Modélisation et observation des bioprocédés à membranes: application à la digestion anaérobie

155 Pages·2013·3.09 MB·French

THÈSE
préparéeencotutelleentre:
L’UNIVERSITÉ DE TLEMCEN, ALGÉRIE
Laboratoired’AutomatiquedeTlemcen
et
L’UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER 2, FRANCE
ÉcoledoctoraleSciencesdesProcédés-SciencesdesAliments
LaboratoiredeBiotechnologiedel’Environnement,Narbonne
pourobtenirlegradede
DOCTEUR ES-SCIENCES
discipline:Automatique
par
Boumediène BENYAHIA
MODÉLISATION ET OBSERVATION DES BIOPROCÉDÉS À
MEMBRANES : APPLICATION À LA DIGESTION ANAÉROBIE
Soutenuele18octobre2012devantlejury:
Mme.KHADIDJA ALLIA,
professeuràl’USTHB,Alger Rapporteur
M.ALAIN VANDE WOUWER,
professeuràl’universitédeMons Rapporteur
M.CLAUDE LOBRY,
professeurémériteàl’universitédeNice Présidentdujury
M.BOUMÉDIÈNE MOUSSA BOUDJEMAA,
professeuràl’universitédeTlemcen Examinateur
M.SAMUEL ELMALEH,
professeuràl’universitédeMontpellier2 Examinateur
M.SALIM LABIOD,
professeuràl’universitédeJijel Examinateur
M.BRAHIM CHERKI,
professeuràl’universitédeTlemcen Directeurdethèse
M.JÉRÔME HARMAND,
directeurderechercheàl’INRA,Narbonne Directeurdethèse
M.TEWFIK SARI,
professeuretdirecteurderechercheàIRSTEA,Montpellier Invité
M.JEAN-PHILIPPE STEYER,
directeurderechercheàl’INRA,Narbonne Invité

THÈSE
préparéeencotutelleentre:
L’UNIVERSITÉ DE TLEMCEN, ALGÉRIE
Laboratoired’AutomatiquedeTlemcen
et
L’UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER 2, FRANCE
ÉcoledoctoraleSciencesdesProcédés-SciencesdesAliments
LaboratoiredeBiotechnologiedel’Environnement,Narbonne
pourobtenirlegradede
DOCTEUR ES-SCIENCES
discipline:Automatique
par
Boumediène BENYAHIA
MODÉLISATION ET OBSERVATION DES BIOPROCÉDÉS À
MEMBRANES : APPLICATION À LA DIGESTION ANAÉROBIE
Soutenuele18octobre2012devantlejury:
Mme.KHADIDJA ALLIA,
professeuràl’USTHB,Alger Rapporteur
M.ALAIN VANDE WOUWER,
professeuràl’universitédeMons Rapporteur
M.CLAUDE LOBRY,
professeurémériteàl’universitédeNice Présidentdujury
M.BOUMÉDIÈNE MOUSSA BOUDJEMAA,
professeuràl’universitédeTlemcen Examinateur
M.SAMUEL ELMALEH,
professeuràl’universitédeMontpellier2 Examinateur
M.SALIM LABIOD,
professeuràl’universitédeJijel Examinateur
M.BRAHIM CHERKI,
professeuràl’universitédeTlemcen Directeurdethèse
M.JÉRÔME HARMAND,
directeurderechercheàl’INRA,Narbonne Directeurdethèse
M.TEWFIK SARI,
professeuretdirecteurderechercheàIRSTEA,Montpellier Invité
M.JEAN-PHILIPPE STEYER,
directeurderechercheàl’INRA,Narbonne Invité

Amesparentsetàtoutemafamille
AlamémoiredemonfrèreSaid
Aceuxquimesontchers

❘❡♠❡#❝✐❡♠❡♥’(
Petitehistoire
PendantlepotdesoutenancedeMagisterd’unecollègue,oùilétaitdanslejury,lorsqu’ilaquittéla
salle,ilm’aappeléetm’aditqu’onallaitintégrerunprojetinternationalavecdescollèguesdeFrance
(jeconnaissaisquelqueuns) surletraitementdeseauxusées ...Ilm’ainforméqu’on avaitbesoind’un
doctorantetqu’ilavaitpenséàmoietmêmeavaitproposémonnom!Ilm’aditqu’ilfallaitcommencer
letravaildansl’immédiatparcequel’onétaitdéjàunpeuenretard...!!Simessouvenirssontbons,je
me rappelle que je n’avais pas terminé mon pot avec mes amis et que je lui avais accompagné dans le
