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Mathematical modelling of a reactor for the desulfurization of the effluent gases from electrolysis cells
Get PDFSemi-dry desulfurization is one of the methods used for SO2 removal from the effluent gases of electrolysis cells in aluminum smelters. This method does not require any additional equipment (post-treatment equipment), making it an economical method. It is more efficient than dry desulfurization since the presence of water vapor increases the rate of reaction. As opposed to thermal power plants, the outlet gases of electrolytic cells are at low temperatures and contain a low concentration of SO2. In the absence or the presence of humidity, powdered alkaline sorbent (hydrated lime) can be injected into the SO2-containing gas (gas phase). The reaction is controlled by the adsorption of SO2 onto the lime surface. During this project, a mathematical model of a lab-scale scrubber was developed using two different modelling approaches: Eulerian – Eulerian and Eulerian – Lagrangian. In the first model, a Eulerian-Eulerian modelling was carried out. The laboratory reactor has a filter to separate the lime particles from the gas. It was defined as a porous medium. In this part, lime was assumed as a highly viscous (but Newtonian) liquid; and a multi-phase flow (gas-liquid), including the reaction between lime and SO2, were modeled under isothermal and turbulent conditions. The reaction rate was defined using the C language via a user-defined function (UDF) using Ansys-Fluent commercial software. A parametric study was carried out to investigate the effects of the sorbent amount, humidity (with and without), and the inlet SO2 concentration on the desulfurization efficiency. The results of this model are considered as preliminary results showing that the humidity can significantly increase the desulfurization efficiency. However, the model predictions are not as accurate as the second approach explained below. This is due to the fact that it does not represent the physics that occurs in reality. In the second part, the representation of the reaction taking place is closer to the actual mechanism. The model which uses Eulerian- Lagrangian approach solves the reaction at the surface of lime particles (gas-solid multi-phase reacting flow) to remove the SO2 whereas the particles were not represented in the previous model. The solid phase was taken as a viscous liquid. Thus, the reaction took place between the continuous viscous phase and the gas phase and not between individual particles and gas. Through the two-way coupling of the DPM (Discrete phase model) model using Ansys-Fluent software, the effects of both continuous gas phase (SO2 and air) and dispersed phase (particle phase) on each other were considered such as effect of particle size on the gas flow profile. It is a steady state, transient, and isothermal model. The flow was taken as turbulent and particle trajectories were calculated for two different particle sizes. The reaction rate was introduced into the model using UDF, similar to the previous model. A parametric study was carried out to investigate the effects of particle size, sorbent amount (Ca/S), and relative humidity (RH) on desulfurization efficiency. The results of the latter modelling approach, which deals with gas-solid reactions, showed that particle size is the most important parameter; as the particle size decreases, the desulfurization efficiency increases. However, using finer particles may result in a higher cost due to the additional cost of particle size reduction. Using coarser particle sizes reduced the SO2 capture efficiency, which could be compensated by increasing relative humidity (RH) in the gas as shown by the model results.
