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The stability of digestate organic matter is a key parameter for its use in agriculture. Here, the organic matter stability was compared between 14 post-treated digestates and the relationship between organic matter complexity and biodegradability was highlighted. Respirometric activity and CH4 yields in batch tests showed a positive linear correlation between both types of biodegradability (R2=0.8). The accessibility and complexity of organic matter were assessed using chemical extractions combined with fluorescence spectroscopy, and biodegradability was mostly anti-correlated with complexity of organic matter. Post-treatments presented a significant effect on the biodegradability and complexity of organic matter. Biodegradability was low for composted digestates which comprised slowly accessible complex molecules. Inversely, solid fractions obtained after phase separation contained a substantial part of remaining biodegradable organic matter with a significant easily accessible fraction comprising simpler molecules. Understanding the effect of post-treatment on the biodegradability of digestates should help to optimize their valorization.

While high order methods allow to perform very accurate simulations with low costs, there is a lack of tools to analyze and exploit results obtained by these new schemes. The objective of this thesis is to design a framework and eÿcient algorithms to visualize solutions computed by high order methods.Our approach is based on the construction of an optimized aÿne approximation of the nu-merical solution which can be handled by any standard visualization software. A representation mesh is created via an a posteriori estimate which control visualization error between the nu-merical solution and its representation, and is performed pointwise. A strategy is established to ensure that (dis)continuities are well-rendered. A special work is done to treat high order ele-ments (curved elements) and in particular use specific a posteriori estimates. Several numerical examples demonstrate the potential of the visualization method.In a second part, we examine the computation and reconstruction of radiated fields for wave problems in harmonic regime. We propose a methodology to generate an accurate reconstruction of radiated fields while limiting the information needed (i.e. compressing the data). For this purpose, we rely on basis functions composed of high order polynomials and plane waves, as well as a development of the kernel used for the integral representation. The visualization method allows to faithfully represent (decompression process) the cartographies obtained.; Bien que les méthodes d’ordre élevé permettent de réaliser des simulations très précises et peu coûteuses, il y a un manque d’outils pour analyser et exploiter les résultats obtenus par ces nouveaux schémas.L’objectif de cette thèse est de mettre en place un cadre et des algorithmes efficaces pour visualiser des solutions calculées par des méthodes d’ordre élevé. Notre approche est basée sur la construction d’une approximation affine optimisée de la solution numérique qui peut être post-traitée dans un logiciel de visualisation standard. Un maillage de représentation est créé via un indicateur d’erreurs a posteriori qui contrôle l’erreur de visualisation entre la solution numérique et sa représentation ponctuellement. Une stratégie est établie afin d’assurer que les (dis)continuités soient bien rendues. Un travail particulier est développé pour traiter les éléments d’ordre élevé (éléments courbes) et utilise notamment des indicateurs d’erreurs a posteriori spécifiques. Des exemples numériques montrent le potentiel de la méthode de visualisation.Dans une seconde partie, nous nous intéressons au calcul et à la reconstruction de champs rayonnés pour des problèmes d’ondes en régime harmonique. Nous proposons une méthodologie pour générer une reconstruction précise de champs rayonnés tout en limitant le nombre d’informations nécessaires (i.e. en compressant les données). Pour ce faire, nous nous appuyons sur des fonctions de base composées de polynômes d’ordre élevé et d’ondes planes, ainsi que sur un développement du noyau de la formule intégrale servant au rayonnement. La méthode de visualisation permet alors de représenter fidèlement (décompression) les cartographies obtenues.