laboratoired’Automatique.Ilaouvertunearmoireoùilyavaitdeslivresetilm’apasséundeG.Bastin
etD.Dochain,intitulé“On-lineestimationandadaptivecontrolofbioreactors”,quejen’aipasencore
rendu jusqu’à l’écriture de ces lignes... Il m’avait demandé de le lire, en particulier les Chapitres 2, 3,
...Lui,ilacommencédéjàdejetersurplaceuncoupd’œilsurleschapitresetparler(sijemerappelle
bien) des termes “épuration, cinétiques biologiques, réactions biologiques, bactéries, modélisation des
écosystèmes, capteurs et observateurs pour les bioprocédés ...” Je me disais, c’est quoi tout ça?! Je
ne comprenais pas grande chose et parfois rien! Mais comme la plupart des doctorants débutants, je
disais:oui,oui,...jeterminaislesderniersmotsdesphrasesqu’ilavaitcommencéesquandj’étaissûr
que c’était correct!! Je me montrais motivé et avoir assimilé tout ce qu’il disait (alors qu’au fond de
moi,jenecomprenaispasgrandechose!!)...J’aiprislelivreetjeluiaidit:ok,d’accordMonsieur,je
vaisliretoutça...
Quelquesmoisaprès,ceMonsieurm’aparléd’unautreMonsieuretilm’aditqu’ilsallaientêtreà
deuxetj’allaisêtrel’Unité.Enfait,cenomde“Unité”m’aétéattribuébienaprès,quanduntroisième
Monsieurnousarejointetmel’adonné!Finalement,ilsétaienttroisMessieursetj’étaisl’Unité.Maisen
réalité,jen’étaisjamaisl’Unité’seul’...CestroisMessieursetMoi,noustravaillionstoujoursensemble,
ilsm’aidaientetmeguidaientdanslebonsens.Lesréactionsentrenousavaientdescinétiquesavecni
saturation, ni inhibition, nous avions un “fonctionnement normal”. ... Sans eux, je ne serais pas arrivé
aujourd’huiàrédigerceslignes,toutcequ’ilmeresteàrédigerdemathèse...!
Les travaux de cette thèse ont été réalisés au sein du Laboratoire d’Automatique de Tlemcen, La-
boratoiredeBiotechnologiedel’Environnement,INRA,NarbonneetMISTEAdeMontpellier,sousles
directionsdu:
– PremierMonsieurdansmonhistoire:BrahimCHERKI,professeuràl’universitédeTlemcen.Je
tiens à lui exprimer tous mes sentiments, mon profond respect et mes sincères gratitudes. Il n’a
jamais cessé de m’encourager, me conseiller, m’instruire et m’orienter afin d’arriver à mon but
scientifiqueetmoral.C’estunepersonnedistinguéeparsesqualitéstanthumainesqueprofession-
nelles, sa patience et son esprit analytique et constructif, montrés tout au long de ce travail. Sans
lui, je ne commencerais jamais ma thèse et je ne la finirais jamais, il m’a sorti pas mal de fois de
mes angoisses et m’a encouragé par ses vifs conseils quand je voyais que le chemin était encore
loinetimpossible...MerciBrahim.
– Deuxième Monsieur dans mon histoire : “Monsieur Jérôme” comme je l’ai appelé lors de notre
premier contact à Tlemcen en 2006. Jérôme HARMAND, directeur de recherche au LBE, INRA
deNarbonne,sanssonaide,sesconseils,sesencouragements(quandjeluimontraisuntravail,il
me disait toujours : super! très bien, continue comme ça! on va faire ça et ça, rédige en propre,
valorise ceci ...), ce travail n’aurait pu se terminer avec la qualité présente. Qu’il trouve ici le
témoignage de ma haute considération. Jérôme, je disais toujours de toi “Jérôme, le bon gérant”,
jeprenaisçacommeexemplepourmoi...MerciJérôme.
