Modélisation et estimation d'une culture de Chlamydomonas reinhardtii en photobioréacteur en vue de commande pour la production d'hydrogène

par Moemen Daboussy

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés

Sous la direction de Lionel Boillereaux et de Mariana Titica.


  • Résumé

    Le travail porte sur l’analyse d’un modèle de croissance d’une culture de microalgue Chlamydomonas reinhardtii en vue de l’estimation pour la commande d’un photobioréacteur pour de la production d’hydrogène. Le modèle permet de prédire efficacement l’évolution de la culture dans des conditions menant à la production d’hydrogène et il est adapté à une stratégie d’estimation et de commande. Dans un premier temps, une étude d’identifiabilité pratique des paramètres a été menée en mettant en oeuvre les fonctions de sensibilité, afin de définir les paramètres ayant une influence prépondérante sur le modèle de croissance. Les paramètres les plus influents obtenus lors de la première étape ont été identifiés à partir d’une base de données expérimentale ; le modèle ainsi obtenu a été ensuite validé. Dans un deuxième temps, une étude d’observabilité a été menée, suivie par la mise en oeuvre d’un filtre de Kalman étendu, couplant le modèle à une mesure indirecte de biomasse, obtenue à partir des mesures en lignes disponibles, à savoir le débit et la composition du gaz (CO2 et O2) en sortie du photobioréacteur. Une validation expérimentale du capteur logiciel a été réalisée sur un photobioréacteur torique. Enfin, des perspectives de commande ont été proposées.

  • Titre traduit

    Modeling and estimation of a culture of Chlamydomonas reinhardtii in photobioreactor with the view to control the hydrogen production


  • Résumé

    This work deals with the mathematical analysis of a growth model for the culture of the microalga Chlamydomonas reinhardtii in photobioreactor, with the view to control the hydrogen production. The model is able to predict accurately the evolution of the culture therefore it is appropriate for estimation and control strategies. First, a study on the practical identifiability of the model parameters was performed by implementing the sensitivity functions in order to define the parameters that preponderantly influence the growth model. The most significant parameters obtained during the first stage have been identified on an experimental data base, and then the model has been experimentally validated. In the second phase, an observability analysis has been carried out, followed by the implementation of an extended Kalman filter, coupling the model with indirect measurement of the biomass concentration from available on-line data: flow rate and gas composition (i. E. O2 and CO2) at the outlet of the photobioreactor. An experimental validation of the software sensor was performed in a torus photobioreactor. At the end, perspective control strategies aiming to regulate the relevant variables of the process have been proposed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (158 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 137-145.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 NANT 2019
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