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 Qualité : Coordinateur de ce projet : Dr. Haifa FeKI

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1- Problématique et contexte:

La Tunisie se situe dans une zone de transition climatique entre le sud de la Méditerranée et le Nord du Sahara. Le site d'étude choisi est la haute vallée de la Medjerda, le plus grand hydro-système, qui fait partie intégrante de la Tunisie du Nord. L'oued qui contrôle un bassin versant de 23 700 Km² constitue le principal cours d’eau du pays et est exposé à une pression anthropique de plus en plus élevée pouvant entraver l’exploitation durable des ressources en eau. Les précipitations varient de près de 300 mm/an au Sud-Ouest à plus de 1 000 mm/an au Nord du bassin versant de Medjerda.

Le problème de l’eau se pose chaque année sous ses deux aspects : un excès important en hiver et un déficit en été, la longueur de la saison humide diminue du nord-ouest vers le sud, le climat humide du nord contraste avec le climat des bassins abrités. Aux horizons 2030 et 2050 le climat tendra vers une augmentation de la température et une baisse des précipitations sur fond de variabilité déjà grande du climat régional. D'autre part il semble acquis qu'aux horizons temporels 2020 et 2050, les phénomènes météorologiques extrêmes (sécheresses, vents, inondations) vont augmenter en fréquence et en intensité, notamment à travers la succession d'années très sèches et très humides (exemple: les crues de Mars 1973, Mai 2000, Janvier 2003, Janvier 2004, Janvier 2005 et Octobre 2011, les années très sèches: 1960/61, 1987/88/89 et 1993/94/95) (Ben Mosbah, 2012). Le secteur de l'agriculture occupe encore une position privilégiée dans l’économie de la région d'étude et absorbe une main-d'oeuvre considérable (JICA, 2009). Le secteur de l'agriculture dans le bassin de la Mejerda est doté de précipitations abondantes et de terres fertiles. Une vaste zone se compose de fermes agricoles couvrant 65,6% de la superficie totale des terres agricoles du bassin (JICA, 2009), et d’une aire irriguée de 9,4%. Les terres irriguées sont situées principalement sur les plaines le long du cours principal de l'oued Mejerda.

2- Objectifs

L'objectif de ce projet est de modéliser l'impact du changement climatique sur les ressources en eau et les extrêmes hydrologiques dans la haute vallée de la Medjerda. Ce bassin est très influencé par la dynamique de grande échelle, et son débit est largement tamponné par les barrages et de façon moindre les nappes souterraines. Le principe général d’une étude de l’impact hydrologique du changement climatique est d’utiliser les conditions climatiques du futur simulées par un modèle de climat global en fonction d’un scenario d’émissions anthropiques pour le 21ème siècle. La première étape est la vérification et évaluation des sorties du modèle climatique WRF. L’étape suivante consiste alors à transformer les estimations climatiques en grandeurs caractéristiques du fonctionnement hydrologique des bassins versants. On utilisera pour cela des modèles hydrologiques de bassin, qui sont d’abord calés sur les conditions actuelles, puis utilisés pour simuler le fonctionnement des bassins selon les scénarios climatiques désagrégés construits. Après l'analyse des impacts potentiels du changement climatique sur la composante physique des hydrosystèmes (climat, hydrologie), nous nous intéresserons aux conséquences possibles de ces changements physiques sur les systèmes socio-économiques, en nous concentrant sur des secteurs particulièrement sensibles aux extr mes hydrologiques (irrigation, inondation, eaux souterraines,…).

3-Résultats attendus:

En cherchant l'impact du changement climatique sur une partie du plus grand hydro-système représentatif du Nord Tunisien, la haute vallée de la Medjerda qui est très vulnérable aux extrêmes hydrologiques, les principaux résultats attendus sont:

•  tendance d'évolution des débits et des niveaux piézométriques dans la région causée par le changement climatique.
•  l'établissement d'une base de données des variables hydro-climatiques de la région.
•  la comparaison de différents scénarios désagrégés des différents modèles climatiques et des modèles hydrologiques sur le bassin étudié.
• cartographie des zones vulnérables aux changements climatiques.

Diffuser les résultats du projet aux acteurs de l’aménagement du territoire et de la gestion de l’eau dans le bassin versant étudié, sous une forme adaptée pour leur permettre une expertise socio-économique de la modification des extrêmes hydrologiques, et définie avec eux. Ce type d'analyse, même qualitative, est important pour étayer des stratégies d'adaptation au changement climatique. Le transfert des résultats aux gestionnaires de bassin devrait être poursuivie, dans le cadre d’un atelier pour aborder plus en détail les politiques d’adaptation  ventuelles à envisager.

