Analyse technique et économique de la chaîne PHYBIOMED

Groupe INSA

un réseau de 13 écoles d'ingénieurs

7 INSA : Centre Val de Loire, Hauts-de-France, Lyon, Rennes, Rouen Normandie, Strasbourg et Toulouse

6 écoles d'ingénieurs partenaires :  ENSCI Limoges, ISIS Castres, ENSCMu Mulhouse, ENSISA Sud Alsace, ESITech Rouen et Sup'ENR Perpignan.

Nos missions

Assurer la formation des ingénieurs-es et des docteurs-es

Participer activement à la recherche scientifique et technologique

Développer la formation continue des ingénieurs-es et techniciens-nes et diffuser la culture scientifique

Contribuer à la performance de l’économie française par la formation de cadres innovants

notre vision

Ouverture délibérée à des élèves d’origines diversifiées (équilibre hommes/femmes, prise en compte du handicap, ouverture internationale…)

Éducation humaniste pour former des ingénieurs-es citoyens

Enseignement adossé à une recherche de pointe

Proposition de stage M2

Durée : 5 mois

Projet PHYBIOMED

Contexte et objectif

PHYBIOMED associe traitement des eaux usées et valorisation des ressources : prétraitements par photocatalyse, électrocoagulation ou bioélectrochimie, culture de microalgues, récolte et séparation de biomasse, digestion anaérobie, épuration du biogaz et cogénération, capture et réutilisation du CO₂, eau réutilisable et coproduits, dont digestat et biostimulants selon les voies retenues. Le stage vise une première évaluation technique et économique de cette chaîne complète, couplée aux modèles de performance disponibles, pour alimenter le DST et WatTool et identifier les conditions de viabilité.

Travaux proposés :

• Définir une échelle de référence, une qualité d’eau cible et une base commune avec l’ACV : 1 m³ d’un effluent défini traité pour un usage donné. Construire un inventaire partagé des équipements et des flux de matière et d’énergie, à partir des données des partenaires et de la littérature.
• Relier les sorties des modèles disponibles, y compris les modèles d’IA, aux bilans de chaque opération. Quantifier les besoins en énergie, réactifs et matériaux, les rendements de biomasse et de méthane, les consommations internes et l’énergie nette valorisable. Vérifier la cohérence des interfaces entre unités.
• Estimer les investissements installés (CAPEX), l'exploitation (OPEX), la maintenance, les remplacements et la fin de vie. Calculer le coût brut et net en €/m³ et le coût du cycle de vie actualisé. Intégrer la séparation, l’épuration du biogaz, la capture du CO₂ et la gestion des résidus.
• Évaluer les recettes ou coûts évités associés à l’électricité, à la chaleur utile, à l’eau et aux coproduits, selon leur qualité et leurs débouchés documentés, sans double comptage. Calculer la rentabilité lorsque les revenus sont suffisamment étayés.
• Comparer un scénario de référence intégré et deux variantes pertinentes, à service équivalent. Étudier la sensibilité aux rendements, à l’échelle, aux investissements, aux prix de l’énergie et des coproduits ; analyser les compromis avec le stage ACV.

Résultats attendus :

Le stage permettra de constituer un inventaire commun sourcé et une base de coûts, puis de développer un module de calcul économique paramétrable avec une interface documentée pour WatTool. Les trois scénarios seront évalués et accompagnés d’analyses de sensibilité. Le mémoire présentera les résultats, leurs limites et les recommandations concernant les données prioritaires à acquérir.

Organisation :

Le stage se déroulera sur cinq mois. Le premier mois sera consacré au cadrage et à la collecte des données, puis les deuxième et troisième mois aux bilans et au calcul économique. Le quatrième mois portera sur les scénarios et les analyses de sensibilité, et le dernier sur la documentation et la rédaction du mémoire. L’ensemble de la chaîne PHYBIOMED sera étudié à un niveau préliminaire, avec des hypothèses documentées pour les données manquantes et l’appui des responsables des procédés.

Ce travail se déroule en collaboration avec plusieurs partenaires du projet PHYBIOMED.

- Profil recherché

M2 en génie des procédés, énergie ou environnement ; intérêt pour la modélisation, les bilans et le calcul économique ; pratique d’Excel et de Python.

- Informations pratiques

Gratification : selon la réglementation en vigueur (4,35 €/h, environ 650 €/mois).