While high order methods allow to perform very accurate simulations with low costs, there is a lack of tools to analyze and exploit results obtained by these new schemes. The objective of this thesis is to design a framework and eÿcient algorithms to visualize solutions computed by high order methods.Our approach is based on the construction of an optimized aÿne approximation of the nu-merical solution which can be handled by any standard visualization software. A representation mesh is created via an a posteriori estimate which control visualization error between the nu-merical solution and its representation, and is performed pointwise. A strategy is established to ensure that (dis)continuities are well-rendered. A special work is done to treat high order ele-ments (curved elements) and in particular use specific a posteriori estimates. Several numerical examples demonstrate the potential of the visualization method.In a second part, we examine the computation and reconstruction of radiated fields for wave problems in harmonic regime. We propose a methodology to generate an accurate reconstruction of radiated fields while limiting the information needed (i.e. compressing the data). For this purpose, we rely on basis functions composed of high order polynomials and plane waves, as well as a development of the kernel used for the integral representation. The visualization method allows to faithfully represent (decompression process) the cartographies obtained., Bien que les méthodes d’ordre élevé permettent de réaliser des simulations très précises et peu coûteuses, il y a un manque d’outils pour analyser et exploiter les résultats obtenus par ces nouveaux schémas.L’objectif de cette thèse est de mettre en place un cadre et des algorithmes efficaces pour visualiser des solutions calculées par des méthodes d’ordre élevé. Notre approche est basée sur la construction d’une approximation affine optimisée de la solution numérique qui peut être post-traitée dans un logiciel de visualisation standard. Un maillage de représentation est créé via un indicateur d’erreurs a posteriori qui contrôle l’erreur de visualisation entre la solution numérique et sa représentation ponctuellement. Une stratégie est établie afin d’assurer que les (dis)continuités soient bien rendues. Un travail particulier est développé pour traiter les éléments d’ordre élevé (éléments courbes) et utilise notamment des indicateurs d’erreurs a posteriori spécifiques. Des exemples numériques montrent le potentiel de la méthode de visualisation.Dans une seconde partie, nous nous intéressons au calcul et à la reconstruction de champs rayonnés pour des problèmes d’ondes en régime harmonique. Nous proposons une méthodologie pour générer une reconstruction précise de champs rayonnés tout en limitant le nombre d’informations nécessaires (i.e. en compressant les données). Pour ce faire, nous nous appuyons sur des fonctions de base composées de polynômes d’ordre élevé et d’ondes planes, ainsi que sur un développement du noyau de la formule intégrale servant au rayonnement. La méthode de visualisation permet alors de représenter fidèlement (décompression) les cartographies obtenues.

International audience; Objectives The environmental assessment of digestate (residue from anaerobic digestion) post-treatment pathways is seen from a new perspective: it is no longer a residue management but an agronomical pathway which is environmentally assessed. LCA is used to compare the post-treatment pathways of four types of digestates. Methodology Pathways are compared in terms of the agronomical value of the produced and spread products. The fertilizer value is based on the amount of available nitrogen for plants and the amendante value is based on the amount of organic matter that remains to the soil. A functional unit based on "to provide X mass of available nitrogen and Y mass of organic matter to the soil, from an annual production of Z mass of raw digestate" has been deployed to the various pathways (farm, territorial, biowaste) applied to each one of the digestates. Results For a given nitrogen fertilization and a given amendante value, adding available nitrogen via mineral fertilizing or organic matter via peat spreading has a low influence on the scenario hierarchy. Moreover, emissions that follow spreading are the main causes of the impacts of the pathways. This is not true regarding the resource depletion category, which is mainly due to the reagents production (for centrifugation and gas treatment). When a raw digestate direct spreading is compared to the spreading of both solid and liquid phases, establishing or not a raw digestate post-treatment does not discriminate the pathways concerning digestates issued from farm biogas plants. The results are more contrasted for the post-treatment of digestates from territorial pathways, when the spreading of both solid and liquid phases is compared to the spreading of a dried product and the liquid products issued from ultrafiltration and reverse osmosis. The environmental assessment is also balanced in the comparison of the spreading of the solid phase towards the spreading of a digestate biowaste compost. Conclusion LCA has shown its limits here as an evaluation tool for agricultural product-providing-pathways, due to the poor grasp of impacts and the benefits of spreading such products on agricultural soils via LCA. This study approaches the aim of a digestate post-treatment via the agronomical view. More investigations should be done on this interest to better reflect the environmental benefits of post-treatment. Authors would like to thank the project partners for having provided the data used in the LCAs.

