nitrogen utilization, rumen NH3, pH and performance. Tswana sheep were fed experimental diet whose maize grain was substituted with graded levels of 25U75WA in the dietary ingredients and the treatments were: 100M = 100% maize grain, 66M34C = 66% maize grain plus 34% treated maize cobs, 34M66C = 34% maize grain plus 66% treated maize cobs and 100C = 100% treated maize cobs in a 4×4 Latin Square Design (4 animals were rotated in 4 periods for all the treatments). Treatment 34M66C had crude protein intake (CPI), dry matter intake (DMI), organic matter intake (OMI) and neutral detergent fibre intake (NDFI) of 0.1334, 0.9500, 0.8921 and 0.4800 kg/d respectively (P<0.05) while the crude protein digestibility (CPD), dry matter digestibility (DMD), organic matter digestibility (OMD) and neutral detergentfibre digestibility (NDFD) were 79.57, 68.02, 66.26, and 57.8% respectively (P<0.05). All the treatments had similar (P>0.05) rumen NH3 ranging from 23.55 – 24.00 mg/ml while rumen pH were different (P<0.05) and ranged from 6.117 – 6.937 however treatment 100M had lower pH. Treatment 100M and 34M66C had average daily gain (ADG) of 0.1150 and 0.1417 kg/d, respectively (P<0.05), however, treatment 100M had lower feed conversion ratio (FCR) of 5.217 compared to 7.059 (P<0.05) for 34M66C. It was concluded that farmers should include 34M66C in the diet of Tswana sheep for optimum performance and also reduce the cost of feed. Effet du traitement des épis de maïs avec une combinaison d'urée et de cendres de bois (CB) sur la composition chimique, la production de gaz in vitro et dans la dégradabilité de SACCO ont été examinées dans une étude précédente. Les traitements étaient: (100u) = 100% urée + 0% de cendre de bois, (75U25CB) = 75% d'urée + 25% de cendres de bois, (50u50wa) = 50% d'urée + 50% de cendre de bois, (25U75CB) = 25% d'urée + 75% de cendres bois et (0U0CB) = épis de maïs non traité. Il a été conclu dans l'étude que, le traitement 25U75CB a donné de meilleurs résultats en termes de tous les paramètres mesurés. Cette étude visait à déterminer l'effet de l'alimentation des régimes de moutons Twana dont le grain a été substitué aux épis de maïs traité avec 25% U et 75% de CB sur l'apport nutritionnel, la digestibilité, l'utilisation de l'azote, le rumen NH3, la performance de la pharmacie. Les moutons de Tswana ont été nourris à une alimentation expérimentale dont le grain de maïs était substitué par des niveaux de grade de 25U75WA dans les ingrédients alimentaires et les traitements étaient les suivants: 100m = 100% de grain de maïs, 66 m34c = 66% de grain de maïs de maïs plus 34% d'épis de maïs traité, 34m66c = 34% de maïs Grain Plus 66% COBS de maïs traité et 100c = 100% cobs de maïs traités dans un design carré latin 4 × 4 (4 animaux ont été tournés en 4 périodes pour tous les traitements). Traitement 34M66C avait une consommation de protéines brutes (CPB), une consommation de matière sèche (CMS), une consommation de matière organique (CMO) et une consommation de fibres de détergents neutres de 0,1334, 0,9500, 0,8921 et 0,4800 kg / j respectivement (p <0,05) tandis que le Digestibilité des protéines brutes (DPB), digestibilité de la matière sèche (DMS), digestibilité de la matière organique (DMO) et digestibilité de fibres de détergent neutres (DFDN) étaient de 79,57, 68,02, 66,26 et 57,8% respectivement (p <0,05). Tous les traitements avaient des analgésiques similaires (p> 0,05) Rumen NH3 allant de 23,55 à 24,00 mg / ml tandis que le pH de rumen était différent (p <0,05) et allait de 6,117 - 6,937Cependant, le traitement 100M avait un pH inférieur. Traitement 100m et 34m66C avaient un gain quotidien moyen (GQM) de 0,1150 et 0,1417 kg / j, respectivement (p <0,05), cependant, le traitement 100M avait un rapport de conversion d'alimentation inférieur (CAI) de 5,217 par rapport à 7,059 (p <0,05) pour 34 m66c. Il a été conclu que les agriculteurs comprennent 34 m66c dans le régime alimentaire des moutons de Tswana pour des performances optimales et réduisent également le coût des aliments pour animaux.

Afin de réduire la quantité d’oxyde d’azote formée dans un moteur à essence, la solution proposée est la combustion stratifiée. Pour cela, le modèle multi zone est utilisé pour l’étude du processus de combustion et la formation de l’oxyde d’azote dans un moteur à allumage commandé. Il commence par l’utilisation de l’approche de Wiebe pour décrire le processus de dégagement de chaleur durant la phase de combustion. L’utilisation d’un schéma d’équilibre chimique pour le système C – H – O – N est nécessaire pour le calculer de la concentration des espèces dans les gaz d’échappement,. Ainsi, les résultats théoriques des deux types de moteurs (à charge homogène et à charge stratifiée) issus de ce modèle sont comparés avec ceux mesurés.

