Biofilm : une entrave à la production d’électricité couplée à des risques environnementaux et sanitaires

Le sujet proposé a pour objectif de modéliser la perte d’efficacité d’un échangeur de chaleur du réseau tertiaire, engendrée par ce phénomène de biofouling (encrassement par biofilm, inévitable en raison du prélèvement d’eau en milieu naturel) pour proposer des scénarios d’exploitation et d’investissement selon les situations proposées (capacité de production, caractéristique de l’environnement où le prélèvement aqueux est réalisé, etc.). Ces scénarios devront prendre en compte les contraintes environnementales et sanitaires. Des indicateurs de performance (KPIs) permettront de classer ces scénarios et de quantifier la valeur créée pour le client.

• L’enseignement porte sur la limitation de l’échange thermique en raison de la croissance biologique du biofilm. La démarche proposée est en trois temps (i) Formulation du problème, se traduisant par l’écriture du modèle décrivant les phénomènes mis en jeu, en n’oubliant pas de bien définir le système considéré, les conditions initiales et limites (ii) Réalisation de la simulation par codage et sa validation. En général un cas de référence (« Toy problem»), assez simple, est utilisé pour valider le code de simulation, les résultats calculés devant correspondre aux résultats déjà établis pour cette configuration. Cette étape permet d’avoir les ordres de grandeur des phénomènes (dérive de température, épaisseur de biofilm) et de faire une étude de sensibilité de chacun des paramètres, afin de déterminer lesquels sont critiques pour la représentation des phénomènes mis en jeu (iii) Application de la modélisation au cas d’étude industriel. En combinant les résultats de la simulation avec d’autres données techniques et économiques, il est alors possible de dimensionner des appareils, de proposer des stratégies de fonctionnement selon la localisation de la centrale en bord de mer et de fleuve tout en considérant des critères de rejets sanitaires et environnementaux.