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    Étude expérimentale et contrôle du couplage hydroélastique de bord de fuite d’un hydrofoil en régime de transition

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    The majority of anthropogenic noise in the oceans is due to commercial, military or tourist motorized navigation. In that respect, defense issues and preservation of ecosystems are matters of great concerns.Lifting surfaces such as hydrofoils, propeller blades, rudders, stabilizers and dive bars can vibrate under flow and, under certain conditions, can produce tonal noise. Reducing the vibrations and noise generated by this type of structure, which are present in the field of shipbuilding, is therefore an important issue to limit noise pollution and to improve the acoustic discretion of ships.This study, carried out at the French Naval Academy Research Institute (IRENav), highlights the hydroelastic coupling mechanism responsible of trailing edge vibrations and of lifting surface tonal noise evolving in laminar to turbulent transition regime. This experimental research was carried out in a hydrodynamic tunnel on a NACA0015 hydrofoil, for angles of incidence ranging from 0° to 12° and Reynolds numbers varying from 200,000 to 1,200,000. Advanced experimental set ups such as Time-Resolved Particle Image Velocimetry (TR-PIV), Laser Doppler Velocimetry (LDV) or laser vibrometry were used to specify the characteristics of the near-wall flow as well as the vibrational behavior of the hydrofoil depending on the incidence and the Reynolds number. The results obtained show that the tonal noise was associated with a strong coupling regime between the Tollmien-Schlichting waves developing in the boundary layer regime and a structural mode of the trailing edge of the hydrofoil, producing a vortex shedding in the wake. This work also made it possible to show that such hydroelastic coupling is conditioned by the occurrence of a boundary layer transition zone close to the trailing edge and by the existence of a trailing edge structural mode whose natural frequency is in the amplification range of Tollmien-Schlichting waves. Finally, a comparison of passive control solutions such as geometric modification of the trailing edge and forcing of boundary layer turbulence was done, considering for both their effectiveness and their impact on the hydrodynamic performances of the hydrofoil.La majorité des bruits anthropiques dans les océans sont dus à la navigation motorisée commerciale, militaire ou de tourisme. Les enjeux de défense et la préservation des écosystèmes sont au cœur de ces préoccupations.Les structures portantes telles que les hydrofoils, les pales d'hélices, les gouvernails, les stabilisateurs et les barres de plongée peuvent vibrer sous écoulement et, sous certaines conditions, produire de fortes émissions sonores au caractère tonal. Diminuer les vibrations et le bruit généré par ce type de structures, très présentes dans le domaine de la construction navale, est donc un enjeu important pour limiter la pollution sonore et améliorer la furtivité des navires.Cette étude, menée à l'Institut de Recherche de l'École Navale (IRENav), a permis de mettre en évidence le mécanisme de couplage hydroélastique responsable des vibrations de bord de fuite et du bruit tonal d'un profil portant, évoluant en régime de transition laminaire-turbulent. Ces recherches expérimentales ont été réalisées dans un tunnel hydrodynamique sur un hydrofoil de profil NACA0015, pour des angles d'incidence allant de 0° à 12° et des nombres de Reynolds variant de 200 000 à 1 200 000. Des moyens expérimentaux avancés tel que la Vélocimétrie par Image de Particules Résolue en Temps (TR-PIV), la Vélocimétrie Laser par effet Doppler (LDV) ou la vibrométrie laser ont été utilisés pour préciser les caractéristiques de l'écoulement en proche paroi ainsi que le comportement vibratoire de l'hydrofoil en fonction de l'incidence et du nombre de Reynolds. Les résultats obtenus ont permis de montrer que le bruit tonal était associé à un régime de couplage fort entre les ondes de Tollmien-Schlichting se développant dans la couche limite en régime de transition et un mode structurel de bord de fuite de l'hydrofoil, produisant un lâcher alterné de tourbillons dans le sillage. Ces travaux ont également permis de préciser qu’un tel couplage hydroélastique est conditionné d’une part, par l’occurrence d’une zone de transition de couche limite proche du bord de fuite et, d’autre part, par l’existence d’un mode structurel de bord de fuite dont la fréquence propre se situe dans la gamme d'amplification des ondes de Tollmien-Schlichting. Enfin des solutions de contrôle passif telles que la modification géométrique du bord de fuite et le forçage de la turbulence de la couche limite ont été comparées, autant du point de vue de leur efficacité que de leur impact sur les performances hydrodynamiques de l'hydrofoil

    Traitement des DNAPL dans les eaux souterraines par injection de solutions de polymères : étude expérimentale et numérique

