Mise au point méthodologique pour la mesure des émissions de gaz au sein d’un bâtiment expérimental pour vaches laitières

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Les élevages de ruminants sont des maillons essentiels du bouclage des cycles de nutriments à l’échelle des territoires et fournissent de nombreux services écosystémiques. Ils jouent aussi un double rôle face au changement climatique, à la fois émetteurs de gaz à effet de serre (GES) et victimes des bouleversements climatiques. Ils contribuent pour 10,5% aux émissions nationales de GES, au premier rang desquels figurent le méthane (CH₄) et le protoxyde d’azote (N₂O), ainsi qu’à 22% des émissions nationales d’ammoniac (NH₃). 

Les émissions de CH₄ sont principalement dues aux fermentations entériques, et dans une moindre mesure à la gestion des effluents. Les émissions de gaz azotés (NH₃ et N₂O) sont quant à elles principalement liées aux pertes par volatilisation lors de la gestion des effluents. Le bâtiment d’élevage est donc un poste clé où a lieu une large part des émissions gazeuses, en lien notamment avec les différentes stratégies d’alimentation des animaux et de gestion des effluents. Or, il est très difficile de mesurer ces émissions gazeuses en bâtiments d’élevage bovin laitier, du fait de leur ventilation naturelle qui varie au cours de la journée et selon les conditions environnementales. Par ailleurs, les différents gaz d’intérêt ont des dynamiques d’émissions et des facteurs de variations différents et peuvent être très sensibles aux modifications des conditions environnementales. 

L’UMR PEGASE (INRAE) s’est récemment dotée d’un nouveau bâtiment d’élevage à l’Installation Expérimentale en Production Laitière (IEPL, Le Rheu). Ce dispositif inclut 3 salles expérimentales pouvant loger, à terme, 6 vaches en lactation. Chaque salle pourra fonctionner en mode de ventilation dynamique avec contrôle de la température, ou en ventilation naturelle. Chacune est reliée à une fosse à lisier permettant de gérer les effluents produits de façon indépendante. Le dispositif comporte un analyseur multi gaz multi positions (PICARRO G2509) capable de mesurer en simultané différents gaz d’intérêt comme le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), l’ammoniac (NH₃), le protoxyde d’azote (N₂O) et la vapeur d’eau (H₂O). Une phase de test et de validation de ce nouveau dispositif, pour l’instant sans animaux, est maintenant indispensable en préalable à la mise en place de protocoles de mesure précis dans de futurs projets de recherche. 

L’objectif final de ce stage sera ainsi de concevoir un protocole fiable pour la mesure des émissions gazeuses, utilisable en ventilation dynamique et naturelle. 

En premier lieu, vous suivrez un protocole de mesure de l’aéraulique au sein de la salle afin de caractériser les mouvements de l’air en fonction des conditions d’utilisation. Une simulation numérique CFD (« Computational Fluid Dynamics ») des flux d’air, déjà initiée lors d’un précédent stage, sera menée avec l’UR OPAALE afin d’obtenir un modèle numérique de la salle et de préciser l’analyse et la prédiction des mouvements de l'air et des gaz selon les conditions expérimentales.

Puis vous vérifierez les capacités de mesure du dispositif global (salle et analyseur de gaz) par des tests de récupération et de dilution des gaz, dans différentes configurations de ventilation. Pour cela, vous injecterez des doses connues de gaz traceur (CO₂ ou CH₄) dont vous suivrez la concentration au cours du temps.

Enfin, vous proposerez et testerez des protocoles d’échantillonnage de l’air afin d’obtenir une mesure des concentrations gazeuses la plus représentative possible du bâtiment et utilisable quelles que soient les modalités de ventilation des salles (dynamique ou naturelle).

Le stage sera co-encadré par des scientifiques de l’UMR PEGASE (équipes SYSTELL et IEPL) et de l’UR OPAALE (équipe ACTA), et bénéficiera de ce fait de compétences en mesures des émissions gazeuses en élevage, ainsi qu’en techniques expérimentales et modélisation pour la mesure et la reconstruction des flux d’air. 

Lieu du stage : INRAE, PEGASE à Saint-Gilles et IEPL Méjusseaume sur Le Rheu

Restauration le midi possible au restaurant INRAE au tarif subventionné

Accès possible en transport en commun depuis Rennes

Démarrage possible entre janvier et début mars

Formations et compétences recherchées

- Intérêt pour les questions environnementales, notamment liées à l’élevage.

- Appétence pour les mesures expérimentales en élevage ; rigueur et bonne organisation. 

- Éventuellement compétences en mécanique des fluides appliquée aux bâtiments. Appui des encadrants pour l’acquisition des méthodes à mettre en œuvre.

- Cursus ingénieur ou Master (1 ou 2). Stage de césure possible.

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

-  jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation