Intégration de la simulation de l’ingénierie des processus et de l’évaluation du cycle de vie pour la modélisation de l’impact environnemental de la filtration membranaire
Le développement des procédés de bioraffinerie nécessite des outils d’éco-conception efficaces afin de démontrer leur réel intérêt écologique tout en minimisant le temps d’acquisition des données permettant l’extrapolation industrielle. L’objet de cet article concerne un de ces outil combinant l’ing...
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|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
EDP Sciences
2025-01-01
|
| Series: | MATEC Web of Conferences |
| Online Access: | https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2025/01/matecconf_sfgp2024_02001.pdf |
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| _version_ | 1849706011834712064 |
|---|---|
| author | Hatoum Maher Fabre Jean François Albet Joel Vialle Claire Sablayrolles Caroline Pontalier Pierre Yves |
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| collection | DOAJ |
| description | Le développement des procédés de bioraffinerie nécessite des outils d’éco-conception efficaces afin de démontrer leur réel intérêt écologique tout en minimisant le temps d’acquisition des données permettant l’extrapolation industrielle. L’objet de cet article concerne un de ces outil combinant l’ingénierie des systèmes de procédés (ISP) avec la méthodologie de l’analyse de cycle de vie (ACV) afin d’optimiser un procédé ou une opération unitaire en tenant compte des performances techniques et environnementales. En effet, l’ISP ne permet pas la simulation de toutes les opérations unitaires impliquées dans les procédés de bioraffinerie, comme l’ultrafiltration. Cette étude démontre les avantages du couplage de la simulation de l’ultrafiltration avec l’ACV, en utilisant les logiciel ProsimPlus© et SimaPro©. Un modèle d’ultrafiltration a été développé dans ProsimPlus© afin de simuler l’impact des conditions opératoires sur le flux de perméat en fonction du seuil de coupure des membranes. Les paramètres de ce modèle (α et β) ont été identifiés à partir de résultats expérimentaux de filtration de composés phénoliques avec une membrane comprise entre 5 et 100 kDa, avec une validation montrant une incertitude inférieure à 25%. Ces paramètres ont été utilisés pour modéliser les performances de filtration sous différents types de colmatage, puis la simulation a permis l’évaluation environnementales de chaque condition avec SimaPro©. Les résultats indiquent que réduire l’impact environnemental nécessite de diminuer la surface de filtration. L’ACV identifie également l’étape de nettoyage comme le principal point chaud environnemental et montre qu’en présence de polarisation de concentration, l’impact de la consommation d’énergie est aussi important que celui de la surface de la membrane. |
| format | Article |
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| institution | DOAJ |
| issn | 2261-236X |
| language | English |
| publishDate | 2025-01-01 |
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| spelling | doaj-art-ead138ad399d4e499e97dfd532771e142025-08-20T03:16:19ZengEDP SciencesMATEC Web of Conferences2261-236X2025-01-014070200110.1051/matecconf/202540702001matecconf_sfgp2024_02001Intégration de la simulation de l’ingénierie des processus et de l’évaluation du cycle de vie pour la modélisation de l’impact environnemental de la filtration membranaireHatoum Maher0Fabre Jean François1Albet Joel2Vialle Claire3Sablayrolles Caroline4Pontalier Pierre Yves5Laboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELaboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELaboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELaboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELaboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELaboratoire de Chimie Agro-industrielle, LCA, Université de Toulouse, INRAELe développement des procédés de bioraffinerie nécessite des outils d’éco-conception efficaces afin de démontrer leur réel intérêt écologique tout en minimisant le temps d’acquisition des données permettant l’extrapolation industrielle. L’objet de cet article concerne un de ces outil combinant l’ingénierie des systèmes de procédés (ISP) avec la méthodologie de l’analyse de cycle de vie (ACV) afin d’optimiser un procédé ou une opération unitaire en tenant compte des performances techniques et environnementales. En effet, l’ISP ne permet pas la simulation de toutes les opérations unitaires impliquées dans les procédés de bioraffinerie, comme l’ultrafiltration. Cette étude démontre les avantages du couplage de la simulation de l’ultrafiltration avec l’ACV, en utilisant les logiciel ProsimPlus© et SimaPro©. Un modèle d’ultrafiltration a été développé dans ProsimPlus© afin de simuler l’impact des conditions opératoires sur le flux de perméat en fonction du seuil de coupure des membranes. Les paramètres de ce modèle (α et β) ont été identifiés à partir de résultats expérimentaux de filtration de composés phénoliques avec une membrane comprise entre 5 et 100 kDa, avec une validation montrant une incertitude inférieure à 25%. Ces paramètres ont été utilisés pour modéliser les performances de filtration sous différents types de colmatage, puis la simulation a permis l’évaluation environnementales de chaque condition avec SimaPro©. Les résultats indiquent que réduire l’impact environnemental nécessite de diminuer la surface de filtration. L’ACV identifie également l’étape de nettoyage comme le principal point chaud environnemental et montre qu’en présence de polarisation de concentration, l’impact de la consommation d’énergie est aussi important que celui de la surface de la membrane.https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2025/01/matecconf_sfgp2024_02001.pdf |
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