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    The remediation of soils contaminated with DNAPL (Dense non-aqueous phase liquid) near groundwater is a crucial environmental issue due to the significance of water resources. Injection of polymer solutions into the contaminated zones has been used as a promising method for soil aquifer remediation. The existing literature lacks a comprehensive numerical and experimental examination of the non-Newtonian properties of polymer solutions used for displacing DNAPL in single or multi-layer systems. There's also an underexplored area concerning the reduction of residual DNAPL in layered systems following the primary introduction of a polymer solution. Furthermore, addressing the challenge of density-driven concerns in an unconfined system during polymer injection remains necessary. In order to evaluate the efficiency of this technology, a variety of experimental and numerical analyses has been performed. The non-Newtonian behavior of polymer solutions, along with other chemical substances including suspended particles, surfactant, salt, and alcohols in bulk and in porous media, was examined. The 1-column and 2D-tank as the experimental setups were used for displacement studies, and COMSOL Multiphycics was used for numerical analysis. To address the density-driven issue during the displacement of DNAPL a gravity-driven remediation method is evaluated in which the polymer solution is densified either by suspended barite particles or the salts. The impact of densifying the polymer solution with suspended particles or soluble salt showed that the polymer densification can improve DNAPL displacement efficiency up to 4 times. Deposition of suspended particles in porous media during densified polymer suspension injection was characterized; a reduction in permeability up to 70% was observed. For the case of injection of densified brine polymer solution, densification of polymer solution in 2D two-phase experiments could result in improvement of propagation aspect ratio (ratio of lateral to vertical radius) in the system from 0.38 to 1.2. Two-phase flow numerical simulations in porous media were employed to assess various scenarios during the displacement of DNAPL using polymer solutions. The injection of polymer solution in an unconfined domain has been analyzed experimentally and numerically in order to mimic the conditions as close as possible to a real polluted site. The performance of polymer solutions with and without surfactant on the remediation of a DNAPL-polluted multilayer system has been investigated. 2D experiments revealed that the displacement of DNAPL in multilayer zones was affected by permeability difference and density contrast of fluids in a heterogeneous soil. To minimize the residual saturation of DNAPL in the multilayer system, the efficiency of post-injection mixtures of polymer/alcohol/surfactant was evaluated. Density analysis of the samples obtained from displacement experiments in single-layer column and the multilayer 2D tank shows that the mobilization mechanism can improve the recovery efficiency from 91% (achieved by primary flushing) to 99% in 1D column and from 86% to 94% in 2D tank. This thesis provides the promising results for remediation of real polluted aquifers by DNAPL, by shedding light on the non-Newtonian properties of polymer solutions and considering the impact of density-driven flow on DNAPL displacement in both single-layer and multilayer systems.La dépollution des nappes phréatiques contaminées par les DNAPLs (en anglais, «Dense Non-Aqueous Phase Liquid ») est un enjeu environnemental crucial en raison de l'importance des ressources en eau. L'injection de solutions de polymères constitue une technique prometteuse pour le traitement de ces aquifères. La littérature existante ne dispose pas d'un examen numérique et expérimental complet des propriétés non newtoniennes des solutions polymères utilisées pour déplacer le DNAPL dans des systèmes monocouches ou multicouches. Il existe également un domaine sous-exploré relatif à la diminution du DNAPL résiduel dans les systèmes en couches suite à l'introduction primaire d'une solution de polymère. De plus, il est nécessaire de relever le défi des problèmes liés à la densité dans un système non confiné lors de l’injection de polymère. Diverses analyses expérimentales et numériques ont été effectuées afin d'évaluer l'efficacité de cette technologie. Des essais rhéologiques ont été effectués avec différents types de polymères en solution (sans et avec milieu poreux), ainsi que d'autres substances chimiques incluant les microparticules en suspension, le tensioactif, le sel (iodure de sodium) et les alcools. Une colonne 1D et un bac 2D ont été utilisés pour les études expérimentales de dépollution, et COMSOL Multiphycics a été utilisé pour l'analyse numérique. L'impact de la densification de la solution de polymère avec des particules en suspension ou du sel soluble a été évalué ; il a été démontré que la densification du polymère permet d’améliorer l'efficacité du déplacement du DNAPL jusqu'à un facteur 4. De plus, le dépôt de matières en suspension dans les milieux poreux lors de l'injection de suspension de polymère densifiée a été caractérisé ; une réduction de la perméabilité allant jusqu'à 70% a été observée. Dans le cas de l'injection de solution de polymère densifiée avec de la saumure, la densification de la solution de polymère dans des expériences bidimensionnelles à deux phases entraîne une amélioration du rapport d'aspect (ratio du rayon latéral/ rayon vertical de propagation) dans le système passant de 0,38 à 1,2. Des simulations numériques de l’écoulement diphasique en milieu poreaux ont été réalisées pour évaluer divers scénarios de déplacement des DNAPLs à l'aide de solutions de polymères. L'injection de solution de polymères dans un milieu non confiné a été étudiée expérimentalement et numériquement afin de reproduire les conditions les plus proches possibles d'un site pollué. Les performances des solutions de polymères, avec et sans tensioactif, sur la dépollution d'un système multicouche pollué par des DNAPLs ont été étudiées. Les expériences en bac 2D ont révélé que le déplacement des DNAPLs dans les zones multicouches était affecté par la différence de perméabilité et le contraste de densité des fluides dans un sol hétérogène. Par ailleurs, l'efficacité des mélanges post-injection de polymère/alcool/tensioactif a été évaluée afin de diminuer la saturation résiduelle des DNAPL en milieu hétérogène. Les analyses de la densité des échantillons obtenus à partir des expériences en colonne 1D monocouche et en bac 2D multi couche montrent que le mécanisme de mobilisation peut améliorer l'efficacité de récupération de 91% (atteint par le rinçage primaire) à 99% en colonne 1D, et de 86% à 94% en bac 2D. Cette thèse fournit des résultats prometteurs pour la réhabilitation d'aquifères réellement pollués par DNAPL, en mettant en lumière les propriétés non newtoniennes des solutions polymères et en considérant l'impact de l'écoulement basé sur la densité sur le déplacement de DNAPL dans les systèmes monocouches et multicouches

    Analyse micro-économique des mécanismes de subvention à la production d'électricité éolienne et solaire