International audience; Objectives The environmental assessment of digestate (residue from anaerobic digestion) post-treatment pathways is seen from a new perspective: it is no longer a residue management but an agronomical pathway which is environmentally assessed. LCA is used to compare the post-treatment pathways of four types of digestates. Methodology Pathways are compared in terms of the agronomical value of the produced and spread products. The fertilizer value is based on the amount of available nitrogen for plants and the amendante value is based on the amount of organic matter that remains to the soil. A functional unit based on "to provide X mass of available nitrogen and Y mass of organic matter to the soil, from an annual production of Z mass of raw digestate" has been deployed to the various pathways (farm, territorial, biowaste) applied to each one of the digestates. Results For a given nitrogen fertilization and a given amendante value, adding available nitrogen via mineral fertilizing or organic matter via peat spreading has a low influence on the scenario hierarchy. Moreover, emissions that follow spreading are the main causes of the impacts of the pathways. This is not true regarding the resource depletion category, which is mainly due to the reagents production (for centrifugation and gas treatment). When a raw digestate direct spreading is compared to the spreading of both solid and liquid phases, establishing or not a raw digestate post-treatment does not discriminate the pathways concerning digestates issued from farm biogas plants. The results are more contrasted for the post-treatment of digestates from territorial pathways, when the spreading of both solid and liquid phases is compared to the spreading of a dried product and the liquid products issued from ultrafiltration and reverse osmosis. The environmental assessment is also balanced in the comparison of the spreading of the solid phase towards the spreading of a digestate biowaste compost. Conclusion LCA has shown its limits here as an evaluation tool for agricultural product-providing-pathways, due to the poor grasp of impacts and the benefits of spreading such products on agricultural soils via LCA. This study approaches the aim of a digestate post-treatment via the agronomical view. More investigations should be done on this interest to better reflect the environmental benefits of post-treatment. Authors would like to thank the project partners for having provided the data used in the LCAs.

The ultrasonic imaging knows a continuous advance in the aspect of increasing the resolution for helping physicians to better observe and distinguish the examined tissues. There is already a large range of techniques to get the best results. It can be found also hardware or signal processing techniques. This work was focused on the post-processing techniques of blind deconvolution in ultrasound imaging and it was implemented an algorithm that works in the time domain and uses the envelope signal as input information for it. It is a blind deconvolution technique that is able to reconstruct reflectors and eliminate the diffusive speckle noise. The main steps are: the estimation of the point spread function (PSF) in a blind way, the estimation of reflectors using the assumption of sparsity for the examined environment and the reconstruction of the image by reconvolving the sparse tissue with an ideal PSF. The proposed method was tested in comparison with some classical techniques in medical imaging reconstruction using synthetic signals, real ultrasound sequences (1D) and ultrasound images (2D) and also using two types of statistically different images. The method is suitable for images that represent tissue with a reduced amount or average scatters. Also, the technique offers a lower execution time than direct competitors.; L'imagerie médicale ultrasonore est une modalité en perpétuelle évolution et notamment en post-traitement où il s'agit d'améliorer la résolution et le contraste des images. Ces améliorations devraient alors aider le médecin à mieux distinguer les tissus examinés améliorant ainsi le diagnostic médical. Il existe déjà une large palette de techniques "hardware" et "software". Dans ce travail nous nous sommes focalisés sur la mise en oeuvre de techniques dites de "déconvolution aveugle", ces techniques temporelles utilisant l'enveloppe du signal comme information de base. Elles sont capables de reconstruire des images parcimonieuses, c'est-à-dire des images de diffuseurs dépourvues de bruit spéculaire. Les principales étapes de ce type de méthodes consistent en i) l'estimation aveugle de la fonction d'étalement du point (PSF), ii) l'estimation des diffuseurs en supposant l'environnement exploré parcimonieux et iii) la reconstruction d'images par reconvolution avec une PSF "idéale". La méthode proposée a été comparée avec des techniques faisant référence dans le domaine de l'imagerie médicale en utilisant des signaux synthétiques, des séquences ultrasonores réelles (1D) et images ultrasonores (2D) ayant des statistiques différentes. La méthode, qui offre un temps d'exécution très réduit par rapport aux techniques concurrentes, est adaptée pour les images présentant une quantité réduite ou moyenne des diffuseurs.