La désulfuration semi-sèche est un moyen efficace d'élimination du SO2 des gaz effluents des cellules d'électrolyse dans les alumineries. Cette méthode ne nécessite aucun équipement supplémentaire pour le post-traitement, ce qui la rend une méthode économique. Le dioxyde de soufre (SO2) est efficacement éliminé des gaz effluents des alumineries par désulfuration semi-sèche. Contrairement aux centrales thermiques, ces gaz sont à basse température et contiennent une faible concentration de SO2. En l'absence et en présence d'humidité, un sorbant alcalin en poudre – chaux hydratée – est injecté dans le gaz contenant du SO2 (phase gazeuse). La réaction est contrôlée par l'adsorption de SO2 sur la chaux. Au cours de ce mémoire, un épurateur à l'échelle du laboratoire a été modélisé mathématiquement à l'aide de deux approches de modélisation différentes : eulérienne - eulérienne et eulérienne - lagrangienne. Dans la première partie de ce mémoire, la modélisation eulérienne-eulérienne est considérée incluant un filtre défini comme un milieu poreux. Dans cette section, la chaux est considérée comme un fluide hautement visqueux (mais Newtonien) à travers une réaction dans un écoulement multiphasique (gaz-liquide), isotherme et turbulent, où la vitesse de réaction cinétique est définie à l'aide du langage C de la fonction définie par l'utilisateur (UDF) en utilisant le logiciel commercial Ansys-Fluent. Une étude paramétrique a été réalisée pour étudier les effets de la quantité du sorbant, de la présence et de l'absence de l'humidité et de la concentration de SO2 à l'entrée sur l'efficacité de la désulfuration. Il est considéré comme un résultat préliminaire montrant que l'humidité peut augmenter considérablement l'efficacité de la désulfuration ; cependant, il n'est pas aussi précis que la deuxième section. Cela est dû au fait qu'il ne reflète pas la physique, ce qui se produit en réalité, exactement. Dans la deuxième partie, la réaction suit la physique réelle qui se produit. Cette fois, le modèle est capable de tenir compte de la réaction, à la surface des particules, des réactifs (écoulement réactif multiphasique gaz-solide) pour éliminer le SO2. Grâce au couplage bidirectionnel du modèle DPM (modèle à phase discrète), les effets de la phase continue (gaz) et de la phase dispersée (particules) l'une sur l'autre sont pris en compte, illustrant comment les caractéristiques des particules affectent la distribution du gaz, etc. Les conditions évaluées sont à la fois stationnaires et transitoires dans un écoulement isotherme et turbulent, tandis qu'un suivi complémentaire des particules pour deux tailles de particules différentes a été effectué. La vitesse de réaction est introduite dans le modèle en utilisant UDF, comme dans la section précédente. Une étude paramétrique a été réalisée pour étudier les effets de la taille des particules, de la quantité du sorbant (Ca/S) et de l'humidité relative (HR) sur l'efficacité de la désulfuration. Les résultats de cette dernière approche de modélisation qui traite de la réaction gaz-solide montrent que la taille des particules est le paramètre le plus important ; à mesure que la taille des particules diminue, l'efficacité de la désulfuration augmente. Cependant, la production de particules plus fines pourrait engendrer des coûts supplémentaires. L'utilisation de tailles de particules plus grossières entraînerait une réduction de l'efficacité de capture du SO2; mais, cela pourrait être compensé par une augmentation de l'humidité relative (HR) dans le gaz, qui est un autre paramètre critique du procédé
Étude des biomarqueurs bactériens du microbiome respiratoire pendant une infection au SARS-CoV-2
Get PDFLa COVID-19 est la maladie causée par l’infection au virus du SARS-CoV-2, auquel le monde a été confronté dès le début de l’année 2020. Se transmettant par microgouttelettes. Il atteint les voies respiratoires et provoque des dégâts systémiques. Le spectre de la symptomatologie de la COVID-19 est très large, allant de la forme asymptomatique jusqu’à l’hospitalisation nécessitant une assistance respiratoire, pouvant même entraîner la mort. Dans ce contexte, le monde de la recherche a concentré ses efforts afin de trouver des solutions pour endiguer la propagation du virus, mais également pour connaître les fondements biologiques permettant de cibler les personnes à risque de développer la forme sévère, une nécessité pour réduire la pression sur le système de santé face à de nouvelles vagues. Le système respiratoire abrite un microbiome intimement lié à la santé de l’hôte, et qui peut également influencer l’établissement, et l’évolution d’une maladie. Des études ont