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    The deployment of intermittent renewable energy is supported by public authorities in many countries, particularly in Europe, through production support mechanisms. Increasingly, these take the form of subsidy contracts that are awarded through competitive bidding to projects that bid the lowest amount of subsidy in an auction. These mechanisms vary over time and across jurisdictions, particularly with respect to the design of the contract that determines the subsidy paid, which can range from a fixed feed-in tariff to a system of pure feed-in premiums to more complex systems of sliding feed-in premiums. The design of these contracts has consequences on the incentives transmitted to the developers of renewable power plants, consequences on the risk borne by investors, and can sometimes open the way to strategic behavior detrimental to the objectives pursued by the public authorities. This thesis attempts to analyze these different dimensions through a microeconomic modeling of the behavior of firms subsidized to develop solar and wind power plants, using tools from contract theory and auction theory. Elements of quantification are introduced through bottom-up modeling of the electricity system and the production of wind and solar power in France.In particular, the location of power plants or technical choices (e.g., the types of wind turbines to be installed, the orientation of solar panels) depend on how exposed (or not) firms are to price signals from electricity markets. These price signals induce firms to place a higher value on projects that are likely to produce when electricity is most expensive, provided that their revenues depend on market electricity prices. This is the case with feed-in premium systems, but not with fixed feed-in tariffs. Although significant, the role of these incentives must be weighed against the increased risk to firms created by exposure to market electricity prices, which is likely to be reflected in higher risk premiums that will be factored into the bids submitted in the auction that determines the level of subsidy. Simulations of the electricity system presented in this paper show that in France in the late 2010s, the increase in risk premiums that would result from a pure feed-in premium subsidy scheme is an order of magnitude higher than the welfare gains that would result from better incentives for developers. However, some systems of sliding feed-in premiums can keep the risk for investors low while improving the incentives for developers, as long as these systems are well designed (which is not true of all systems in place in Europe today). However, the growing share of intermittent renewables in the electricity mix may change these conclusions in the longer term.Although risk limitation for investors is found to be an important issue in the design of subsidy contracts, this paper also highlights the pitfalls of trying to insure investors against the production risk of their projects (which depends, inter alia, on weather conditions): it is shown that contract designs aimed at insuring against this risk are very likely to induce strategic behavior on the part of developers that would lead to additional costs and/or inefficiencies in the development of renewable energy. This observation applies in particular to the mechanism used by France for offshore wind in the early 2010s.Le déploiement des énergies renouvelables intermittentes est soutenu par les pouvoirs publics de nombreux pays, particulièrement en Europe, via des mécanismes de subvention à la production, souvent sous la forme de contrats de subventions accordés par appels d’offres. Ces mécanismes, et en particulier le design des contrats qui déterminent la subvention versée, varient dans le temps et suivant les juridictions : ils peuvent aller d’un tarif d'achat fixe à un système de primes de marché en passant par des systèmes plus complexes de compléments de rémunération. Ce choix a des conséquences sur les incitations transmises aux développeurs de centrales renouvelables, des conséquences sur le risque supporté par les investisseurs, et peut parfois ouvrir la voie à des comportements stratégiques nuisibles aux objectifs poursuivis par les pouvoirs publics. Cette thèse s’emploie à analyser ces conséquences à travers la modélisation microéconomique du comportement des firmes subventionnées pour développer des centrales solaires et éoliennes, en mobilisant des outils de théorie des contrats et de théorie des enchères. Des éléments de quantification sont apportés par la modélisation technico-économique du système électrique et de la production d’électricité éolienne et solaire en France. Les choix de localisation des centrales ou les choix techniques (ex. : modèles des turbines éoliennes installées, orientation des panneaux solaires) dépendent notamment de la manière dont le revenu des firmes dépend (ou non) des prix des marchés de l'électricité. Si c’est le cas, comme avec un système de primes de marché mais pas avec des tarifs d’achat fixes, les firmes sont incitées à accorder une plus grande valeur aux projets susceptibles de produire au moment où l'électricité est la plus chère. Bien que significatif, le rôle de ces incitations est à mettre en regard des risques accrus que génère l’exposition aux prix de marché pour les firmes. Ces dernières exigeraient des primes de risques plus élevées en compensation au travers des appels d’offres. Des simulations présentées dans cette thèse montrent qu'en France, aujourd'hui, cette augmentation des primes de risques suite à l’adoption de primes de marché serait d'un ordre de grandeur supérieur aux gains de bien-être résultant des meilleures incitations fournies aux développeurs. Cependant, certains systèmes de complément de rémunération permettent de limiter le risque pour les firmes tout en améliorant les incitations qui leur sont fournies, à condition que ces systèmes soient bien conçus (ce qui n'est pas toujours le cas des systèmes en place en Europe aujourd'hui). La part croissante des énergies renouvelables intermittentes dans le mix électrique pourrait cependant modifier ces conclusions à plus long terme. Bien que la limitation des risques pour les investisseurs apparaisse comme un enjeu majeur du design des contrats de subventions, cette thèse met également en évidence un écueil qui consisterait à vouloir assurer les investisseurs vis-à-vis du risque lié à la production de leurs projets (qui dépend notamment des conditions météorologiques): il est montré que des contrats visant à assurer vis-à-vis de ce risque sont susceptibles d'induire des comportements stratégiques de la part des développeurs, qui entraineraient des surcoûts et/ou inefficacités dans le développement des renouvelables. Ce constat s'applique en particulier au mécanisme utilisé par la France pour l'éolien en mer au début des années 2010

    Modélisation et simulation du couplage thermo-acoustique dans les fluides complexes

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    Colloidal suspensions, the coupling between environment, microscopic structure and rheology are studied in this manuscript. This work will mainly use a theoretical point of view but will also involve experimental and numerical ap-proaches. Characterized by aggregates of particles formed thanks to to an attractive interaction potential, these suspen-sions can be subjected to an external solicitation in the form of ultrasound, shear or any other mechanical form. The aggregates respond to this solicitation by adapting their microstructure, especially in size.Moreover, this same microstructure is the elementary brick transmitting the efforts on both sides of a colloidal gel, which can be recovered by laws of scale between the microstructure and the macroscopic rheology.Therefore, we observe a strong coupling between the macroscopic scale, composed of the external environment and the rheological response, and the microscopic scale, with the microscopic structure adapting and influencing the previousscale. It is thus possible to build an industrial application tool incorporating this physical description in order to predict the effects of an external stress on a material verifying it.Les suspensions colloidales, le couplage entre l’environnement, la structure microscopique et la rhéologie sont étudiées dans ce manuscrit. Ce travail utilisera majoritairement un point de vue théorique mais fera intervenir aussi des approches expérimentales et numériques. Caractérisées par des agrégats de particules formés grâce à un potentiel d’interaction attractif, ces suspensions peuvent être soumises à une sollicitation externe sous forme d’ultrasons, de cisaillement ou tout autre forme mécanique. Les agrégats répondent à cette sollicitation en adaptant leur microstructure, notamment en taille.Par ailleurs, cette même microstructure est la brique élémentaire transmettant les efforts de part et d’autre d’un gel colloidal, ce qui peut se traduire par des lois d’échelles entre la microstructure et la rhéologie macroscopique.Par conséquent, on observe un couplage fort entre l’échelle macroscopique, composée de l’environnement extérieur et laréponse rhéologique, et l’échelle microscopique, avec la structure microscopique s’adaptant et influençant l’échelle précé-dente. C’est ainsi qu’il est possible de construire un outil d’application industriel incorporant cette description physiqueafin de prédire les effets d’une sollicitation externe sur un matériau la vérifiant

    Biodiversité et fonctionnalités de la flore lactique autochtone des produits laitiers fermentés de chèvre au Liban