– TroisièmeMonsieurdansmonhistoire:TewfikSARI,professeuretdirecteurderechercheàIRS-
TEAdeMontpellier.Quepuis-jediredelui...?!Touslesmots,touteslesexpressionsnepeuvent
exprimermessentimentsetmessincèresgratitudesenverslui.Sanslui,riendemestravauxn’au-
raientpuavoirlieu...Tewfik,grâceàtoiquej’aiputerminerlestravauxdemathèseetquej’aivu
mes articles publiés. C’était un immense honneur pour moi de travailler avec quelqu’un comme
toi... Les remarques et les critiques pendant tes séances de travail m’ont été très utiles et m’ont
forgé. Tewfik, je te remercie infiniment et par-dessus tout, je te remercie aussi de ton amitié et ta
bonnehumeurpendantmesséjoursàMontpellier.
JevoudraisremercierMonsieurClaudeLOBRY,professeurémériteàl’INRIAdeSophia-Antipolis,
Nice, d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse. Je voudrais le remercier également pour ses
précieuxconseilslorsdenosrencontres.Safaçondefairedesséminairesetsesformidablesidéesm’ont
beaucoupinspiréetm’ontdonnéenviedefairedelarecherche.
Ma reconnaissance va également aux Professeurs Madame Khadidja ALLIA de l’USTHB, Alger et
MonsieurAlainVANDEWOUWERdel’universitédeMonsenBelgiqueenleurqualitéderapporteurs
de cette thèse. Je tiens à remercier sincèrement les Professeurs Boumediène MOUSSA BOUDJAMAA
de l’université de Tlemcen, Samuel ELMALEH de l’université de Montpellier 2 et Salim LABIOD de
l’université de Jijel pour avoir accepté d’examiner ma thèse. Un grand merci à Monsieur Jean-Philippe
STEYER,directeurde rechercheetdirecteurdu LBE,INRA,Narbonnequi aacceptédefaire ledépla-
cementetm’honorerparsaprésenceenrépondantànotreinvitation.Jeluiremercieaussipourm’avoir
accueillidansleLBEpendantmonstagede3moisen2009.
JeremerciebienévidemmenttoutlepersonnelduLBE-INRAetsonanciendirecteurJean-Philippe
DELGENES pour leur accueil chaleureux pendant mes stages en 2007 et 2009 et je leur dis : vous
êtes une famille formidable! Je n’oublierai jamais les bons moments passés parmi vous. A l’occasion,
j’exprime ma gratitude la plus profonde à Maxime DUMONT qui m’a donné beaucoup de son temps
précieux de thèse (pendant mon stage 2007) pour me montrer comment nourrir les bactéries dans ces
petitsmondesdebiorécateurs...àDjalalMAZOUNIquiétaitlepremierquim’aaccueiluncertainsoir
pluvieux du 12 février 2007 à la gare de Narbonne... c’est un ami formidable qui m’a beaucoup aidé et
soutenu pendant mes premiers jours à Narbonne. Bart HAEGEMAN, merci pour ta bonne humeur, ton
bonvoisinagequandnousétionslogéschez“LesGrizetis”,pourlessortiesquetunousorganisaisavec
Dimitri (dans ta limousine rouge) un peu partout dans la région d’Aude chaque fois que l’occasion se
présentait.
J’adressemessincèresremerciementsàl’équipeModemic,UMRMISTEAdeMontpellierpourson
accueilplusquechaleureuxpendantmesstagesde2010,2011et2012.Jetiensspécialementàremercier
MonsieurAlainRAPAPORTdirecteurdeMisteapoursasympathieetlestrèsenrichissantesdiscussions
quej’aieuesaveclui.JeremercieaussiMonsieurFabienCAMPILLO,directeurderechercheàModemic
poursonaideprécieuselorsdesderniersjoursdemathèse,sescommentairesetsabonnehumeur.Sans
oublier les ’supers’ assistantes et secrétaires. Je suis très reconnaissant pour leurs services formidables
en particulier : Annie ALIAGA, Monique VARLET, Cécile LOUCHE, Maria TROUCHE et Genevière
CARRIERE...vousêtesfortes!