1- Objectifs

• Bénéficier de l'expérience des équipes de recherche des deux laboratoires de la faculté des Sciences de Tétouan au Maroc et de l'ESIER de Medjez El Bab en matière de gestion et de traitement des métaux lourds des effluents inustriels
• Utilisation des résidus naturels ligno-cellulosiques "Low Cost Materials" dans la récupération de polluants toxiques non biodégradables par adsorption comme technique promotteuse dans le traitement des effluents industriels.
• Application de la technique de rétention de ces polluants pour le cas d'industries en Tunisie et au Maroc

2- Description

  Plusieurs types de procédés peuvent être appliqués pour l'enlèvement et la récupération des métaux présents dans les effluents (HAYES, 1985 ; BROOKS, 1991) : la précipitation et coprécipitation, l'adsorption et bios orption, l'électrodéposition et électrocoagulation, la cémentation, la séparation par membranes, l'extraction par solvant, l'échange d'ions.

        Les méthodes conventionnelles utiliseées pour atteindre les concentrations en métaux lourds imposées pour les rejets liquides ont montré leurs limites et sont souvent fort coûteuses. L'utilisation d'absorbants organiques et inorganiques peux coûteux pour éliminer les métaux lourds de effluents industriels contaminés a montré ses preuves comme alternative aux méthodes phsicochimiques traditionnelles(BAILEY et al.,1999).

        Une fois absorbés sur les végétaux, les métaux peuvent être soit concentrés et récupérés par une désorption en milieu acide avec regénération des absorbants (AJMAL et al.,1996), soit récupérés dans les cendres issues de la combustion des végétaux (BRYAN ef al., 1992). Les métax obtenus d'une solution concentrée lors d'une désorption en milieu acide, peuvent être soit recyclés dans l'industrie métallurgique, ou encore, disposés comme une matière dangereuse.

        Ce projet entre dans le cadre de la gestion des rejets industriels liquides contenant des métaux toxiques comme le chrome ou le zinc. Nous proposon de développer des procédés de traitement de ces rejets indutriels par absorption sur des résidus ligno-cellulosiques bruts ou activés lesquels sont des matériaux abondants et peu coûteux, aussi bien en Tunisie qu'au Maroc

3- Méthodologie

   On se propose d'étudier l'approche cinétique et thermodynamique de l'élimination du zinc (Zn) et du chrome (Cr) des effluents industriels par des essais d'absorption en mode statique au laboratoire.

• Choix des absorbants:

       Ilexiste un grand nombre d'absorbants capables d'extraire les polluants organiques et inorganique présents dans les eaux usées.Cependant, seuls les absorbants avec une grande capacité et sélectivité d'absorption peuvent être considérés et utilisés dans un grand processus industriel.L'intérêt croissant envers cette technologie d'absorption revient essentiellement auxavantages qu'offre cette méthode de traitement par rapport àcelles conventionnelles ainsi que le choix de ces matériaux absorbants naturels bon marché.

       Au cours des essais d'absorption de ces métaux toxiques sur ces résidus naturels, l'approche cinétique et thermodynamique de leur rétention seront envisagées.

• Isothermes d'absorption:

        Les isothermes sont souvent employées dans le but de déterminer la capacité maximale d'absorption, d'apprécier qualitativement l'aptitude du support solide à plus ou moins absorber un poluant et de prédire les quantités de poluants qui pourraient être absorbées pour des concentrations initiales dans la phase aqueuse au-delà de la fourchette suivie expérimentalement. L'utilisation d'isotherme d'équilibre permettera d'atteindre les valeurs thermodynamiques induites par le phénomène, souvent très complexe, suivi par la réaction d'absorption ou de désorption. Les isothermes couramment utilisés en littérature pourraient être envisagés dans notre projet.

• Modèles cinétiques d'absorption:

          Bien que les mesures d'isothermes d'absorption fournissent une information extrêmement utile sur la capacité d'absorption et la sélection de l'absorbant le plus adapté, tout dimensionnement d'installation doit tenir compte de la cinétique du processus d'absorption. La vitesse à laquelle l'équilibre d'absorption est atteint peut être très variable selon le système étudié ou les conditions opératoires.

• Analyse statique des résultats:

       Des analyses statiques des différents résultats obtenus seront réalisées par des logiciels statiques (SPSS par exemple) à fin de s'assurer de la signification des résultats.

4- Situation du sujet dans le contextes national et international

         Les standars et normes imposés aus industries dants leurs effluents contiennents des métaux et métaux lourds sont de plus en plus exigeants. Ceci est essentiellement attribuable à la progression continue de la production industrielle et au développement des connaissances sur la toxicité des métaux lourds, qui intégrent la chaîne alimentaire humaine par accumulation dans les plantes et les animaux, ce qui est essentiellement due à leur non biodégrabilité.