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    In Lebanon, the production of traditional fermented goat milk products is carried out in a limited number of production units, with a real risk of extinction of these products and loss of their microbial resources. This thesis aims to study the biodiversity and functionalities of native lactic acid bacteria isolated from three products: Ambriss, Serdaleh and Labneh El Darff. 34 samples were collected and characterized by culture-dependent analyses and using metagenetic and metagenomic tools. Serdaleh revealed a co-dominance of L. kefiranofaciens and L. lactis, in a viable but not cultivable state. This composition is evocative of that of kefir grains, even if L. kefiranofaciens differed considering EPS producing genes. L. lactis strains possessed a plasmid with an antibiotic multi-resistance island. Labneh El Darff displayed a dominance of L. delbrueckii, probably due to the addition of Laban. The presence of zoonotic pathogens was also detected. The technological properties of 40 isolates have been studied. Acidification activity of Enterococcus, Lactococcus genera, and L. rhamnosus and P. acidilactici species was quite similar,by considering the other species. . Low apparent viscosity was observed for all isolates. Syneresis strongly varied according to the species (low for L. diolivorans but high for L. plantarum). Up to 17 aromas were produced by the isolates, including 6 volatile fatty acids, 4 alcohols, 3 ketones, 2 furans, one carbonyl compound and one ester. Their production varied according to the isolates, L. lactis LL01 and L. diolivorans LD46 being the most productive in aroma compounds. Finally, most of the isolates were resistant to gastrointestinal stress, L. kefiranofaciens and L. brevis species being the most resistant ones. Finally, most of the isolates were resistant to gastrointestinal stress, L. kefiranofaciens and L. brevis species being the most resistant ones. In conclusion, these results allowed to highlight the strains L. plantarum LP14 and LP15 that can be retained for the production of Serdaleh or Ambriss, and the strains L. diolivorans LD44 and LD45 that are good candidates for traditional Lebanese goat cheese production.Au Liban, la production de produits fermentés traditionnels à partir de lait cru de chèvre est réalisée par un petit nombre de producteurs, avec un vrai risque de disparition de ces produits et de perte de leur microflore. Cette thèse vise à étudier la biodiversité et les fonctionnalités des bactéries lactiques isolées des trois produits : Ambriss, Serdaleh et Labneh El Darff. 34 échantillons ont été collectés. Leur composition a été déterminée par des analyses culture-dépendantes et à l'aide d'outils métagénétiques et métagénomiques. Les résultats diffèrent selon les produits. Le Serdaleh révèle une codominance de L. kefiranofaciens et L. lactis qui se trouve dans un état viable mais non cultivable. Cette composition évoque celle des grains de kéfir, bien que L. kefiranofaciens se différencie par les gènes codant pour la production d'EPS. Les souches de L. lactis possèdent un plasmide portant des gènes de résistance aux antibiotiques. Le Labneh El Darff présente une dominance de L. delbrueckii, provenant probablement du Laban. Plusieurs pathogènes zoonotiques ont aussi été détectés. Les propriétés technologiques de 40 isolats ont été étudiées. L'activité acidifiante des entérocoques, lactocoques et des souches de L. rhamnosus et P. acidilactici est similaire, alors qu'elle est plus variable au sein des autres espèces. L'étude des propriétés physiques des laits fermentés montre que certaines souches conduisent à une forte fermeté (E. durans LD50, L. diolivorans LD47), tandis que d'autres génèrent des gels très cohésifs (L. paracasei LP12, L. kisonensis LKN28, L. brevis LB36, E. durans ED65). Une faible viscosité apparente a été observée pour tous les isolats. Le degré de synérèse varie beaucoup selon les espèces (faible chez L. diolivorans mais élevée chez L. plantarum). 17 composés d'arômes ont identifiés dans les cultures des souches: 6 acides gras volatils, 4 alcools, 3 cétones, 2 furanes, un composé carbonylé et un ester. Leur production diffère selon les souches, les isolats L. lactis LL01 et L. diolivorans LD46 générant les plus fortes quantités de composés d'arôme. Enfin, la plupart des isolats sont résistants au stress gastro-intestinal, les espèces L. kefiranofaciens et L. brevis étant les plus résistantes. Finalement, ces travaux ont permis de mettre en valeur les souches L. plantarum LP14 et LP15 pour être sélectionnées comme ferments pour la production de Serdaleh ou d'Ambriss, et les souches L. diolivorans LD44 et LD45 qui pourront être valorisées pour la fabrication de fromages de chèvre traditionnels Libanais

    Etablissement des marchés de l'hydrogène bas-carbone : perspectives économiques sur l'architecture de marché, la régulation et le commerce international