La biomasse est une source d’énergie potentielle permettant de limiter la dépendance aux carburants fossiles et donc réduire l’empreinte carbone des machines thermiques. La combustion de pellets est une voie de valorisation de la biomasse efficace, mais elle nécessite encore des connaissances fondamentales. La composition chimique de la biomasse en raison de sa diversité varie énormément d’une source à l’autre, pourtant cette composition joue un rôle crucial sur le processus de valorisation. L’utilisation d’un type de biomasse pour une application donnée passe donc par la caractérisation fine de la composition à travers différentes techniques. Cependant chacune des techniques induit diverses contraintes comme le coût en temps, le seuil de détection et l’utilisation de produits chimiques nocifs. Ces différents inconvénients peuvent être levés grâce à la technique de Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Cette technique permet d’identifier et quantifier les composants élémentaires de la biomasse et peut ainsi conduire à la comparaison de différents types de biomasses. De plus, l’utilisation de cette technique est applicable aux phases que traverse la biomasse au cours de sa combustion. Ceci, constitue un autre avantage de la LIBS et il est ainsi possible de mieux comprendre les voies de réaction chimiques des éléments d’intérêts comme le potassium et le sodium qui sont responsables de la génération des cendres au cours de la combustion.

Dans ce travail, la possibilité d’utiliser des coques de palmistes comme combustible de substitution au coke métallurgique qui est un combustible fossile, est menée dans un petit four métallurgique appelé cubilot. Ces déchets obtenus après extraction de l’huile de palme et de palmiste, présentent comme tout produit issu de la biomasse, un bilan nul en CO2 pendant leur combustion. L’étude montre de façon comparative, que l’emploi des coques de palmiste en lieu et place du coke métallurgique conduit aussi à la fusion de la ferraille dans le four. Pour cela, deux approches sont utilisées. La première s’appuie sur la composition élémentaire du combustible et le diagramme réticulaire du coke. Elle conduit à la détermination des bilans globaux de quantité de combustible et de chaleur requises pour la fusion d’une charge équivalente à la production horaire. La deuxième s’appuie sur un modèle de lit traversé par les gaz chauds et où l’on s’impose un fonctionnement du four pour lequel la différence des températures entre la matière et le gaz est connue le long de la colonne. On aboutit par cette approche à prédire numériquement la fusion de la ferraille par usage de coques de noix de palmiste.

The collapse of major fish stocks around the world, their failure to recover even after the cessation of fishing, and the perceived deficiencies in single species fisheries management has resulted in an intensified interest in the study of whole systems. Assessment of ecosystems is a relatively new phenomenon and represents a significant departure from the past focus on individual ecosystem components such as individual, commerciallyexploited stocks of fish and invertebrates in isolation from their physical, chemical and biological environment. A report entitled “State of the Eastern Scotian Shelf Ecosystem”was completed recently and some of its main findings form the body of this paper. The analysis focused on more than 60 data series, most extending back to at least 1970, associated with three categories of variables: biotic, abiotic and human. Biotic variables included the abundance, distribution and composition of finfish and invertebrates, phyto- and zooplankton, and marine mammals. Abiotic variables included oceanic and atmospheric data that specify ocean climate conditions. Human variables ranged from fisheries landings and revenue, activities associated with oil and gas development and contaminants. By examining temporal variations in the data, an assessment was made of the current status of the ecosystem relative to its past state.L’effondrement de stocks de poissons importants partout dans le monde, l’incapacité de ces stocks à se rétablir même après l’arrêt de toute activité de pêche et les lacunes perçues dans la gestion des pêches axées sur une espèce ont donné lieu à une hausse de l’intérêt pour les études écosystémiques. L’évaluation des écosystèmes est un domaine relativement nouveau et constitue un changement d’orientation considérable par rapport à l’importance accordée par le passé aux composantes individuelles des écosystèmes, comme les stocks de poissons et d’invertébrés particuliers exploités à des fins commerciales sans tenir compte de leur milieu physique, chimique et biologique. Un rapport intitulé « État de l’écosystème de l’est du plateau néo-écossais » a été parachevé récemment, et certaines des principales conclusions présentées dans ce rapport constituent le corps du présent document. L’analyse a porté sur trois catégories de facteurs (biotiques, abiotiques et anthropiques) dans plus de 60 jeux de données, la plupart remontant au minimum à 1970. Les variables biotiques sont notamment l’abondance et la répartition des poissons, des invertébrés, du phytoplancton, du zooplancton et des mammifères marins, ainsi que la composition de leurs communautés. Les variables abiotiques comprennent les données océaniques et atmosphériques qui permettent de comprendre le climat océanique. Les facteurs anthropiques englobent les prises de poisson, les revenus de pêche, les activités liées à la mise en valeur du pétrole et du gaz et les contaminants. L’examen des tendances temporelles dans les données a permis d’évaluer l’état actuel de l’écosystème par rapport à son état antérieur.

