Optimisation multicritère pour la conception d'ateliers discontinus multiproduits : aspects économique et environnemental.

Abstract

Les politiques environnementales et énergétiques imposent de plus en plus la prise en compte, dès la phase de conception d'un procédé, la limitation de la génération d'effluents et de la consommation énergétique. Il importe donc de considérer les impacts sur l'environnement émanant du cycle de vie complet du procédé. Le cas d'ateliers multiproduits de chimie fine avec l'objectif de minimiser à la source la génération des effluents et d'intervenir à titre préventif dès les stades de conception et de développement du procédé est examiné plus particulièrement. Le but de cette thèse est la conception multicritère coût - impact environnemental d'un atelier multiproduit, où les variables de décision sont la configuration de l'atelier, la taille et le nombre des équipements à chaque étape du traitement et les conditions opératoires ayant un impact majeur sur les critères d'optimisation. La méthodologie retenue associe un algorithme génétique multicritère, qui est la procédure maître d'optimisation, à un simulateur à événements discrets chargé de la vérification des contraintes et de l'évaluation des critères de performance de l'atelier. Le simulateur est couplé à des modèles d'opérations unitaires représentant les procédés étudiés notamment afin de quantifier l'impact environnemental. L'aspect multicritère est pris en compte à travers une procédure de tri de Pareto. Un atelier multiproduit pour la production de quatre protéines, comportant huit étapes de traitement sert de support à la validation de l'approche. Celle-ci est cependant suffisamment générique pour être facilement réutilisable et adaptable à d'autres contextes. Les critères pris en compte dans l'exemple concernent le coût d'investissement, la biomasse rejetée et la quantité de solvant utilisée. La méthode propose un ensemble suffisamment large de solutions de compromis permettant au décideur d'aborder le problème du choix final. Deux stratégies de production sont envisagées, modes mono et multiproduit. Pour tous les essais réalisés, la solution multiproduit s'est avérée plus performante en terme de coût ou de flexibilité. La méthodologie multicritère est ensuite appliquée à un atelier industriel à des fins de conception et de remodelage. Elle a permis de retrouver le comportement industriel et met en évidence l'intérêt d'une stratégie multiproduit.