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    Low-carbon hydrogen is considered key element in the European energy transition. Its various possible supply pathways offer opportunities for the economically efficient development of supply, but also pose risks of economic inefficiencies if their development framework is ill-conceived. This dissertation contributes to the existing literature and policy discourse by addressing three aspects on how hydrogen supply can be developed in a targeted and economically efficient manner:The first part adds to the discourse on a suitable definition of green hydrogen. As it is argued that the production of electrolytic hydrogen comes with a trade-off between environmental integrity and economic viability, the introduction of regulation is proposed to avoid undesirable effects. It is found that the proposed regulatory solution affects hydrogen costs, CO2 emission and welfare. To avoid hindering decarbonisation or creating economic inefficiencies, policy-makers must therefore strike a careful balance between environmental and economic aspects when designing regulation. This entails balancing out strictness to ensure CO2 emission abatement and flexibility to allow electrolysers to help promote the integration of additional renewable energy. The requirements introduced by the European Commission in the Delegated Act for monthly balancing of the additional renewables installed in the same bidding zone seem to be an appropriate regulatory decision. As the trade-off is mostly dependent on the relative costs of renewable and fossil-based electricity, the need for regulatory intervention vanishes with continued declining costs for renewables, as renewable electricity is both the best economic and environmental option.The second part contributes to the thinking on how existing power market rules fail to address grid congestion, and the extent to which electrolysers could provide viable solutions. System-beneficial installation of electrolysers can help to better integrate renewables and thereby reduce grid congestion, total system costs and CO2 emissions. The lack of locational signals to incentivise system-beneficial installation in current power markets thus calls for a revision of their design. Market-based options like local flexibility markets, dynamic grid tariffs and market splitting are not generally considered viable in the short-term for reasons such as implementation complexities. However, regulatory relaxation of current unbundling rules, which allow system operators to be involved in the placement and operation of electrolysers, offer solutions that can lead to short-term economic benefits until more advanced market-based instruments become available. The possibility of granting regulatory exemptions to system operators to unlock system flexibility of electrolysers as given by regulatory sandboxes might therefore be further assessed as they can serve as a non-wire alternative to alleviate congestion.The third part focuses on developing appropriate EU import strategies and identifying suitable trading partners for clean hydrogen and ammonia. Russia's invasion of Ukraine has made security of supply a much higher priority, triggering a paradigm change in EU energy trade policy. New partnerships and investments in clean hydrogen trade should therefore be directed towards achieving not only economic and sustainability objectives, but also ensuring secure and timely supply options. As hydrogen pipeline transport offers competitive advantages to neighbouring countries of the EU, import strategies entirely based on costs pose risks of supply concentration and excessive dependencies. The findings, however, show that putting greater focus on political, economic, and social conditions of trade partners only has a moderate impact on supply costs. This supports the notion that it is worthwhile to not only look at costs when assessing potential partners.L'hydrogène bas carbone est un élément important de la transition énergétique européenne en cours. La diversité de ses option d'approvisionnement permet un développement économiquement efficace de l'offre, mais présente aussi un risque d'inefficacité économique si le cadre de développement est mal conçu. Cette thèse contribue à la littérature et aux politiques publiques existantes en abordant trois aspects d'un développement efficace économiquement et ciblé de l'offre d'hydrogène:La première partie contribue à l'analyse du cadre définissant l'hydrogène vert. L'introduction d'une réglementation dénouerait le compromis entre l'empreinte carbone et la viabilité économique de la production d'hydrogène électrolytique. Une telle réglementation affecte les coûts de l'hydrogène, les émissions de CO2 et le bien-être social. Pour éviter d'entraver la décarbonisation ou le fonctionnement des marchés, les décideurs politiques doivent donc équilibrer les aspects environnementaux et économiques lors de l'élaboration de la réglementation. Cet équilibre se joue entre la rigueur de garantir la réduction des émissions de CO2, et la flexibilité de permettre aux électrolyseurs de favoriser l'intégration d'énergies renouvelables supplémentaires. Les exigences introduites par la Commission européenne dans l'acte délégué pour l'équilibrage mensuel des énergies renouvelables supplémentaires installées dans la même zone de dépôt des offres semblent être une décision réglementaire appropriée. La nécessité d'une intervention réglementaire, qui dépend surtout des coûts relatifs des électricités d'origine renouvelable et fossile, s'estompera donc avec la baisse prévue des coûts des énergies renouvelables.La deuxième partie contribue à la réflexion sur les défaillances actuelles des marchés de l'électricité vis-à-vis des congestions du réseau, que les électrolyseurs permettraient de limiter. En effet, l'installation d'électrolyseurs opérés par les gestionnaires du réseau électrique peut améliorer l'intégration des énergies renouvelables et réduire ainsi les congestions, les coûts du système, et les émissions de CO2. L'absence d'incitation à un déploiement tenant compte des contraintes de réseaux dans les marchés actuels de l'électricité appelle donc au changement. Les approches fondées sur le marché, telles que les marchés locaux de flexibilité, les tarifs de réseau dynamiques et la scission du marché, sont souvent écartées en raison de leur complexité de mise en œuvre et de leur faible viabilité à court terme. Toutefois, l'assouplissement des règles de marché actuelles impliquerait davantage les gestionnaires de réseau dans le placement et l'exploitation des électrolyseurs, conduisant à des avantages économiques de court terme, jusqu'à l'implémentation de mécanismes de marché plus complets. Ainsi, la possibilité d'accorder par dérogation aux gestionnaires de réseau d'exploiter la flexibilité des électrolyseurs devrait donc être évaluée.La troisième partie élabore des stratégies d'import pour l'UE et identifie des partenaires commerciaux adéquats pour l'import d'hydrogène et d'ammoniac bas-carbone. L'invasion russe de l'Ukraine a souligné l'importance de la sécurité énergétique en Europe, déclenchant un changement de paradigme dans la politique extérieure de l'UE. Les nouveaux projets d'import d'hydrogène bas-carbone viseront donc à garantir un approvisionnement sûr en plus d'atteindre des objectifs économiques et environnementaux. Les pays voisins de l'UE ont un avantage naturel pour le transport d'hydrogène par pipeline. Or, une stratégies d'import entièrement basée sur les coûts présente un risque de concentration de l'offre et de dépendance excessive. Les résultats montrent toutefois qu'exiger des prérequis politiques, économiques et sociaux des partenaires commerciaux n'a qu'un impact modéré sur les coûts de l'offre. Cela confirme qu'il est primordial de ne pas s'intéresser uniquement aux coûts lors de l'évaluation des partenaires potentiels