Forbs subsidize to nutrients pool of cattle grazing heterogeneous native land. They have sustainability potential to balance nutrients deficiency of tropical grasses that dominate unimproved grazing land. Therefore, selectively grazed forbs by cattle were evaluated with respect to their nutritive value and forage quality indices. Forbs selectively grazed were determined for their chemical composition (g/100g DM), metabolisable energy (ME, MJ/Kg DM) and in-vitro organic matter digestibility (IVOMD %) using Near Infra-Red Spectroscopy (NIRS). In vitro gas production at 24 h incubation, Organic Matter Digestibility (OMD) and Short Chain Fatty Acids (SCFA) were assessed. The Relative Feed Value (RFV) and Relative Forage Quality (RFQ) of the forbs were estimated using standard procedure. Data were analysed using descriptive statistics. Forbs selectively grazed by cattle were; Euphorbia heterophylus, Platosoma africanum, Ipomea triloba, Altherathania sessilis, Sida cordifolia, Tithonia diversifolia, Boerhavia diffusa, Sida acuta, Tridax procumbens, Talinum fruticosum, Phyllanthus amarus, Aspilla africana, Acalypa fimbriata and Euphorbia hirta. Crude Protein (CP) content ranged from 9.30% in A. sessilis to 28.69% in P. Africana. The CP values differed significantly (p<0.05) amongst the forb species. The ME ranged from 6.18 in T diversifolia to 8.99 in T procumbence while, IVOMD ranged from 48.29 in A. fimbriata to 65.67 in T. diversifolia showing that the grazed forbs differed significantly (p<0.05) from each other. OMD differed significantly (p<0.05) among the forbs while, SCFA did not differ (p>0.05). RFV and RFQ ranged from 85.63 to 66.48 and 66.48 60 217.89 in A. sessilis and T diversifolia, respectively. The findings from this study revealed forbs are enriched in nutrients, have the potential to supply requested nutrients to grazing cattle because of their great forage quality indices and high degradability. Les Forbs subventionnent le 'pool' de nutriments du bétail paissant sur des terres indigenes hétérogènes. Ils ont un potentiel de durabilité pour équilibrer les carences en nutriments des herbes tropicales qui dominent les pâturages non améliorés. Par conséquent, les plantes broutées sélectivement par les bovins ont été évaluées en fonction de leur valeur nutritive et des indices de qualité du fourrage. Les plantes broutées de manière sélective ont été déterminées pour leur composition chimique (g / 100 g MS), leur énergie métabolisable (EM, MJ / Kg MS) et leur digestibilité in vitro de la matière organique (in-vitro organicmatterdigestibility – le 'IVOMD'%) à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge (SPIR). La production de gaz in vitro à 24 h d'incubation, la digestibilité de la matière organique (DMO) et les acides gras à chaîne courte (Le Short Chain FattyAcids- le SCFA) ont été évalués. La valeur relative de l'alimentation (VRA) et la qualité relative du fourrage (QRF) des fourrages ont été estimées en utilisant la procédure standard. Les données ont été analysées à l'aide de statistiques descriptives. Forbs broutés sélectivement par le bétail étaient ;Euphorbiaheterophylus, Platosomaafricanum, Ipomeatriloba, Altherathaniasessilis, Sida cordifolia, Tithoniadiversifolia, Boerhavia diffusa, Sida acuta, Tridaxprocumbens, Talinumfruticosum, Phyllanthus amarus, Aspillaafricorbana, Acalypafimbriata et Euphorbana. La teneur en protéines brutes (CP) variait de 9.30% chez A. sessilis à 28.69% chez P. Africana. Les valeurs de CP diffèrent significativement (p <0.05) parmi les espèces interdites. Le ME variait de 6.18 dans T diversifolia à 8.99 dans T procumbence tandis que l'IVOMD variait de 48.29 dans A. fimbriata à 65.67 dans T. diversifolia montrant que les plantes broutées différaient significativement (p <0.05) les unes des autres. DMO différait significativement (p <0.05) parmi les forbs tandis quele'SCFA' ne différait pas (p> 0.05). La VRA et la QRF allaient de 85.63 à 66.48 et 66.48 60 217.89 chez A. sessilis et T diversifolia, respectivement. Les résultats de cette étude ont révélé que les plantes herbacées sont enrichies en nutriments et elles ont le potentiel de fournir les nutriments requis aux bovins de pâturage en raison de leurs excellents indices de qualité fourragère et de leur haute dégradabilité.

L'allumage par étincelle des moteurs thermiques, conduisant au déclenchement de la combustion, se caractérise par différents processus qui se produisent durant de courts instants (maximum quelques millisecondes). La connaissance et la maitrise des phénomènes physico-chimiques qui interviennent sont des éléments clés permettant d'optimiser le système. Au moyen d'outils numériques, une description et une compréhension plus fine des mécanismes régissant le domaine peuvent être réalisées. Cette thèse s'inscrit dans cette problématique, et a pour objectif l'analyse de l'évolution des espèces d'un mélange stœchiométrique d'air-méthane en fonction des caractéristiques du milieu. Les travaux réalisés s'articulent suivant trois étapes principales. La première étape concerne l'implémentation d'un outil de calcul de compositions chimiques et des propriétés thermodynamiques. La méthode est basée sur la loi d'action de masse et la résolution conduite sous l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local, pour une pression ou une densité de masse donnée. Les différents termes correctifs (de Debye-Hückel et du viriel) permettant d'assimiler le gaz au fluide réel sont intégrés dans le système d'équations. La seconde étape est dédiée au développement d'un modèle 0D qui repose sur la résolution de l'équation de conservation des espèces. Cette approche permet l'étude de l'existence d'éventuels déséquilibres chimiques suivant différentes vitesses de refroidissement du milieu. La dernière étape est consacrée à la mise en place d'un modèle transitoire de couplage hydro-cinétique en 1D appliqué à l'allumage. Il est développé sur la base d'une géométrie cylindrique axisymétrique. Les résultats montrent des évolutions typiques de la température et de la propagation radiale de la pression. En fonction de ces paramètres, le comportement des espèces par rapport à l'équilibre est analysé et discuté. Les déséquilibres constatés, par le modèle de couplage pour certains choix de paramètres initiaux, ouvrent la voie au calcul direct des propriétés de base du plasma pour les travaux à venir
The spark ignition in thermal engines, leading to the initiation of combustion, is characterized by several processes that happen during short moments (maximum few milliseconds). The knowledge and control of the physicochemical phenomena involved are the key elements allowing to optimize the system. Using numerical tools, more detailed description and understanding of the mechanisms governing the medium can be investigated. This thesis is related to this topic and is focused to analyze the chemical species evolution of air-methane stoichiometric mixture according to the medium characteristics. The work is based on three main stages. The first step concerns the development of tool which allows to calculate the chemical composition and thermodynamic properties. The method is based on mass action law and the resolution under the local thermodynamic equilibrium hypothesis for a given pressure or mass density. Corrective terms (of Debye-Hückel and virial) enabling to assimilate the gas to real fluid are integrated into the system of equations. The second step is devoted to the development of the 0D model which is based on the resolution of the species conservation equation. This approach allows to study the possible presence of departures from equilibrium according to various cooling rates of the medium. The last step concerns the implementation of a 1D transient hydro-kinetic coupling model applied to ignition. It is developed on an axisymmetric cylindrical geometry. The results show typical evolutions of temperature and radial propagations of pressure. Depending on these parameters, the species behavior is analyzed and discussed in comparison to equilibrium. The departures from equilibrium of the densities highlighted for some initial choices of parameters by the coupling model open the perspectives to the direct calculation of the plasma properties

Le gaz naturel utilisé comme combustible pour les moteurs à combustion interne est une solution alternative intéressante aux carburants classiques. Le travail présenté dans cette étude traite des effets de variabilité de la composition du gaz sur la combustion dans un moteur à allumage commandé. Les composés minoritaires naturellement présents dans le gaz sont généralement des alcanes ou de l'azote ; l'effet de l'hydrogène pris comme additif est aussi étudié. La méthodologie expérimentale définie est de comparer la combustion des différents gaz sur des conditions opératoires identiques du moteur avec un niveau de turbulence équivalent. Les résultats de combustion obtenus ne transcrivent alors que l'effet direct de la composition du gaz. Dans un premier temps les résultats globaux de combustion comme la pollution et les performances sont présentés. Ensuite le déroulement de la combustion est analysé au moyen d'un modèle thermodynamique puis interprété avec un modèle phénoménologique.

Le travail présenté ici a permis le développement de méthodes pour l'analyse du dioxyde de soufre, des alcools et des acides organiques. La première méthode comprend le piégeage du SO2 dans une solution d'eau oxygénée et l'analyse par chromatographie ionique équipée d'un détecteur conductimétrique. La seconde, un prélèvement des alcools dans de l'eau pure et une analyse par chromatographie en phase gazeuse équipée d'un détecteur d'ionisation de flamme. La troisième, un prélèvement des acides organiques dans l'eau pure et une analyse de l'acide formique par chromatographie ionique, et des acides supérieurs par chromatographie gazeuse. Ces méthodes sont appliquées à la recherche de précurseurs de polluants non réglementés issus d'émissions de véhicules. Un plan d'expériences, combinant des carburants spécifiques et l'analyse des gaz d'échappement, est conduit sur un moteur CFR. Ces tests démontrent plusieurs corrélations qualitatives et quantitatives entre les composants du carburant et les polluants émis. Des précurseurs d'hydrocarbures, d'aldéhydes, de cétones, d'alcools et d'acides organiques sont ainsi découverts. Les plus importants résultats montrent que les aromatiques et le cyclohexane contribuent à l'émission du benzène, l'1-hexène et le cyclohexane à celle du 1,3 butadiène, les aromatiques à la formation de l'acide propionique et l'o-xylène à celle de l'acide butyrique
Methods for the analysis on sulfur dioxide, alcohols and organic acids have been developed. The first one includes the capture of the sulfur dioxide in a solution of oxygenated water and the analysis by ionic chromatography with a conductimetric detector. The second one includes the capture in pure water and an analysis by gas chromatography/flame ionisation detector. The third one uses the capture in pure water and the analysis of the formic acid by an ionic chromatography and of the other acids by gas chromatography. These methods have been applied in the case of vehicles' non-regulated pollutants research. An experiment design, combined specified fuels and analysis of the exhaust gazes, has been applied on a spark ignition engine. These tests proved several qualitative and quantitative correlations between the composition of the fuel and the emitted pollutants. Precursors of hydrocarbons, aldehydes, ketones, alcohols and organic acids have been found. These results show that aromatics and cyclohexane contribute for the benzene's formation, 1-hexene and cyclohexane for the 1,3 butadiene's, aromatics are the precursors of the propionic acid and o­ xylene of the butyric acid