The ultrasonic imaging knows a continuous advance in the aspect of increasing the resolution for helping physicians to better observe and distinguish the examined tissues. There is already a large range of techniques to get the best results. It can be found also hardware or signal processing techniques. This work was focused on the post-processing techniques of blind deconvolution in ultrasound imaging and it was implemented an algorithm that works in the time domain and uses the envelope signal as input information for it. It is a blind deconvolution technique that is able to reconstruct reflectors and eliminate the diffusive speckle noise. The main steps are: the estimation of the point spread function (PSF) in a blind way, the estimation of reflectors using the assumption of sparsity for the examined environment and the reconstruction of the image by reconvolving the sparse tissue with an ideal PSF. The proposed method was tested in comparison with some classical techniques in medical imaging reconstruction using synthetic signals, real ultrasound sequences (1D) and ultrasound images (2D) and also using two types of statistically different images. The method is suitable for images that represent tissue with a reduced amount or average scatters. Also, the technique offers a lower execution time than direct competitors., L'imagerie médicale ultrasonore est une modalité en perpétuelle évolution et notamment en post-traitement où il s'agit d'améliorer la résolution et le contraste des images. Ces améliorations devraient alors aider le médecin à mieux distinguer les tissus examinés améliorant ainsi le diagnostic médical. Il existe déjà une large palette de techniques "hardware" et "software". Dans ce travail nous nous sommes focalisés sur la mise en oeuvre de techniques dites de "déconvolution aveugle", ces techniques temporelles utilisant l'enveloppe du signal comme information de base. Elles sont capables de reconstruire des images parcimonieuses, c'est-à-dire des images de diffuseurs dépourvues de bruit spéculaire. Les principales étapes de ce type de méthodes consistent en i) l'estimation aveugle de la fonction d'étalement du point (PSF), ii) l'estimation des diffuseurs en supposant l'environnement exploré parcimonieux et iii) la reconstruction d'images par reconvolution avec une PSF "idéale". La méthode proposée a été comparée avec des techniques faisant référence dans le domaine de l'imagerie médicale en utilisant des signaux synthétiques, des séquences ultrasonores réelles (1D) et images ultrasonores (2D) ayant des statistiques différentes. La méthode, qui offre un temps d'exécution très réduit par rapport aux techniques concurrentes, est adaptée pour les images présentant une quantité réduite ou moyenne des diffuseurs.

International audience; Anaerobic digestion (AD) of organic waste from agriculture and others sectors is a widely used technology which shows increasing implementation due to its capacity to produce renewable energy and also to reduce greenhouse gas emissions from waste management. The development of AD is also an opportunity to improve nutrient recycling from organic waste through the development of an eco-efficient post-treatment system. In this context, LCA was applied to evaluate the sustainability of different raw digestate post-treatment technologies regarding recycling of nutrients from agricultural and organic waste to agricultural soils for decreased resource depletion and climate mitigation. Substitution of the use of N and P mineral fertilizers with recycled soil health improver or organic fertilizers products as function of five different post-treatment technologies and raw digestate characteristics was evaluated. A particular attention was carried to (1) the gaseous emissions (NH3 and N2O) from process (post-treatment) but also after land spreading and (2) the carbon cycle considering the CO2 carbon costs of fertiliser production and the soil carbon sequestration benefit.