    Dispositif Complet de Préparation d'Echantillons pour l'Analyse Multi-Omique

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    Last three decades has seen the growth of the buzz word “microbiome” which demonstrates the theatre of activity performed by a microbial community occupying a reasonably well-defined habitat (environmental or within a host animal). Studying microbiomes will help to understand the microbial community driven contribution/impact that is created by their activity. Unlike the traditional way of studying individual species, the focus here is diversified to the entire community and the contribution of individual species within this community. The three broad question that can currently be answered by available technologies are (i) who is there? (ii) what can they do? (iii) what are they doing?Two analytical technologies – mass spectrometry and next generation sequencing, has been vital for the microbiome studies and are routinely used for sequencing proteins and nucleic acids respectively. An important labour-intensive step before using these technologies is the pre-analytical sample processing. Separate workflows for metaproteomics, metagenomics or metatranscriptomics exist in order to process the microbial samples. But, an integrated system to perform sample preparation for both protein and nucleic acid sequencing is still unavailable.The current study will demonstrate novel workflows utilizing a microfluidic device named ChipFilter to perform automated and integrated sample preparation for metaproteomics and sequential nucleic acid isolation. The ChipFilter was previously developed in the laboratory to perform sample preparation for bottom-up proteomics. In the present work, I have first upgraded this technology to perform bacterial and fungal cell lysis, protein purification, proteolysis and nucleic acid isolation. Five different workflows demonstrated allow the possibility of effective sample preparation for only metaproteomics or collective meta proteogenomic. Workflows 1-3 allowed sample preparation with cell lysis, protein purification, proteolysis and peptide recovery for LC-MS/MS. While, modified lysis buffer in workflow 5 allowed increased cell lysis of Gram +ve bacteria. Workflow 4 allowed to recover nucleic acids after peptide recovery.All the required workflows to the mentioned processes have been demonstrated with standard mixtures – (1) three equal cell number consisting of E. coli, S. cerevisiae and B. subtilis; (2) twenty-one disproportionate cell number species that are representatives of the gut microbiome. Finally, validation of the metaproteomics workflow using ChipFilter was done using the mouse gut microbiome isolated from mice faeces. The comparison of ChipFilter workflow with existing workflow showed higher identification and generation of unique peptides by the ChipFilter workflow. The generated peptides contained higher missed cleavages leading to longer peptide sequences and better protein coverage. Identification of proteins from complex samples such as gut microbiome was also made possible by ChipFilter workflows with proteins identified for at least twenty species among the twenty-one considered. Processing of mice gut microbiome lysate led to an identification of 650 proteins in average from four biological replicates. In terms of nucleic acids extracted, their structural stability, mechanism behind their retention inside ChipFilter and validation by PCR was also done.In conclusion, a comprehensive sample preparation workflow utilizing the microfluidic ChipFilter was achieved for meta proteogenomics. The possibility of this workflow to automate sample preparation with potential to be easily integrated for sample collection, perform multi omics studies on same sample simultaneously and identify high peptide for microbiome studies can be very helpful to perform high-throughput microbiome studies with ease.Les trois dernières décennies ont vu l'apparition du concept de microbiome, qui désigne l'activité d'une communauté microbienne occupant un habitat bien défini (environnement ou animal hôte). L'étude des microbiomes vise à comprendre la contribution et l'impact de l'activité de la communauté microbienne. Contrairement à la méthode traditionnelle d'étude des espèces individuelles, l'accent est mis ici sur la communauté entière et la contribution des espèces individuelles au sein de cette communauté. Les trois grandes questions auxquelles les technologies disponibles permettent actuellement de répondre sont les suivantes : (i) quelles espèces sont là ? (ii) que peuvent-elles faire ? (iii) que font-elles ?Deux technologies analytiques sont couramment : la spectrométrie de masse pour les protéines et le séquençage de nouvelle génération pour les acides nucléiques. Avant d'utiliser ces technologies, le traitement pré-analytique des échantillons est une étape cruciale. Il existe des protocoles distincts pour la métaprotéomique, la métagénomique ou la métatranscriptomique afin de traiter les échantillons microbiens. Mais il n'existe toujours pas de système intégré permettant de préparer les échantillons pour ces différentes analyses.L'étude actuelle a permis de développer un protocole utilisant un dispositif microfluidique appelé ChipFilter pour effectuer une préparation automatisée et intégrée des échantillons pour la métaprotéomique et l'isolement séquentiel des acides nucléiques. Le ChipFilter a été développé précédemment dans le laboratoire pour effectuer la préparation d'échantillons pour la protéomique. Dans le présent travail, j'ai d'abord amélioré cette technologie pour effectuer la lyse de cellules bactériennes et fongiques, la purification des protéines, la protéolyse et l'isolement des acides nucléiques. Cinq différents protocoles permettent une préparation efficace des échantillons pour la métaprotéomique seule ou la méta-protéomique. Les flux de travail 1 à 3 ont permis la préparation d'échantillons avec lyse cellulaire, purification des protéines, protéolyse et récupération des peptides pour LC-MS/MS. Le tampon de lyse modifié dans le protocole 5 a permis une lyse cellulaire accrue des bactéries Gram +ve. Le protocole 4 a permis de récupérer les acides nucléiques après la récupération des peptides.Tous les protocoles ont été validés avec des mélanges standards - (1) un mélange de nombre égal de cellules de E. coli, S. cerevisiae et B. subtilis ; (2) vingt et une espèces de nombre disproportionné de cellules représentants le microbiome intestinal. Enfin, la validation du protocole métaprotéomique utilisant ChipFilter a été effectuée en utilisant le microbiome intestinal de la souris isolée à partir des fèces. La comparaison du protocole de ChipFilter avec les protocoles standards a montré une meilleure couverture du proteome avec le ChipFilter. Les peptides générés contenaient plus de sites de clivages manqués, ce qui a conduit à des séquences peptidiques plus longues et à une meilleure couverture des protéines. Nous avons identifié des protéines pour au moins 20 espèces parmi les 21 considérées. Le traitement du lysat du microbiome intestinal de la souris a conduit à l'identification de 650 protéines en moyenne à partir de quatre réplicats biologiques. En ce qui concerne les acides nucléiques extraits, leur stabilité structurelle, le mécanisme de leur rétention dans le ChipFilter et la validation par PCR ont été effectués.En conclusion, un protocole complet de préparation d'échantillons utilisant le ChipFilter a été réalisé pour la méta-protéogénomique. Ce protocole de préparation d’échantillon est automatisable, il peut être facilement intégré avec les étapes de collecte d'échantillons, et il permet d'effectuer des études multi omiques simultanément sur le même échantillon en permettant d'identifier un nombre élevé de peptides, ce qui le rend très prometteur pour des études de microbiome à haut débit

    Changement climatique, sécheresses et pollution de l'eau en Afrique subsaharienne

