Étude cinétique et énergétique d'un photobioréacteur. Établissement d'un modèle structuré. Applications à un écosystème clos artificiel. - Thèses Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1992

Kinetic and Energetic modelling of photobioreactors. Biochemically structured model. Applications to a closed ecological life support system.

Étude cinétique et énergétique d'un photobioréacteur. Établissement d'un modèle structuré. Applications à un écosystème clos artificiel.

Jean-François Cornet

Résumé

The growth of the cyanobacterium Spirulina (Arthrospira) platensis in different kinds of photobioreactors is analysed. First principle knowledge models, relying mainly on radiative transfer, biochemically structured balances and linear energy converters theory, are developed and validated. Results are proved generic and robust enabling to use such processes in the photosynthetic compartment of a bioregenerative life support system for space.
La modélisation du comportement des microorganismes en photobioréacteur nécessite la connaissance de phénomènes physiques et biologiques. La théorie des transferts radiatifs appliquée à un photobioréacteur permet d'obtenir des informations cinétiques et énergétiques locales, et par la suite conduit à l'obtention des vitesses spécifiques de consommation d'énergie lumineuse par les microorganismes, ainsi qu'aux bilans enthalpique et entropique. L'écriture des équations de conservation sur les différentes espèces qui constituent le carbone inorganique dissous permet d'appréhender les modifications de comportement des microorganismes, lors de limitation par le transfert de CO2 ou par la source de carbone. L'utilisation de modèles structurés biochimiquement conduit à écrire les relations de conservation des différents transporteurs d'énergie que sont l'ATP et les cofacteurs. L'analyse du couplage entre la photosynthèse, la production et l'utilisation de l'ATP par le métabolisme est alors possible, en utilisant les relations de la thermodynamique linéaire des processus irréversibles. Cette approche permet de diminuer le nombre de paramètres du modèle, et conduit à la détermination prédictive des rendements de conversion des substrats en produits. L'ensemble de cette démarche a été appliqué à la culture de la cyanobactérie Spirulina platensis, dans une large gamme de conditions limitantes et pour différents types de photoréacteurs. Les résultats obtenus permettent d'envisager des applications au niveau de l'utilisation de ce microorganisme, dans le compartiment photosynthétique d'un écosystème artificiel.
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  • HAL Id : tel-01302386 , version 1

Citer

Jean-François Cornet. Étude cinétique et énergétique d'un photobioréacteur. Établissement d'un modèle structuré. Applications à un écosystème clos artificiel.. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Paris XI Orsay, 1992. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01302386⟩
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