montré que le microbiome peut moduler le système immunitaire et protéger l’hôte en maintenant un environnement robuste et résistant à l’inflammation et aux pathogènes. Le projet de ce mémoire avait pour objectif de comparer la diversité microbienne du microbiome respiratoire des personnes atteintes de la COVID-19 (n=182) à celle des personnes non atteintes (n=75), à partir du gargarisme obtenu à la suite du test de dépistage de la COVID-19. À travers ce projet, il a également été possible de rendre compte des différences de diversité microbienne chez les personnes infectées par SARS-CoV-2 au niveau de la cavité buccale et oropharyngée. Les analyses comparatives ont démontré une différence significative entre les communautés bactériennes chez les personnes infectées par le virus comparativement aux personnes non infectées. Des biomarqueurs bactériens ont été ciblés pour le microbiome des personnes atteintes et non-atteintes. De même, une plus grande diversité taxonomique bactérienne a été observée chez les personnes testées positives à la COVID-19. Cette étude suggère une dysbiose du tractus respiratoire chez ces personnes. Dans ce contexte, des pathogènes opportunistes pourraient causer des infections secondaires et aggraver la maladie. Enfin, l’identification de biomarqueurs pourrait servir d’outil prédictif et améliorerait la prise en charge des personnes vulnérables par exemple par le développement de protocoles de prévention ciblés ou par l’application de traitements préventifs et de thérapies personnalisées
Analyse de la trajectoire historique de l’état hydrogéomorphologique de divers bassins versants dans le Québec méridional
Get PDFLa restauration des rivières est un sujet de plus en plus prédominant en environnement. Les activités humaines ont modifié les cours d’eau sur de nombreuses décennies. Cette étude propose une caractérisation de l’état hydrogéomorphologique (HGM) de divers bassins versants selon une approche historique. En utilisant l’Indice de Qualité Morphologique (IQM) appliqué en photo-interprétation sur des données diachroniques, il est possible d’observer une trajectoire de l’état HGM des cours d’eau et d’identifier les secteurs montrant un plus haut taux de dégradation. Ces données sont par la suite utilisées pour prioriser les secteurs où des actions de restauration sont requises. Elles permettent également d’identifier des restaurations potentielles en fonction des dégradations et du taux de dégradations observées
Impacts et coûts indirects des stresseurs secondaires sur la santé biopsychosociale des sinistrés des inondations de 2019 : fiche de synthèse
Get PDFLes inondations de 2017 et 2019 au Québec ont affecté respectivement 293 et 240 municipalités. Ces inondations ont généré une cascade d’évènements stressants
(stresseurs primaires et secondaires) qui ont eu des effets sur la santé mentale de la population et retardé le processus de rétablissement des individus. Cette période
de rétablissement peut s’échelonner sur plusieurs mois voire plusieurs années.
Cette étude s’inscrit dans la spécificité de la recherche mixte mise de l’avant à travers trois stratégies de recherche, réalisées de façon séquentielle : 1) sondage
populationnelle réalisé auprès de 680 personnes, 2) analyse de documents produits par les organisations participant au processus de rétablissement social des sinistrés,
ou sur des analyses externes portant sur ces interventions de rétablissement et 3) entrevues semi-dirigées auprès de 15 propriétaires occupants ayant complété une
demande d’indemnisation à la suite des inondations de 2019 et auprès de 11 professionnels et gestionnaires participant au processus de rétablissement social
A novel hybrid anti-icing surface combining an aqueous self-lubricating coating and phase-change materials
No full textThe ability of phase change materials (PCMs) to absorb and release large amounts of latent heat has led to great interest in their use in anti-icing applications. Combining PCMs and other passive icephobic strategies such as self-lubricating coatings could enhance anti-icing performance. Here, an icephobic coating is fabricated by impregnating an elastomeric matrix containing PEG-PDMS copolymers with PCM microcapsules. First, a selected mixture of n-dodecane and n-tetradecane is encapsulated within urea–formaldehyde shells using in-situ polymerization. Various concentrations of microcapsules are then added into the self-lubricated PDMS coating and 2.5 wt% of hydroxyl-terminated PEG-PDMS copolymer. Differential scanning calorimetry confirms that the PCM-embedded coating has colder ice nucleation temperatures than the self-lubricating coatings lacking