✽
Je tiens à remercier aussi tous mes collègues à Mistea pour l’ambiance conviviale et les bons mo-
mentsquej’aipartagéaveceuxpendantmesséjoursàMontpellier,enparticulierIhabHAIDAR,Miled
ELHAJJI,RadhouaneFEKIHSALEM,LamineDIAGNEetAmineCHARFI(merciunedeuxièmefois
AminepourlesbonsmomentspartagésavectoietYounessependantnotrestageen2009àNarbonne!).
Un grand merci au professeur Denis DOCHAIN de l’université catholique de Louvain en Belgique
de m’avoir accueilli dans son laboratoire pendant une dizaine de jours en 2011, afin d’enrichir mes
connaissancesàtraverslesrichesdiscussionsquej’aieuesaveclui.KarimYADI,HamidBENSALAH
et Ali MOUSSAOUI, je vous remercie pour votre aide et pour les riches discussions que j’ai eues avec
vous.
JevoudraisremercierMonsieurNoureddineGHOUALI,recteurdel’universitédeTlemcenpourson
aideetsonsoutien.Ungrandmerciaussiàmonsieurl’ex-doyendelafacultédeTechnologieAbdelmalek
BEKKOUCHEetsonsuccesseurmonsieurAbdellatifMEGNOUNIFpourleuraideetleurcompréhen-
sion. Mes profonds remerciements vont aussi à Monsieur Abdelmadjid MEGHABBAR, ami et notre
chef de département de GEE à la faculté de Technologie de Tlemcen pour l’aide et la liberté qu’il m’a
donnéesàfinirmathèseetàassurermesenseignementsenparallèle.
Merci au personnel de la faculté de Technologie de Tlemcen et du rectorat avec qui j’ai eu des
contactspendantmathèseenparticuliers:lessecrétairesdedépartementGEEetduservicedestageàla
facultéetleservicedesrelationsextérieursaurectorat...vousêtesformidables!
Je n’aurai pas de mots suffisamment forts pour dire à quel point les amis rencontrés à la résidence
de SupAgro à Montpellier m’ont été indispensables. Ils étaient pour moi une seconde famille, j’ai vécu
avec eux des moments inoubliables. Je cite en particulier Ali SASSI, Khader KHADRAOUI, Omar,
RadhiaBOUCHAKOUR,...UngrandmerciàHelimaYACOUBI(Alloute),AmelBARKOUTIetWis-
sem TOUMI ADJIMI : vous m’avez bien aidé et vous avez beaucoup fait pour moi! Je serai toujours
reconnaissant.ToujoursàlarésidencedeSupAgro,ilyaunepersonnequejenetrouvepascommentex-
primertoutemagratitudeenverselle:RandaCHAIEB,quepourrai-jedired’elle?!Ellem’étaittoujours
indispensable,ellem’abeaucoupaidéetm’arendupleindeservices.Sesconseilsprécieuxetjudicieux
m’ontététrèsutiles.C’estunebonneamieauvraisensdumot,jel’estimebeaucoup...Jelaremerciedu
fonddemoncœur.
Jesouhaiteexprimermagratitudeàtouslescollèguesdulaboratoired’AutomatiquedeTlemcenpour
la bonne ambiance et les sourires partagés : Boumediène YAGOUBI, Hamid BENSALAH, Choukri
BENSALAH, Amine HADJ ABDELKADER, Sofiane KHADRAOUI, Mme Mounira BENALLEL et
MmeAmelCHOUKCHOUBRAHAM’MadameCBA’commejel’appelaistoujours,quin’apascessé
demeconseilleretdemeremonterlemoralpendanttoutemathèse.Al’occasion,merciaussiàsonmari
MonsieurNoureddineCHOUKCHOUBRAHAM,sesconseilsprécieuxm’ontététrèsutiles.
Jenesauraisterminersansremerciertousmesenseignantsetprofspendanttoutemacarrièred’études.
Tousmesamis,merci.
Mafamille...enparticuliermesparents,lemeilleurestpourlafin!Jetiensbienévidemmentàvous
remercierduplusprofonddemoncœur.Sansvousjeneseraispascequejesuisaujourd’huietsansvous
jeneseraispasarrivéjusqu’ici.
✾