La combustion est l'une des principales sources d'émissions particulaires (PM) et de plusieurs polluants gazeux qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine, l'environnement et le climat. Les travaux réalisés dans cette thèse visent à développer une procédure de mesure basée sur l'extinction optique pour contrôler les PM et/ou certains polluants gazeux produits par un système de combustion (e.g., moteur à combustion interne, turbine ou brûleur industriel). Ces travaux visent également à comprendre les liens qui peuvent exister entre la composition chimique et le coefficient d'extinction optique mesurés pour ces émissions. Pour réussir ce défi de mesure et éviter la complexité d'une configuration réelle de moteur, un banc de combustion modulaire a été construit dans lequel les polluants gazeux et les PM peuvent être contrôlés indépendamment. Ce dispositif expérimental a été équipé d'une version du générateur de suie miniCAST ayant la capacité de brûler des carburants liquides, permettant ainsi l'étude de l'impact de la composition chimique du carburant sur les propriétés physico-chimiques des particules de suie. Au total, 34 points de fonctionnement ont été caractérisés, balayant une large gamme de richesses globales de flamme (i.e., 0.104 - 1.673) en utilisant deux carburants différents (diesel B7 et dodecane). Les particules de suie produites par ce brûleur ont été caractérisées du point de vue des grandeurs morphologiques, des distributions de taille, des concentrations massiques, et enfin des coefficients d'extinction optique. L'ensemble de ces données ont ensuite servi à évaluer et intercomparer la fraction volumique des suies par trois méthodes différentes à savoir granulométrique (combinant la mesure de taille et la morphologie), massique, et optique.Par ailleurs, la composition chimique des produits de combustion du miniCAST a été étudiée afin de caractériser le contenu organique de la phase gazeuse et de la phase particulaire. Cette étude a été réalisée en combinant la chromatographie en phase gazeuse (GC), pour examiner les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) de faible masse dans la phase gazeuse, et la spectrométrie de masse par analyse de temps de vol d'ions secondaires (ToF-SIMS), pour caractériser les HAP cette fois-ci lourds dans les deux phases gazeuse et particulaire. Tout d'abord, cette étude a permis d'identifier les points de fonctionnement associés à la plus forte teneur en composés organiques. Par la suite, une corrélation a été observée entre la présence de ces HAP et le coefficient d'extinction optique. L'utilisation d'un catalyseur d'oxydation (catalytic stripper) sur les gaz d'échappement du brûleur a permis d'évaluer l'impact de ce traitement thermique à 350 °C sur la composition chimique des gaz d'échappement, sur les caractéristiques de taille et de morphologie des agrégats de suie, et par conséquent sur la mesure du coefficient d'extinction optique. Enfin, la mesure du coefficient d'extinction optique de PM et de polluants gazeux tels que NO, NO2 et/ou NH3 injectés d'abord séparément, puis simultanément a été réalisée pour évaluer l'interférence des polluants gazeux avec les PM et proposer une procédure permettant leur quantification simultanée.En conclusion, ce travail de thèse restitue une métrologie des émissions particulaires d'un générateur de suies du point de vue de la taille, la morphologie, la fraction volumique et le coefficient d'extinction optique, ainsi qu'une caractérisation détaillée de la composition chimique de la phase gazeuse et particulaire que ce générateur produit, et ce, sous différentes conditions opératoires. Grâce à la base de données expérimentale obtenue, ce travail de thèse propose une méthodologie de mesure et d'analyse des résultats pour le coefficient d'extinction optique et les spectres de masse ToF-SIMS pouvant être transposée à l'étude des bio-carburants ou des carburants synthétiques (e-carburants) dans un futur proche
Combustion is one of the main contributors to both particulate matter (PM) and several gaseous pollutants which may have harmful effects on human health, environment, and climate. The main goal of this PhD is to develop a measurement procedure based on optical extinction to monitor PM and/or some gaseous pollutants emissions produced by a combustion system (e.g., internal combustion engine, turbine or industrial burner). This work also aims to shed the light on the relationship between the chemical composition and the optical extinction coefficient measured for these emissions. To succeed in this measurement challenge and avoid the complexity of a real powertrain setup, a modular combustion bench has been built in which gaseous pollutants and PM can be monitored independently. This experimental setup was equipped with a version of the miniCAST soot generator that has the ability to burn liquid fuels, thus allowing the study of the impact of the chemical composition of the fuel on the physico-chemical properties of PM. A total of 34 operating points were characterized, spanning a wide range of flame overall equivalence ratio (i.e., 0.104 - 1.673) using two different fuels (diesel B7 and dodecane). The soot particles produced by this burner were characterized in terms of morphological key parameters, size distributions, mass concentrations, and optical extinction coefficients. All these data were then used to evaluate and intercompare the soot volume fraction using three different methods: granulometric (combining size measurement and morphology), mass, and optical.Furthermore, the chemical composition of the combustion products of the miniCAST was studied in order to characterize the organic content of the gas-phase and the particulate-phase. This study was carried out by combining gas chromatography (GC), to examine low mass polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the gas-phase, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS), to characterize the heavy PAHs in both the gas- and particle-phases. These experiments allowed to identified the operating points associated with the highest content of organic compounds. Then, a correlation was observed between the presence of that organic content (mostly attributed to organic PAHs) and the optical extinction coefficient. The use of an oxidation catalyst (catalytic stripper) on the burner exhaust gases allowed to evaluate the impact of this thermal treatment at 350 °C on the chemical composition of the exhaust gases, on the size and morphology characteristics of soot aggregates, and consequently on the measurement of the optical extinction coefficient. Finally, the measurement of the optical extinction coefficient for PM and gaseous pollutants such as NO, NO2 and/or NH3 injected first separately and then simultaneously was performed to evaluate the interference of gaseous pollutants with PM and to propose a procedure allowing their simultaneous control.In conclusion, this thesis provides for a soot generator's PM emissions a detailed description of soot particles sizes, morphologies, soot volume fractions and optical extinction coefficient, as well as a detailed characterization of the chemical composition of the gas- and particulate-phase produced by this generator, under different operating conditions. Thanks to the experimental database obtained, this thesis proposes a methodology of measurement and analysis for optical extinction coefficients and for ToF-SIMS mass spectra which can be transposed to the study of bio-fuels or synthetic fuels (e-fuels) in the near future

