Modélisation et Ressources en Eau

L'eau est une ressource qui devient de plus en plus rare sur notre planète, qu'il convient de préserver au mieux pour répondre aux besoins actuels de l'humanité et ceux des générations futures. Préserver la qualité de l'eau, dont l'usage par l'agriculture et l'industrie est de plus en plus intensif, devient aujourd'hui une nécessité. L'Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), partenaire de ce projet, est très sensible au développement d'une agriculture ``propre et raisonée'' et mène des recherches dans cette direction.

La dépollution par voie biologique des eaux usées est une technique actuellement en plein essor. Le traitement des substances indésirables dans l'eau (nitrates,...) repose sur l'utilisation d'écosystèmes microbiens au sein de ``bioréacteurs''. Les techniques de modélisation mathématique et les simulations sont des outils amenés à être de plus en plus utilisés dans l'élaboration de procédés biotechnologiques, tels que ceux développés au Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (LBE) de l'INRA, situé à Narbonne.

MERE est un projet commun entre le département MIA de l'INRA et le centre de recherche INRIA de Sophia-Antipolis. L'équipe est acceuillie par l'UMR Analyse des Systèmes et Biométrie (ASB), Montpellier. Le programme de recherche du projet peut se résumer comme suit.

• Conduite et surveillance des procédés discontinus: commande séquentielle, commande en temps minimum, expérimentation.
• Modélisation spatiale de réacteurs continus: étude qualitative des dynamiques, en fonction des lois de croissance et selon la discrétisation spatiale des réacteurs.
• Conception optimale des installations.
• Modélisation de la migration: laplacien ou équations intégro-différentielles.
• Appréhension du rôle et mesure de la biodiversité, à l'aide des données issues des techniques de la biologie moléculaire.

Mots-clefs: dépollution biologique, bioréacteur, écosystème microbien, systèmes dynamiques, automatique, optimisation.

Modelling and Water Resources

Water is a natural resource of our planet, which becomes unfortunately more and more scarce. To satisfy present as well as as future needs of humanity, one needs to preserve at the best this ressource. Preserving water quality, used in more and more intensive ways by agriculture and industries is today a priority. The French national research institute for agronomy (INRA), partner of this project, is very get concerned by the development of a ``clean and rational'' agriculture, and drives a research program for this objective.

Waste-water depollution by biological means is today a promising technique. Treatments of undesirable material (such as nitrates,...) lie on the management of microbial ecosystems inside ``bioreactors''. Mathematical modelling techniques and numerical simulations are tools expected to play an increasing role in the design of future biotechnological processes, as the ones experimented at the Laboratory of Environmental Biotechnologie (INRA LBE), located at Narbonne.

MERE is a joint project of the MIA department of INRA and the INRIA Sophia-Antipolis research center. The team is lodged by the System Analysis and Biometrics (ASB) research unit, Montpellier. The research program of the project can be summarized as follows.

• Management and supervision of discontinous processes: sequential control, minimal time control, experimentation.
• Spatial modelling of continuous bioreactors: qualitative study of dynamical systems, according to specific growth rates and spatial discretisation.
• Optimal design of equipements.
• Migration modelling: laplacian and integro-differential equations.
• Biodiversity estimation, from data issued from techniques of molecular biology.

Key-words: biological depollution, bioreactor, microbial ecosystem, dynamical system, control science, optimization.

Projet MERE, UMR Analyse des systèmes et Biométrie. 2 pl. Viala 34060 Montpellier, France. tel: +33(0)4.99.61.24.22, fax: +33(0)4.67.52.14.27, e-mail: mere@sophia.inria.fr .