Optique multispectral en milieux complexes: théorie et application à la culture dense de microalgues

Current environmental and energy issues such as biofuel production require new source of biomass. Microalgae are seen as a promising solution, and the global mass production has largely increased over the last decade. Microalgae are photosynthetic organisms growing in freshwaters or oceans. They absorb light and carbon dioxide and produce oxygen and carbon chains. Nowadays, the monitoring of the cultivation process in closed or open systems still remains limited. This is due in particular to a lack of specic measuring instrumentation, fully adapted to the constraints of in-line monitoring. This thesis investigates the potential of a multispectral optical method as a tool to characterize the physicochemical state of dense algal cultures. The theoretical formulation of the optical phenomena in complex media is addressed. The metrological issue is also investigated. Finally, the modeling of the spectral information and the interpretation in terms of physiological data are studied.; (trad auto)Les questions environnementales et énergétiques actuelles, telles que la production de biocarburants, nécessitent une nouvelle source de biomasse. Les microalgues sont considérées comme une solution prometteuse, et la production mondiale de masse a largement augmenté au cours de la dernière décennie. Les microalgues sont des organismes photosynthétiques qui poussent dans les eaux douces ou les océans. Ils absorbent la lumière et le dioxyde de carbone et produisent de l'oxygène et des chaînes de carbone. De nos jours, la surveillance du processus de culture dans des systèmes fermés ou ouverts reste encore limitée. Ceci s'explique notamment par l'absence d'instruments de mesure spécifiques, parfaitement adaptés aux contraintes de la surveillance en ligne. Cette thèse étudie le potentiel d'une méthode optique multispectrale comme outil pour caractériser l'état physico-chimique des cultures d'algues denses. La formulation théorique des phénomènes optiques en milieux complexes est abordée. La question métrologique est également étudiée. Enfin, la modélisation de l'information spectrale et l'interprétation en termes de données physiologiques sont étudiées.