Le monde agricole québécois a actuellement la volonté de mettre en place une filière biomasse pour la production de chaleur à la ferme. Toutefois, la législation sur la qualité de l’air du Québec ne permet pas de valoriser aisément des cultures énergétiques à cette fin. Dans la littérature, le manque de facteurs d’émission en lien avec la combustion de biomasses lignocellulosiques limite l’actualisation du règlement, plutôt contraignant dans le moment, pour répondre aux besoins du milieu. Par ailleurs, la variabilité des propriétés physico-chimiques des plantes agricoles rend le dossier encore plus complexe. Le présent projet visait donc à quantifier l’influence des caractéristiques (espèce, composition chimique, date de récolte, forme, etc.) des cultures dédiées ayant le meilleur potentiel de développement au Québec sur les émissions atmosphériques (particules et gaz) lors de la combustion à la ferme. Une revue critique de la littérature a d’abord ciblé, en plus du bois (référence), quatre biomasses agricoles d’intérêt : le saule à croissance rapide, le panic érigé, le miscanthus et l’alpiste roseau. Ces cultures pérennes ont ensuite été acquises de divers producteurs selon la forme du produit (copeaux, granules ou vrac) et sa date de récolte (automne ou printemps). Au total, 12 différentes biomasses ont été brûlées dans une chaudière multi-combustible de 29 kW au Laboratoire sur les énergies en agriculture durable (LEAD) de l’Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA). Au cours de 36 essais expérimentaux (3 répétitions), les paramètres d’opération (masse du combustible, températures de la chambre, de l’effluent gazeux et de l’eau de l’échangeur de chaleur, débits des gaz et du fluide caloporteur, etc.) et les concentrations de 11 gaz (CO, CO[indice inférieur 2], CH[indice inférieur 4], N[indice inférieur 2]O, NO, NO[indice inférieur 2], NH[indice inférieur 3], SO[indice inférieur 2], HCl, H[indice inférieur 2]O et O[indice inférieur 2]) ont été mesurés en continu. Les matières particulaires ont aussi été échantillonnées pour chaque test de combustion à l’aide de la Méthode 5 de l’United States Environmental Protection Agency (USEPA). Au final, aucune des biomasses n’a respecté les valeurs limites de particules décrites par la règlementation environnementale québécoise avec le système de combustion utilisé. Des contraintes technologiques et la vaste gamme de biomasses sélectionnées ont compliqué l’ajustement des conditions optimales d’opération pour chaque combustible. Néanmoins, plusieurs tendances ont été soulevées. Le bois, étant donné ses faibles teneurs en éléments inorganiques, a produit moins de polluants que les plantes à vocation énergétique. Dans leur cas, leurs émissions particulaires et gazeuses ont généralement été proportionnelles à leurs contenus en azote, en soufre, en chlore, en métaux alcalins et en cendres. C’est ce qui explique que le lessivage causé par la fonte des neiges et subi par une culture récoltée au printemps ait entraîné une diminution importante des rejets atmosphériques. De plus, la granulation, qui permet en densifiant et en homogénéisant le produit de mieux contrôler le procédé, a engendré une baisse des composés issus d’une combustion incomplète. L’analyse de l’impact des propriétés physico-chimiques des cultures sur les émissions lors de la combustion a mené à l’établissement d’un cadre potentiel de certification de la qualité de la biomasse agricole. Un modèle de prédiction de la composition des gaz, basé sur la notion d’équilibre thermodynamique et la minimisation de l’énergie libre de Gibbs, a également été développé pour estimer rapidement les rejets de combustion de toute biomasse et ainsi faciliter son classement à l’intérieur du cadre proposé.

Du fait des nouvelles réglementations sur les émissions de polluants à l'échappement, de nouveaux procédés de combustion LTC (Low Temperature Combustion) tels que le HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) ont vu le jour. En effet, en mode HCCI, peu de particules et peu d'oxydes d'azote sont émis, mais il est nécessaire de contrôler précisément l'initiation et le déroulement de la combustion : soit par des solutions technologiques novatrices, soit par une formulation de carburant appropriée, soit par des forts taux d'EGR (Exhaust Gas Recirculation) dont la composition et la réactivité peuvent varier, soit par la combinaison des différents éléments précédents. Ce sont la formulation du carburant, la réactivité de l'EGR ainsi que la variation de sa composition qui ont fait l'objet de cette thèse.
Afin de pouvoir connaître la composition de ces gaz recyclés ainsi que l'influence des paramètres du moteur sur cette composition, une étude sur banc moteur HCCI a été réalisée. Pour pouvoir ensuite étudier l'influence de l'ajout de certaines espèces composantes des gaz brûlés sur la combustion HCCI, deux dispositifs expérimentaux ont été utilisés : un moteur HCCI et un réacteur auto-agité.
Cette thèse a ainsi pu mettre en évidence la composition des gaz brûlés en mode HCCI jusqu'alors méconnue, l'influence des paramètres du moteur ainsi que celle de la formulation du carburant sur cette composition, l'évolution de la composition au sein même du circuit de recirculation mais surtout l'importance de l'impact chimique de ces gaz recyclés sur l'initiation et le déroulement de la combustion HCCI.