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    This Ph.D. focuses on three applied econometric studies on the consequences of repeated droughts on migration strategies and agricultural vulnerability, as well as the effects of water resource degradation on health in sub-Saharan Africa.The first chapter looks at the effects of repetitive droughts on internal migration in Kenya from 1989 to 2009. Since 2000, Kenya has been facing an increase in the frequency of droughts, inducing farmers and herders to migrate to adapt. Using a unique combination of exhaustive administrative censuses and satellite-based data on daily rainfalls, I use a difference-in-difference strategy, which exploits the spatial variation in the increase in droughts at the scale of sublocations. I show evidence that the increase in drought frequency triggers out-migration, mainly from rural areas where pastoralism is the main economic activity. The main contribution is the heterogeneity analysis, which shows that the migration forms differ across livelihoods. Within pastoralist systems, the results display little heterogeneity, which suggests the migration of entire households. Herders leave pastoral areas hit by several droughts and migrate towards agriculture-oriented areas with favorable rainfall conditions, which is in line with a rural-rural migration of last resort. The out-migration of agricultural systems is mainly induced by working-age individuals, who are the most educated, while the non-educated individuals are trapped in affected areas. This is in line with a strategy of income diversification.The second chapter studies the effects of mining-induced water pollution on child mortality in Africa. It uses a unique dataset of industrial mines in Africa, thanks to intensive handwork on the opening dates. We combine geo-coded information on 2,016 mines with the Demographic Health Survey (DHS) from 1986 to 2018 for 26 countries. A staggered difference-in-difference strategy exploits the variation in the opening date of mines and the relative topographic position of surrounding DHS villages. The water-induced pollution is indirectly observed, as the effects on downstream villages are compared to those upstream of a mining site before and after its opening. Being downstream of an open mine increases the 24-month mortality rate by 25 %. The increase in the 12-month mortality is observed only for children that were not exclusively breastfed and consumed plain water, which corroborates the mechanism of water pollution. The heterogeneity analysis suggests that the increase in mortality is mainly driven by the pollution of open-pit mines, in line with an intensive extractive process, and by foreign-owned only mines. The effect is not driven by a change in women's fertility, improved facilities, or the in-migration of the labor force.The third chapter investigates whether the experience of past dry events can reduce the vulnerability of rural households to short-term shocks in Nigeria. It uses satellite-based data on daily rainfall with a high spatial resolution to analyze the long-term trends of rainfall and how they interact with recent shocks. In the 1980s, rural households faced long-lasting severe droughts and had to find adaptative strategies. Since then, precipitations are becoming less frequent and more intense in the long run, which is expected to increase the likelihood of extreme events in recent years, such as the 2013 and 2015 droughts. For agricultural outcomes, I use three waves of panel household surveys from 2010 to 2016. Through a two-way fixed effect strategy, I exploit the variation in the exposure to recent droughts and show that droughts decrease crop production by 14\% and household food diversity by 1\%. The effects are attenuated for individuals in charge of the same plot during the intense dry events of the 1980s. This is suggestive evidence ( but not causal) that having a long-lasting experience under dry events on cultivated land reduces vulnerability to rainfall shocksCette thèse se compose de trois études d'économétrie appliquée sur les conséquences de la répétition des sécheresses sur les stratégies de migration et la vulnérabilité agricole, ainsi que les effets de la dégradation des ressources en eau sur la santé en Afrique subsaharienne.Le premier chapitre étudie les effets des sécheresses sur la migration interne au Kenya de 1989 à 2009. Depuis 2000, le pays est touché par une augmentation de la fréquence des sécheresses, incitant les agriculteurs et éleveurs à migrer pour s’adapter. Combinant des recensements administratifs exhaustifs avec des données satellitaires sur les pluies quotidiennes, j'utilise une stratégie de différence en différence (DiD). Les résultats montrent que l’augmentation de l’occurrence des sécheresses induit une émigration, principalement en dehors des zones rurales à dominante pastorale. La contribution principale est l'analyse de l'hétérogénéité, qui montre que la forme de la migration diffère selon l’activité économique principale. La migration en dehors des zones pastorales présente peu d’hétérogénéité, suggérant une migration des ménages entiers. Les éleveurs semblent migrer vers des zones agricoles avec des pluies favorables, ce qui suggère une migration rurale-rurale de dernier recours. La migration en dehors des systèmes agricoles est dominée par les individus les plus éduqués et en âge de travailler, tandis que ceux non éduqués restent piégés dans les zones sèches, en lien avec une stratégie de diversification des revenus.Le deuxième chapitre étudie les effets de la pollution de l'eau induite par l’exploitation minière industrielle sur la mortalité infantile en Afrique. L’article utilise des données uniques sur les mines industrielles, grâce à un travail à la main sur les dates d’ouverture. Il combine des informations géocodées sur 2016 mines avec les données d’enquêtes auprès des ménages DHS de 1986 à 2018 pour 26 pays Africains. La stratégie de DiD appliquée consiste à exploiter la variation de la date d’ouverture des mines et la position topographique des villages DHS. La pollution de l’eau est examinée indirectement, les effets sur la santé en aval étant comparés à ceux en amont de la mine, avant et après ouverture. Les résultats montrent que vivre en aval d’une mine qui a ouvert augmente la mortalité à 24 mois de 25%. La mortalité à 12 mois augmente uniquement pour les enfants non exclusivement allaités ayant consommé de l’eau, ce qui corrobore le mécanisme de pollution de l'eau. L'hétérogénéité suggère que l'effet est lié aux mines à ciel ouvert, cohérent avec une extraction intensive, et aux mines détenues par des compagnies étrangères. L'effet n'est lié ni à un changement dans la fécondité des femmes, ni à l'amélioration des infrastructures publiques ou privées, ni à l’afflux de main-d'œuvre.Le troisième chapitre s’interroge sur le rôle que joue l’expérience dans l’adaptation des ménages face aux sécheresses au Nigeria. J’utilise des données satellitaires sur les pluies quotidiennes à fine résolution spatiale pour analyser les tendances à long terme et leur lien avec les sécheresses récentes. Dans les années 1980, les ménages ruraux ont été frappés par des sécheresses sévères et longues, alors forcés de s’adapter. Depuis, les précipitations deviennent moins fréquentes et plus intenses, augmentant la probabilité d'événements extrêmes dans les années récentes, comme les sécheresses de 2013 et 2015. Pour les données agricoles, j’utilise trois vagues de panel d’enquêtes auprès des ménages de 2010 à 2016. Grâce à une stratégie à doubles effets fixes, j'exploite la variation de l'exposition aux sécheresses récentes et montre que les sécheresses diminuent les rendements de 14% et la diversité alimentaire de 1%. Les effets sont atténués pour les individus en charge de la même parcelle lors des sécheresses intenses de 1980. Ceci suggère que l’expérience de long terme du changement climatique réduit la vulnérabilité aux sécheresses récente

    Etude des mécanismes d'endommagement dans un polyamide 66 renforcé par des fibres de verre courtes, soumis à l'effet de vieillissement de l'éthylène glycol et de l'antigel