In this thesis, we study and develop different families of time integration schemes combined with a hybrid discontinuous Galerkin (HDG) discretization in space for Maxwell’s equations. After presenting a review of HDG methods for Poisson equation, time-harmonic Maxwell’s equations and for the time-domain Maxwell’s equations with a fully implicit time discretization in the first part, we construct a fully explicit HDGTD method for the 3D time-domain Maxwell’s equations in the second part. This HDGTD method is high order accurate in both space and time and can be seen as a generalization of the classical DGTD scheme based on upwind fluxes. In particular, it coincides with the latter scheme for a particular choice of the stabilization parameter introduced in the definition of numerical traces in the HDG framework. We provide numerical results aiming at assessing its numerical convergence properties. Then we propose a novel postprocessing technique for the latter method that we couple with an explicit Runge-Kutta time-marching scheme. The postprocessed electromagnetic field converges one order faster than the unpostprocessed solution in the H(curl) -norm. The proposed approach is local, in the sense that the enhanced solution is computed independently in each cell of the computational mesh, and at each time step of interest. As a result, it is inexpensive to compute, especially if the region of interest is localized, either in time or space. We present several numerical experiments that highlight the superconvergence properties of the postprocessed electromagnetic fields. Pursuing our aim, we propose a methodology to construct hybrid explicit/implicit (IMEX) HDGTD methods for Maxwell’s equations in the last part. We present the IMEX HDGTD methods obtained from dividing the semi-discrete formulation into coarse and fine parts and then applying three different IMEX time-marching of three different orders (less or equal to 3). We present numerical results for various test cases. An L shape domain where we have a singularity in the solution, a heterogeneous domain where we have an important variation of the wave speed, and a crystal photonic device where the spheres made of silicium are too close to each other. In these cases, the locally refined meshes are a must for the accuracy of the approximated solution and the and the obtained numerical results demonstrate that our methods are efficient in terms of accuracy and CPU time metrics.obtained numerical results demonstrate that our methods are efficient in terms of accuracy and CPU time metrics.; Dans cette thèse, nous étudions et développons différentes familles de schémas d’intégration en temps combinés avec une méthode Galerkin disontinue hybride (GDH) en espace pour les équations de Maxwell. Après avoir passé en revue les méthodes GDH pour l’équation de Poisson, les équations de Maxwell en domaine fréquentiel et les équations de Maxwell en domaine temporel avec une discrétisation temporelle totalement implicite dans la première partie, nous construisons une méthode GDH totalement explicite en temps pour les équations de Maxwell en 3D en domaine temporel dans la deuxième partie. Cette méthode est précise avec un ordre élevé en espace et en temps et peut être vue comme une généralisation d’un schéma GD classique basé sur des flux décentrés. En particulier, elle coïncide avec ce schéma pour un choix particulier du paramètre de stabilisation introduit dans la définition des traces numériques dans le cadre GDH. Nous présentons des résultats numériques visant à évaluer ses propriétés de convergence. Nous proposons ensuite une nouvelle technique de post-traitement pour cette dernière méthode que nous couplons avec un schéma de Runge-Kutta explicite. Le champ électromagnétique post-traité converge plus vite d’un ordre que la solution non post-traitée en norme H(curl) . L’approche proposée est locale, c’est-à-dire que la solution améliorée est calculée indépendamment dans chaque cellule du maillage, et à chaque pas de temps nécessaire. En conséquence, son calcul n’est pas coûteux, surtout si la région d’intérêt est localisée, soit dans le temps, soit dans l’espace. Nous présentons plusieurs expériences numériques mettant en évidence les propriétés de superconvergence du champs électromagnétique post-traité. Dans la dernière partie, nous proposons une méthodologie pour construire des méthodes hybrides explicites/implicites (IMEX) pour les équations de Maxwell. Nous présentons ces méthodes IMEX obtenues en séparant la formulation semidiscrète en parties grossières et fines, puis en appliquant trois schémas en temps différents, d’ordre allant de 1 à 3. Nous présentons des résultats numériques montrant que nos méthodes sont efficaces en terme de précision et en terme de temps de calcul. Nous choisissons des cas où les maillages localement raffinés sont indispensables pour la précision de la solution approchée : un domaine en forme de L où la solution présente une singularité, un domaine hétérogène avec une variation importante de la vitesse de l’onde et un dispositif de cristaux photoniques où les sphères en silicium sont très proches les unes des autres.