Stratégie expérimentale pour la détermination de modèles stoechio-cinétiques des réactions de dégradation thermique

Le développement d'outils de simulation de procédés thermiques à l'échelle industrielle adaptés à divers déchets ou mélange de déchets solides, implique de comprendre convenablement et de décrire les phénomènes physico-chimiques se produisant au cours du traitement de ces déchets. Les travaux présentés font partie d'un effort continu de recherches sur le développement d'une méthodologie générale visant à la détermination des paramètres cinétiques de la décomposition thermique d'un solide à partir d'un dispositif d'analyse termogravimétrique (TGA) et sous des conditions opératoires variables. Tout d'abord, une procédure d'estimation numérique est mise en place et utilise la méthode de Levenberg-Marquardt qui, à partir de mesures expérimentales thermogravimétriques, permet une identification des paramètres cinétiques. L'estimation est réalisée en minimisant un critère basé sur la somme des écarts quadratiques entre les mesures expérimentales de la variation de masse de l'échantillon solide et l'évolution simulée de cette masse. Une analyse de l'interdépendance des paramètres à estimer est réalisée par le biais du calcul des cœfficients de sensibilité relative. Une meilleure homogénéisation de ces cœfficients est obtenue en opérant une reparamétrisation des paramètres recherchés. Les applications concernent la dégradation thermique de la cellulose. Ensuite, nous présentons des techniques numériques supplémentaires permettant d'évaluer les intervalles de confiance associés aux paramètres cinétiques estimés, autrement dit, une analyse sur la qualité de l'estimation est apportée, ce qui représente une étape essentielle du travail de détermination des paramètres cinétiques d'un modèle. Dans le but d'améliorer la précision et la fiabilité des paramètres estimés, on cherche à réduire les intervalles de confiance associés à ces paramètres. Pour cela, on détermine les conditions opératoires optimales nécessaires, et plus précisément le profil de température optimal à appliquer à l'échantillon solide au cours de l'analyse thermogravimétrique. De ce point de vue, ce travail peut être vu comme une conception optimale des expériences TGA pour modéliser la cinétique de dégradation thermique d'un solide donné. Dans une dernière partie, le solide étudié est un déchet industriel qui est le carton. Toutes les applications réalisées sur la dégradation thermique de la cellulose et du carton ont montré les améliorations apportées à la procédure d'estimation des paramètres cinétiques