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    The aim of this work is to study the effect of ethylene glycol and coolant aging on the overall behavior and the damage mechanisms of the Polyamide 66 (PA66) and the short glass fiber reinforced polyamide 66 (PA66/GF). To this end, a proper experimental aging setup is designed and presented for conditioning the samples in glycol and coolant at different aging durations. The aging media absorption effect is analyzed through the swelling and the mass variation (uptake). The effect of cooling is also studied by applying two cooling methods. Moreover, monotonic tensile tests are performed to study the aging effect on the PA66 and PA66/GF. SEM (Scanning Electron Microscopy) investigation is then performed to characterize the damage mechanisms and their evolution with the increase of the aging duration. X-ray micro-computed tomography (µCT) observations are also carried out to quantify the damage depending on the aging duration, the material, and the area of interest (AOI).Experimental findings show that the glycol and coolant absorption is more important for the PA66 unreinforced matrix than for the short glass fiber-reinforced PA66 composite. In addition, the stiffness, as well as the material deformability, are found to be significantly affected by aging. In terms of composite degradation, the main damage mechanisms are the damage at the fiber's end and the fiber-matrix interface, and for the high aging durations, cavitation in the polymer matrix is observed. The X-ray µCT investigation has indicated pronounced damage mostly located at the core and surface of the samples, which is due to the well-known shell-core microstructure of injected PA66/GF composites. All these conclusions lead to inferring the significant and irreversible effect of glycol and coolant aging on the bulk mechanical behavior and damage mechanisms of the investigated materials.Le but de ce travail est d'étudier l'effet du vieillissement dans l'éthylène glycol et l'antigel sur le comportement global et les mécanismes d'endommagement du polyamide 66 (PA66) et du polyamide 66 renforcé par des fibres de verre courtes (PA66/GF). À cette fin, un dispositif expérimental de vieillissement adéquat est conçu et présenté pour conditionner les échantillons dans le glycol et l'antigel à différentes durées de vieillissement. L'effet d'absorption du milieu de vieillissement est analysé par le gonflement et la variation de masse (absorption). L'effet du refroidissement est également étudié en appliquant deux méthodes de refroidissement. Des essais de traction monotones sont effectués pour étudier l'effet du vieillissement sur le PA66 et le PA66/GF. Une investigation MEB (Microscope Electronique à Balayage) est ensuite réalisée pour caractériser les mécanismes d'endommagement et leur évolution en fonction de la durée de vieillissement. Des observations par tomographie à rayons X (µCT) sont également réalisées pour quantifier les dommages en fonction de la durée du vieillissement, du matériau et de la zone d'intérêt (AOI).Les résultats expérimentaux montrent que l'absorption de glycol et de l'antigel est plus importante pour la matrice PA66 non renforcée que pour le composite PA66 renforcé par des fibres de verre courtes. De plus, la rigidité, ainsi que la déformabilité du matériau, sont considérablement affectées par le vieillissement. En termes de dégradation du composite, les principaux mécanismes d'endommagement sont situés à l'extrémité de la fibre et à l'interface fibre-matrice, et pour les durées de vieillissement élevées, la cavitation dans la matrice polymère est constatée. L'étude par microtomographie à rayons X a indiqué que l'endommagement est principalement localisé au cœur et à la surface des échantillons, ce qui est dû à la microstructure cœur-peau bien connue des composites PA66/GF injectés. Toutes ces conclusions permettent de déduire l'effet significatif et irréversible du vieillissement du glycol et de l'antigel sur le comportement mécanique global et les mécanismes d'endommagement des matériaux étudiés

    Oxydation et corrosion sous contrainte d'un acier inoxydable écroui en milieu primaire des REP : effet des transitoires oxygénés

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    Operational feedback on pressurized water reactors (PWRs) shows some cases of stress corrosion (SCC) on cold worked stainless steel components in the primary circuit. Under nominal operating conditions PWR primary is hydrogenated. However, the addition of reactor make-up water can induce oxygenated transients, which may be an aggravating factor on the SCC susceptibility of stainless steels. Nevertheless, the mechanisms leading to stainless steels SCC in PWR primary water are undetermined. In this context, the aim of this thesis is to study the effect of oxygenated transients on SCC initiation of stainless steels in simulated PWR primary water. For this purpose, oxidation and SCC tests were carried out on one side in hydrogenated and oxygenated water, and then in transients conditions. Experimental results showed an effect of the water chemistry on the morphology and composition of the surface oxide layers and on the oxidation kinetics at surface and grain boundaries. For all tested conditions, SCC cracks are intergranular and the water chemistry has influence on crack density and depth, which increase with the cumulate time in hydrogenated primary water. A scenario describing intergranular SCC of an austenitic stainless steel is proposed. It is based on the formation and further rupture of intergranular oxide penetrations under mechanical loading. Such penetrations are preferentially formed in hydrogenated water, whereas the rupture of these penetrations can occur in any environment when the mechanical conditions are reached. The tested conditions do not show any detrimental effect of continuous or transient presence of dissolved oxygen on the SCC initiation susceptibility. In addition, neither the order nor the duration of cycles seem to have a significant effect on SCC behaviour.Le retour d'expérience sur les réacteurs à eau sous pression (REPs) fait état de cas de corrosion sous contrainte (CSC) sur des composants en acier inoxydable écroui du circuit primaire. Dans les conditions nominales de fonctionnement, le milieu REP est hydrogéné. Toutefois, des appoints en eau au circuit primaire peuvent induire des transitoires oxygénés susceptibles de constituer un facteur aggravant de la CSC des aciers inoxydables. Cependant, les mécanismes à l’origine de la fissuration des aciers inoxydables en milieu REP restent assez mal connus. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est de déterminer l’effet des transitoires oxygénés sur la sensibilité des aciers inoxydables écrouis à l’amorçage de fissures de CSC en milieu primaire simulé des REP. Pour cela, des essais d’oxydation et de CSC ont été réalisés d'une part en milieu primaire hydrogéné et oxygéné, et d'autre part avec transitoires oxygénés. Les résultats expérimentaux obtenus ont mis en évidence un effet du milieu sur la morphologie, et la composition des couches d’oxyde de surface, ainsi que sur la cinétique d'oxydation en surface et aux joints de grains. Pour toutes les conditions testées, les amorces et/ou fissures sont intergranulaires. La composition du milieu a une influence sur la densité et profondeur des joints de grains fissurés, qui augmentent avec le temps cumulé en milieu hydrogéné. Un scénario décrivant la fissuration intergranulaire par CSC d’un acier inoxydable austénitique est proposé. Il repose sur la formation, puis la rupture de pénétrations intergranulaires d’oxyde sous l’effet de la sollicitation mécanique. De telles pénétrations se forment préférentiellement en milieu hydrogéné, alors que la rupture des ces pénétrations peut avoir lieu dans n'importe quel milieu lorsque les conditions mécaniques sont réunies. Les milieux testés n’induisent pas un effet néfaste de la présence continue ou transitoire de l'oxygène sur la sensibilité à l'amorçage de fissures de CSC. De plus, l’ordre et la durée des cycles n’ont pas un effet significatif sur le comportement en CSC

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