microcapsules. The release of latent heat by the PCMs likely preserves the liquid-like layer for a more extended time and delays ice nucleation. The presence of PCM microcapsules can positively affect self-lubricating characteristics of the matrix containing the PEG-PDMS copolymer to further reducing ice adhesion. The presence of a liquid-like layer lowers ice adhesion strength and decreases ice accumulation on surfaces. These particular properties are further enhanced by the incorporated PCM microcapsules and their ability to release latent heat. Finally, the durability of the fabricated coatings is confirmed after multiple icing/de-icing cycles. Such PCM-impregnated coatings therefore offer potential uses for diverse icephobic applications
Illusions de mouvement induites par la vibration musculo-tendineuse : exploration de nouveaux facteurs méthodologiques et mécanismes neurophysiologiques
Get PDFL’accident vasculaire cérébral (AVC) est l’une des principales causes d’incapacités à travers le monde. Les survivants peuvent présenter une variété de déficiences notamment des troubles de la proprioception. Malgré leur prévalence élevée, ceux-ci sont fréquemment négligés dans la pratique clinique en réadaptation post-AVC notamment dû au manque d’outils diagnostiques et thérapeutiques. La vibration musculo-tendineuse (VMT) représente une avenue potentielle pour contrer cette lacune. L’application locale d’une VMT stimule les fuseaux neuromusculaires, qui sont les principaux mécanorécepteurs sensoriels de la proprioception, reproduisant ainsi une sensation d’étirement. En l’absence de rétroaction visuelle, l’intégration de cette information proprioceptive se traduit par une perception d’illusion de mouvement cohérente avec l’étirement perçu. Bien que cette approche soit de plus en plus étudiée, certains aspects méthodologiques et neurophysiologiques demeurent incompris. Les objectifs de ce mémoire étaient plus spécifiquement d’explorer les effets du sens de rotation du moteur vibrant sur les perceptions et d’investiguer les modifications d’excitabilité corticospinale pendant l’illusion en utilisant la stimulation magnétique transcrânienne (SMT). Pour y arriver, 20 participants en santé ont pris part à 2 séances d’expérimentation où la VMT était appliquée au niveau des tendons des muscles fléchisseurs du poignet durant des intervalles de 10 secondes. Une procédure standardisée permettant de qualifier l’illusion en termes de clarté, de direction et de vitesse/amplitude perçue a été utilisée à chaque essai. Dans un premier temps, le moteur vibrant a été appliqué selon 4 sens de rotation définis selon la position anatomique de référence : disto-proximale, proximo-distale, médio-latérale et latéro-médiale. Les résultats ont démontré que l’orientation du sens de rotation du moteur vibrant influence les perceptions d’illusions. Plus précisément, la direction latéro-médiale occasionne des illusions de mouvement complexe dans près de 25% des cas et la direction disto-proximale est celle qui permet d’induire le plus souvent l’illusion d’extension du poignet qui est attendue. Cela s’expliquerait par l’anatomie des structures sous-jacentes à la VMT, percutant certains tendons de façon préférentielle et donc induisant des illusions de mouvements variables. Dans un deuxième temps, la SMT a été appliquée à 4 moments différents : sans VMT puis à la 1re, 5e et 10e seconde pendant l’administration de VMT. Les données d’électromyographie ont été enregistrées sur le muscle non vibré, c’est-à-dire celui concerné par le mouvement illusoire. Les données neurophysiologiques obtenues ont révélé une modulation d’excitabilité corticospinale à travers le temps. Une baisse d’excitabilité a été observée à la 1re seconde suivie par une augmentation graduelle à la 5e et 10e seconde. Cette variation serait reliée à la perception d’illusion qui apparait progressivement et qui module l’activité corticospinale à la hausse. Avant d’envisager un transfert clinique de la VMT, ce projet a démontré l’importance de bien contrôler certains aspects méthodologiques qui peuvent influencer les illusions. D’autres études devraient être réalisées pour mieux documenter les mécanismes neurophysiologiques derrière celles-ci et pour étudier les effets cliniques d’une intervention de VMT chez une population post-AVC
Évaluation du maintien des acquis à la suite d’une démarche d’intervention visant à augmenter l’efficience de la mémoire de travail chez des élèves ayant une déficience intellectuelle
