Abstract FR:

L'ecosysteme artificiel melissa a ete concu comme un outil d'etude et de developpement des technologies pour de futurs systemes de soutien de vie bioregeneratifs (blss). C'est un ensemble de 4 compartiments biologiques dont chaque population a un role bien precis, permettant a l'ensemble de la boucle de transformer des dechets en nourriture et de regenerer l'atmosphere. Un modele base sur une representation par des equations stoechiometriques de chacun des compartiments biologiques, et incluant les contraintes associees aux sous-systemes d'un blss, a ete etabli. La simulation de melissa en regime permanent a ainsi permis de montrer que l'ecosysteme pouvait soit recycler l'atmosphere soit recycler l'element n, suivant les conditions de fonctionnement qui lui sont imposees. Couple a un compartiment plantes superieures, melissa a la capacite de remplir la totalite des fonctions devolues a un blss mais presente l'inconvenient de produire des dechets vegetaux. L'oxydation de ces dechets permettrait au systeme d'etre clos a plus de 95%. Une etude detaillee du troisieme compartiment de melissa, ayant en charge la nitrification, a ete effectuee. Un modele biochimiquement structure, base sur l'analyse du metabolisme energetique (chaine d'oxydo-reduction liee a l'oxydation de nh#3 et de no##2) et du metabolisme carbone de nitrosomonas et nitrobacter a ete etabli. Un modele dynamique du procede de nitrification en colonne a lit fixe, selectionne pour melissa, a ete propose. Base sur un modele de n bacs en serie avec recirculation et un terme de melange en retour sur chaque bac, il a permis de developper un logiciel de simulation (nitrisim). Des simulations de la colonne de nitrification en lit fixe ont ete realisees, mettant en evidence la distribution heterogene de la biomasse fixee dans le lit, et differents profils de reponses a des perturbations en fonction de l'hydrodynamique de la colonne, des reactions biologiques et du deplacement des populations dans le lit. La simulation des profils de concentrations a l'interieur du lit fixe a montre l'existence de phenomenes locaux de limitation par l'oxygene alors que globalement la nitrification est complete et semble se derouler en l'absence de limitation.