Thèse CIFRE ALVA

Modélisation dynamique multi-échelles et optimisation du nexus énergie–eau–carbone appliquées à des procédés.
Doctorant : Madame Habiba EL MOKHTAR
Directeur de thèse : Thierry LEMENAND
Co-encadrant : Mathilde MERCIER et Mehri SHABANI  (Institut Polytechnique UniLaSalle Rennes)
Encadrement industriel : Cédric FOULON (ALVA)
Financement : Thèse CIFRE, partenariat ALVA / LARIS / UniLaSalle Rennes

Début de thèse : Avril 2026

Équipe : Sûreté De Fonctionnement et aide à la Décision

Contact :thierry.lemenand@univ-angers.fr

Résumé
L’industrie agroalimentaire consomme beaucoup d’énergie et d’eau, et génère des rejets thermiques, aqueux et atmosphériques importants. Pourtant, ces flux sont le plus souvent gérés séparément, ce qui empêche d’identifier les synergies et peut provoquer des transferts d’impact : une action qui réduit l’énergie peut augmenter les besoins en eau ou les émissions. Les approches « nexus » existantes portent surtout sur des territoires ou de grands systèmes, et restent rarement appliquées à l’échelle d’une PME industrielle.
Cette thèse vise à développer une méthodologie intégrée, multi-échelle et transférable pour modéliser, analyser et optimiser conjointement les flux d’énergie, d’eau et de CO₂ d’une PME agroalimentaire. Elle s’appuie sur le cas réel du site ALVA, engagé dans une démarche RSE et de certification ISO 50001.

Objectifs

1. Caractériser les flux énergie–eau–CO₂ aux échelles procédés, ateliers, utilités et site, et identifier les principaux postes de consommation, de pertes et d’émissions.
2. Construire un modèle nexus multi-échelle représentant les interdépendances entre procédés, utilités, usages de l’eau et émissions.
3. Générer des scénarios de décarbonation et de réduction des consommations d’eau, techniquement réalisables et économiquement viables, par optimisation multi-objectif.
4. Traduire les résultats en une feuille de route opérationnelle compatible avec l’ISO 50001, le BREF agroalimentaire et la Stratégie Nationale Bas-Carbone.

Démarche

Figure 1 – Démarche de thèse CIFRE

•  Diagnostic multi-flux : bilans matière/énergie, diagrammes de Sankey, campagnes de mesure et bilan GES.
•  Modélisation multi-échelle : formalisation du nexus énergie–eau–carbone et modèle calibré sur les données du site.
•  Optimisation : programmation MILP multi-objectif (coût, énergie, eau, CO₂), analyse pinch, Material Flow Cost Accounting (MFCA), fronts de Pareto et analyse de robustesse.
•  Validation et transfert : mise en œuvre pilote sur site, mesure des gains réels et guide méthodologique transférable à d’autres PME agroalimentaires.

Retombées attendues
Un outil d’aide à la décision pour hiérarchiser les leviers (récupération de chaleur fatale, réutilisation d’eau, optimisation des utilités), une méthodologie reproductible pour le secteur, et des publications sur la modélisation nexus multi-échelle et l’optimisation multi-objectif.

Mots-clés : nexus énergie–eau–carbone, décarbonation, modélisation multi-échelle, optimisation MILP, analyse pinch, MFCA, ISO 50001, agroalimentaire