Get PDFLa mémoire de travail (MDT) est une fonction cognitive importante au quotidien (p. ex. faire des calculs mentaux, traduire des instructions en actions, faire des liens entre des concepts ou des informations). Parmi les personnes qui éprouvent des difficultés sur le plan de la MDT, celles qui présentent une déficience intellectuelle (DI) en font partie. La présente étude a pour objectifs 1) d’explorer si des acquis peuvent être présents en MDT, visant à en améliorer son efficience, chez des élèves ayant une DI, et 2) d’évaluer si ces acquis se maintiennent 6 et 12 mois plus tard. Pour y arriver, le choix d'une étude descriptive par étude de cas multiples (données qualitatives et quantitatives) a été privilégié pour permettre de comprendre en profondeur le phénomène à l’étude. Au total, cinq élèves du primaire et du secondaire âgés de 10 à 15 ans (M = 13 ans, ET = 2,14 ans) ayant une DI légère ou moyenne ont bénéficié de la démarche d’intervention de façon individuelle, intensive et ciblé (trois fois par semaine pendant 10 semaines). Pour évaluer la MDT, la combinaison de mesures standardisées (évaluation des modalités visuospatiale et verbale) et d’une mesure écologique, permettant de mesurer les retombées de la démarche dans le quotidien des participants, a été retenue. Cette batterie de tests a été administrée à quatre temps de mesure : avant la démarche, immédiatement après la démarche, 6 et 12 mois plus tard. En raison des limitations cognitives connues chez cette population, il est attendu que les résultats quantitatifs soient modestes. Par conséquent, afin de mieux contextualiser ces derniers et de les comprendre avec une perspective clinique, des observations qualitatives ont été récoltées tout au long de la démarche d'intervention ainsi que lors des mesures standardisées. L’analyse des résultats quantitatifs (intracas et intercas) suggère que certains participants obtiennent des acquis modestes dans les deux modalités (visuospatiale et verbale) immédiatement après la démarche. De plus, le maintien de ces acquis est possible de 6 à 12 mois plus tard, sans que cela soit généralisé. Par ailleurs, les résultats suggèrent que les acquis et leur maintien des items (contexte simultané) comparativement à ce qui est observé dans les tâches où il importe de respecter un ordre de rappel (contexte séquentiel). Concernant la mesure écologique, certains participants ont montré des progrès dans des comportements de nature semblables aux tâches de la démarche et d’autres ont vu leur attention s’améliorer. Les observations qualitatives ont permis de mettre en évidence que plusieurs caractéristiques cognitives des participants ont interféré négativement sur leur performance aux tâches proposées en MDT : difficultés attentionnelles, difficultés langagières, faible empan en MDT, présence de rigidité cognitive et lacune dans le traitement séquentiel de l’information. Par ailleurs, ces observations représentent une force de l’étude, car elles ont permis de mieux comprendre dans quel contexte des acquis sont présents ou absents dans les mesures standardisées. Néanmoins, le faible échantillon dans l’étude et l’absence de groupe contrôle limitent la généralisation des résultats. Finalement, il serait intéressant de voir comment la démarche d’intervention pourrait être bonifiée pour soutenir davantage les tâches en traitement séquentiel afin de permettre aux participants de progresser de façon plus importante à ce niveau. Une avenue à explorer serait d’intégrer la double modalité (visuelle et verbale) dans chacune des tâches d’entraînement
Caractérisation de la dynamique fluviale de la rivière des Escoumins afin de rétablir les processus hydrogéomorphologiques pour améliorer l’habitat du saumon atlantique
Get PDFLa dynamique fluviale de la rivière des Escoumins a été perturbée par l’industrie forestière (drave par exemple) pendant plus d’un siècle. Plusieurs portions du chenal ont été linéarisées, dynamitées et élargies pour favoriser le flottage du bois et un barrage a été construit près de l’embouchure en 1846. Ces perturbations ont entraîné des répercussions importantes sur l’équilibre du cours d’eau et sur l’habitat du saumon atlantique. L’objectif principal de cette recherche est donc de caractériser la dynamique du transport sédimentaire de la rivière des Escoumins afin de proposer un plan de rétablissement des processus hydrogéomorphologiques pour améliorer l’habitat du saumon atlantique. Pour ce faire, la rivière a d’abord été segmentée en tronçons morphodynamiques homogènes (amont, médian et aval). La trajectoire hydrogéomorphologique historique de la rivière a ensuite été analysée, depuis 1964, à partir d’imageries aériennes. La rivière a évolué différemment le long du corridor fluvial, avec une instabilité plus marquée dans le tronçon médian qui est de style