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Abstract

The concept of biorefinery is one of the pillars of the bioeconomy, which promotes the diversification of transformation paths of bioresources. The integration of biorefineries in territories embody its belonging to the bioeconomy and evokes the sustainability of biorefineries as independent facilities, and as an integrated entity of the territory, impacting the territorial socio-economic and environmental components. As opposed to large-scale biorefineries, small-scale biorefineries can be explored as a potential design of biorefineries, implemented in territories to valorize the corresponding biomass and create a socio-economic dynamic.  In this context, the aim of our study is to model the implementation of a biorefinery system, namely a small-scale biorefinery, in a local context, and evaluate the sustainability of its implementation on the economic, social and environmental dimensions. In a first step, multifactorial statistical analysis is conducted to characterize the scale-based designs of biorefineries, particularly defining the small-scale biorefineries. In a second phase, the modelling for evaluation of the implementation of biorefinery systems is subjected to the integrated modelling assessment framework.  The model is a coupling of logistical, mass & energy balance, cost-benefit analysis and multi-criteria decision analysis for the triple bottom line.  In parallel, the scenarios of potential biorefineries were evaluated to discern the most sustainable and efficient valorization or combination of paths. This work provides a solid basis for further developments in small-scale biorefinery definition, and in the integrated assessment modelling of implementation of biorefineries in the bioeconomy.

Résumé

La bioraffinerie est un composant de la bioéconomie qui favorise la diversification des voies de transformation des bioressources.  L'intégration des bioraffineries dans les territoires incarne son appartenance à la bioéconomie, et évoque la durabilité des bioraffineries en tant qu'installations indépendantes, mais aussi en tant qu'entité intégrée au territoire, ayant un impact sur les composantes socio-économiques et environnementales territoriales.  Dans ce contexte, l'objectif de notre étude est de modéliser l'implémentation d'un système de bioraffinerie, à savoir une bioraffinerie à petite échelle, dans un contexte local, et d'évaluer la durabilité de cette implantation sur les dimensions économiques, sociales et environnementales. Dans un premier temps, une analyse statistique multifactorielle est menée pour caractériser les designs de bioraffineries basées sur l'échelle, en définissant particulièrement les bioraffineries à petite échelle.  Dans une deuxième phase, la modélisation pour l'évaluation de l’implémentation des systèmes de bioraffinage a été soumise au cadre d'évaluation de la modélisation intégrée. Les scénarios de bioraffineries potentielles sont évalués pur discerner la voie ou la combinaison de voies de valorisation la plus durable et la plus efficace.  Ce travail fournit une base solide pour de futurs développements dans la définition des bioraffineries à petite échelle, et dans la modélisation d'évaluation intégrée de l’implémentation des bioraffineries dans la bioéconomie.

Rapporteurs avant soutenance :

• Franck TAILLANDIER               Chargé de Recherche, INRAE AIX EN PROVENCE
• Caroline SABLAYROLLES        Maître de Conférences, INP ENSIACET TOULOUSE

Composition du Jury :

Examinateurs :

• Julie WOHLFAHRT        Chargée de Recherche, INRAE COLMAR
• Ina KOERNER              Docteure Ingénieure, TUHH HAMBOURG (Allemagne)
• Isabelle SOUCHON       Directrice de Recherche, INRAE AVIGNON
• Marc LAHAYE             Directeur de Recherche, INRAE NANTES
• Éric LEROY                 Directeur de recherche, UNIVERSITE DE NANTES

Dir. de thèse :   Bernard CATHALA        Directeur de Recherche, INRAE NANTES