La propagation de flammes turbulentes dans des milieux réactifs inhomogènes concerne un grand nombre d’applications pratiques, y compris celles qui reposent sur des cycles de combustion à volume constant. Les hétérogénéités de composition (richesse, température,dilution par des gaz brûlés, etc.) sont issues de plusieurs facteurs distincts tels que la dispersion du spray de gouttelettes de combustible et son évaporation, la topologie de l’écoulement ainsi que la présence éventuelle de gaz brûlés résiduels issus du cycle précédent. La structure des flammes partiellement prémélangées qui en résultent est significativement plus complexe que celles des flammes plus classiques de diffusion ou de prémélange. L’objectif de ce travail de thèse est donc de contribuer à l’amélioration de leur connaissance, en s’appuyant sur la génération et l’analyse de base de données de simulations numériques directes ou DNS (Direct Numerical Simulation). Celles-ci sont conduites avec le code de calcul Asphodele qui est basé sur l’approximation de faible nombre de Mach. Le combustible de référence retenu est l’iso-octane.La base de données est structurée suivant cinq paramètres qui permettent de caractériser l’écoulement turbulent ainsi que l’hétérogénéité de composition du milieu réactif. Dans un premier temps, des configurations bidimensionnelles ont été considérées en raison du coût élevé induit par la description détaillée de la cinétique chimique. L’étude des ces différents cas de calcul a permis de mettre en lumière plusieurs mécanismes fondamentaux de propagation dans les milieux hétérogènes en composition. Une réduction significative des coûts de calcula pu ensuite être obtenue grâce au développement d’un modèle chimique simplifié optimisé.Son utilisation a permis d’étendre les analyses à de
The propagation of turbulent flames in non-homogeneous reactive mixtures of reactants concerns a large number of practical applications, including those based on constant volume combustion cycles. The composition heterogeneities (equivalence ratio, temperature, dilution by burnt gases, etc.) result from several distinct factors such as the dispersion of the spray of fuel droplets and its evaporation, the flow field topology as well as the possible presence of residual burnt gases issued from the previous cycle. The resulting partially premixed flames structure is significantly more complex than the one of more conventional diffusion or premixed flames.The aim of this thesis work is therefore to contribute to the improvement of their understanding, by proceeding to the generation and analysis of a new set of direct numerical simulations (DNS) databases. The present computations are performed with the low-Mach number DNS solver Asphodele. The database is structured according to five parameters that characterize the turbulent flow as well as the composition heterogeneity of the reactive mixture. First, because of the high numerical costs induced by the detailed description of chemical kinetics, two-dimensional configurations were considered. The study of these various simulations highlights several fundamental mechanisms of flame propagation in heterogeneous mixtures. Then, a significant computational cost saving has been achieved through the development of an optimized simplified chemistry model. The use of the latter allowed to overcome the major bottleneck of high CPU costs related to chemical kinetics description and thus to extend the analysis to three-dimensional configurations. Some of the conclusions obtained previously were reinforced

L’incendie reste un des sujets redoutés par les industries, les services et autres moyens de production. Ce phénomène par définition incontrôlé dans le temps et dans l’espace est souvent responsable de perte de vies et de biens. Deux types d’agression peuvent être répertoriés en cas d’incendie l’agression thermique par suite de génération de chaleur engendrant la destruction des matériaux et l’agression liée aux fumées toxiques et/ou corrosives, capables de se répandre au-delà du foyer incendie. Pour approfondir les connaissances sur le comportement au feu de matériaux tel que les câbles électriques, cette étude consiste à mettre au point un banc expérimental par couplage Mass Loss Cone, Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier et Impacteur Basse Pression (MLC/FTIR/ELPI). Dans l’optique de caractériser simultanément les paramètres physiques de dégradation (taux de dégagement de chaleur, flux critique, chaleur effective de combustion), les gaz et suies (qualitativement et quantitativement) dans les fumée d’incendie. Après la conception du couplage MLC/FTIR/ELPI, le développement des méthodologies compatibles avec l’analyse qualitative et quantitative des gaz et des suies : la justesse, la fiabilité et la répétabilité du banc ont été démontrées avec l’éthylène vinyle acétate/Aluminium tri-hydroxyde comme matériaux de références. Le couplage MLC/FTIR/ELPI a été ensuite appliqué sur un cas réel de câble électrique non halogéné. Il est apparu comme une proposition complète pour la caractérisation du comportement au feu des matériaux et répondre à des questions de sûreté incendie et de recherche et développement
A bench-scale test combining mass loss cone, Fourier transform Infrared Spectroscopy and Electrical Low Pressure Impactor (MLC/FTIR/ELPI) was developed to enable simultaneous evaluation of the flammability parameters, the gases evolved (qualitative and quantitative evaluation) and the smoke particles (size distribution and concentration) generated by the combustion of the studied materials. This bench test is designed specifically to investigate the fire behaviour of manufactured products such as electric cables, as it is difficult to fully examine the latter with bench tests of the type thermogravimetry or pyrolysis - gas chromatography/mass spectrometry, which can only hold small quantities of sample (from µg to a few mg). After setting up the MLC/FTIR/ELPI coupling, methodologies were established for qualitative and quantitative analysis of evolved gases and smoke particles. Experimental trials conducted on ethylene vinyl acetate (EVA) and ethylene vinyl acetate/aluminium trihydroxide (EVA/ATH) as reference materials demonstrated that the bench test provides accurate, meaningful and repeatable results