divagant. Les ajustements les plus importants ont eu lieu entre 1975 et 1986, période qui concorde avec la fin des travaux d’entretien liés à la drave. Ceux-ci auraient fragilisé le pavage naturel du lit, rendant les sédiments davantage disponibles et plus facilement érodables. Le cours d’eau semble s’être stabilisé depuis, mais l’augmentation de l’indice de sinuosité suggère que l’équilibre n’est pas encore atteint. Par la suite, la dynamique sédimentaire de la rivière a été analysée par une approche morphologique. L’élévation du lit, le long de 39 profils transversaux, a été mesurée avant et après la crue printanière de 2021. La différence d’élévation a révélé une prédominance des processus d’incision du lit du chenal. Les impacts du démantèlement du barrage et des activités de la drave ont également été analysés et ont révélé que le démantèlement du barrage, en 2013, a eu une incidence sur la trajectoire historique de la rivière. Cette période concorde avec une hausse marquée des taux de recul et une baisse importante de la largeur médiane pour les 2,4 derniers kilomètres près de l’embouchure. Le phénomène d’incision, pour sa part, a probablement été engendrée par la linéarisation qui a entraîné une déconnexion du cours d’eau avec la plaine alluviale, forçant ainsi la recharge sédimentaire dans le lit de la rivière plutôt que dans les berges. L’incision près de l’ancien barrage pourrait aussi être associée à un réajustement du lit entraîné par le démantèlement du barrage ou par l’enrochement des berges à proximité. Une méthode de suivi du transport sédimentaire, par l’implantation de 200 transpondeurs actifs et 600 transpondeurs passifs, a également été mise en place afin d’approfondir, ultérieurement, les connaissances sur la dynamique sédimentaire de la rivière des Escoumins. Enfin, le cours d’eau semble toujours être en réajustement après les perturbations auxquelles il a été soumis. Toutefois, ses faibles pentes qui lui confèrent une dynamique moins importante, permettent de s’interroger sur sa capacité à retrouver un état d’équilibre par lui-même. Dans ce cas, la reconnexion d’anciens méandres peut être envisageable afin d’aider le cours d’eau à restaurer ses processus hydrogéomorphologiques. Cinq sites ayant un potentiel de restauration de méandres ont été identifiés sur la rivière des Escoumins. Cette restauration permettrait de retrouver, à long terme, des conditions plus propices pour les différents stades du cycle de vie du saumon atlantique, telles qu’une diversité de formes fluviales et de faciès d’écoulement et une granulométrie favorable. Néanmoins, il serait pertinent de poursuivre les suivis et les analyses de la dynamique fluviale de la rivière des Escoumins à plus long terme. Une meilleure compréhension de la dynamique sédimentaire contribuera à mettre en place des actions de restauration durables
Mesurer le développement durable, est-ce possible ?
No full textPeut-on mesurer le développement durable? Peut-on l’opérationnaliser au-delà des principes vertueux
Advancements in rock block volume calculation by analytical method for geological engineering applications
Get PDFThe shape, the volume, and the distribution of the rock blocks represent important geomechanical factors of a rock mass behavior in engineering works. Several methods have been developed for estimating these parameters, including numerical models, as well as analytical and empirical methods. However, their determination in actual in-situ conditions can be quite challenging. The existing analytical methods show limitations in determining the in-situ rock blocks volume. Numerical models provide more reliable estimates of these parameters, but they are not accessible to all, and they require a good working knowledge. Increasing the accuracy of existing analytical methods, or developing more reliable and accessible methods, are more realistic approaches to obtain better estimates of rock block volumes. This paper presents a new method to obtain more accurate estimates of in-situ rock block volume. The method is developed for rock a mass consisting of three persistent joint sets, each set having constant spacing and orientation values. It is based on vector products to obtain exact block volumes, an improvement as compared to previous methods. The volumes of the rock blocks are calculated through the multiplication of the blocks’ edge vector. The results of the developed equation are validated with the output of numerical simulations using 3DEC version 7.0 software, and the results indicate that the developed method makes it possible to determine in-situ rock block volume more reliably than the existing methods