L’incendie reste un des sujets redoutés par les industries, les services et autres moyens de production. Ce phénomène par définition incontrôlé dans le temps et dans l’espace est souvent responsable de perte de vies et de biens. Deux types d’agression peuvent être répertoriés en cas d’incendie l’agression thermique par suite de génération de chaleur engendrant la destruction des matériaux et l’agression liée aux fumées toxiques et/ou corrosives, capables de se répandre au-delà du foyer incendie. Pour approfondir les connaissances sur le comportement au feu de matériaux tel que les câbles électriques, cette étude consiste à mettre au point un banc expérimental par couplage Mass Loss Cone, Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier et Impacteur Basse Pression (MLC/FTIR/ELPI). Dans l’optique de caractériser simultanément les paramètres physiques de dégradation (taux de dégagement de chaleur, flux critique, chaleur effective de combustion), les gaz et suies (qualitativement et quantitativement) dans les fumée d’incendie. Après la conception du couplage MLC/FTIR/ELPI, le développement des méthodologies compatibles avec l’analyse qualitative et quantitative des gaz et des suies : la justesse, la fiabilité et la répétabilité du banc ont été démontrées avec l’éthylène vinyle acétate/Aluminium tri-hydroxyde comme matériaux de références. Le couplage MLC/FTIR/ELPI a été ensuite appliqué sur un cas réel de câble électrique non halogéné. Il est apparu comme une proposition complète pour la caractérisation du comportement au feu des matériaux et répondre à des questions de sûreté incendie et de recherche et développement
A bench-scale test combining mass loss cone, Fourier transform Infrared Spectroscopy and Electrical Low Pressure Impactor (MLC/FTIR/ELPI) was developed to enable simultaneous evaluation of the flammability parameters, the gases evolved (qualitative and quantitative evaluation) and the smoke particles (size distribution and concentration) generated by the combustion of the studied materials. This bench test is designed specifically to investigate the fire behaviour of manufactured products such as electric cables, as it is difficult to fully examine the latter with bench tests of the type thermogravimetry or pyrolysis - gas chromatography/mass spectrometry, which can only hold small quantities of sample (from µg to a few mg). After setting up the MLC/FTIR/ELPI coupling, methodologies were established for qualitative and quantitative analysis of evolved gases and smoke particles. Experimental trials conducted on ethylene vinyl acetate (EVA) and ethylene vinyl acetate/aluminium trihydroxide (EVA/ATH) as reference materials demonstrated that the bench test provides accurate, meaningful and repeatable results

La combustion en boucle chimique (CLC) est une nouvelle technologie prometteuse, qui implique la séparation inhérente du dioxyde de carbone (CO2) avec une perte minimale d'énergie. Un transporteur d'oxygène est utilisé pour le transfert de l'oxygène en continu du "réacteur air" vers le "réacteur fuel" où l'oxygène est apporté au combustible. Ainsi, le contact direct entre l'air et le combustible est évité. Le gaz résultant est riche en CO2 et n'est pas dilué avec de l'azote. Le transporteur d'oxygène réduit est ensuite transporté vers le "réacteur air" afin d'être ré-oxydé, formant ainsi une boucle chimique.Ce manuscrit présente des études conduites en utilisant une nouvelle configuration de CLC de 10 kWth construite pour étudier une large gamme de conditions opératoires. Cette unité met en oeuvre le concept des lits fluidisés interconnectés en utilisant des vannes-en-L pour contrôler le débit de solide et des siphons pour minimiser les fuites de gaz. L'hydrodynamique de la circulation de solide a été étudiée sur une maquette froide et un pilote chaud. Un modèle de la circulation du solide a ensuite été développé sur le principe du bilan de pression.L'hydrodynamique de la phase gaz dans le réacteur a été étudiée expérimentalement en utilisant la distribution des temps de séjour (DTS). Un modèle hydrodynamique a été développé sur le principe du lit fluidisé bouillonnant à deux phases. La combustion du méthane a été étudiée avec NiO/NiAl2O4 comme transporteur d'oxygène. De bonnes performances de combustion et de captage de CO2 ont été atteintes. Un modèle de réacteur a été finalement mis au point en utilisant le modèle hydrodynamique du lit fluidisé bouillonnant développé précédemment et en adaptant un schéma réactionnel à cette configuration
Chemical looping combustion (CLC) is a promising novel combustion technology involving inherent separation of carbon dioxide with minimum energy penalty. An oxygen carrier is used to continuously transfer oxygen from the air reactor to the fuel reactor where the oxygen is delivered to burn the fuel. Consequently, direct contact between the air and the fuel is prevented. The resulting flue gas is rich in CO2 without N2 dilution. The reduced oxygen carrier is then transported back to the air reactor for re-oxidation purposes, hence forming a chemical loop.This dissertation presents studies conducted on a novel 10 kWth CLC configuration built to investigate a wide range of conditions. The system employs concept of interconnected bubbling fluidized beds using L-valves to control solid flow rate and loop-seals to maximize gas tightness. Hydrodynamics of solid circulation was investigated with a cold flow prototype and a high temperature pilot plant in a wide temperature range. A solid circulation model was developed based on the experimental results using the pressure balance principle. Hydrodynamic of the gas phase in the reactors was investigated through RTD studies. A hydrodynamic model was then developed based on the two phase model of bubbling fluidized beds. Methane Combustion was experimentally studied in the pilot plant using NiO/NiAl2O4 oxygen carriers. Good combustion performances and CO2 capture efficiency were achieved. A reactor model was finally developed using the previously developed hydrodynamic model of bubbling fluidized bed and adapting a reaction scheme