     1- Objectifs

Présentation du mastère de recherche habilité par l’ESIER Medjez el Bab (Université de Jendouba)

1 - Identification du parcours proposé

1-1- Rattachement du parcours

Domaine de formation : Sciences et Technologies Agricoles et Industries Alimentaires

Mention : Changements climatiques, adaptation au développement durable « CLIMADAPT »

Parcours : Changements climatiques et gestion de l’eau « CCGE »

Année : 2013/14

1-2- Objectifs de la formation (compétences, savoir-faire, connaissances)

Le bassin méditerranéen est considéré parmi les régions ou les changements climatiques auraient des effets les plus percutants, en particulier la région de l’Afrique du Nord. Dans cette région de notre planète, les changements climatiques auraient comme conséquence la baisse des précipitations et la hausse de la température, avec des degrés variables selon la latitude, les scénarios et les horizons temporels de prévision, laissant présager que le fonctionnement actuel des systèmes hydrologiques serait fortement perturbé. La Tunisie se localise sur la rive méridionale de la Méditerranée, particulièrement vulnérable aux changements climatiques nécessitant un besoin urgent d’adaptation de la gestion des ressources en eau, comme évoqué dans le cadre de la stratégie nationale d’adaptation pour le secteur agricole et les ressources naturelles. En effet les phénomènes météorologiques extrêmes (sécheresses, vents, inondations) vont augmenter en fréquence et en intensité, notamment à travers la succession d’années très sèches.

Les prévisions des impacts des changements climatiques indiquent que pour la Tunisie les ressources en eau, à titre principal au niveau des nappes phréatiques de forte salinité, des nappes littorales et des aquifères non renouvelables, diminueront de 28% en 2030. La diminution des eaux de surface sera d’environ 5% au même horizon dans la région de l’extrême nord (zone la moins touchée). La diminution des précipitations estivales augmentera le déficit hydrique dans le sol. La stratégie nationale d’adaptation aux changements climatiques, pour le secteur de l’eau, préconise de poursuivre le programme de gestion de l’eau par écosystème, plutôt que par bassin versant – de manière à tenir compte des bénéfices des services environnementaux de ces derniers, de s’engager à appliquer rigoureusement le Code des eaux dans le dessein particulier de protéger les ressources souterraines et d’en actionner la clause de nécessité face aux changements climatiques, de poursuivre la révision de la tarification de l’eau en tenant compte de la préservation des services des écosystèmes et d’étudier, en complément des réserves techniques existantes ou prévues, la création de capacités de réserve climatiques virtuelles (eau contenu dans les produits agricoles) en prévision des sécheresses extrêmes. La mise en œuvre de la dite stratégie nécessite le développement entre autres de compétences scientifiques et techniques. Ainsi, la formation de profils d’un haut niveau de spécialisation dans le domaine des changements climatiques et leur impact sur les ressources en eau, ayant des connaissances méthodologiques offrant une meilleure adaptabilité aux mutations climatiques, répond parfaitement à cette dynamique et s’avère d’une grande utilité à l’échelle nationale et régionale. Par ailleurs, l’université de Jendouba, à travers l’Ecole Supérieure des Ingénieurs de l’Equipement Rural de Medjez el Bab (ESIER), a une large expérience dans la formation et la recherche dans le domaine de la gestion de l’eau dans les conditions d’excès (inondations) ou de pénurie (sécheresses) en relation avec les changements climatiques. En plus de formations d’ingénieurs dans la thématique en rapport avec l’eau et les stress hydriques, un mastère en hydrologie – hydrogéologie, a été dispensé par l’ESIER depuis une dizaine d’années.

 Le mastère intitulé « Changements climatiques, adaptation au développement durable » est proposé dans la cadre d’un consortium regroupant l’Université de Ibn Tofail (porteur du projet) et celle de Sidi Mohamed Ben Abdellah Fez du Maroc, l’Université Abdelhamid Ibn Badis à Mostaganem et l’Université d’Oran de l’Algérie, l’Université de Gabès et l’Université de Jendouba de la Tunisie du côté des pays du Maghreb et l’Université d’Alicante de l’Espagne, l’Université Ca' Foscari de Venise en Italie et l’Institut Euro-Méditerranéne des Sciences du Risque en France du côté européen dans le cadre projet Tempus Climadapt « Building CLIMate ADAPTation capacity in Morocco, Algéria and Tunisia ». Le parcours « Adaptation aux Changements Climatiques et Gestion de l’Eau » ayant pour acronyme « CCGE » représente la contribution de l’ESIER Medjez el Bab – université de Jendouba à ce consortium. Il s’agit d’un projet qui permettra la mise en place d’un mastère de recherche destiné aux étudiants spécialisés dans le domaine des changements climatiques en Méditerranée, ainsi que la création d’un centre d’adaptation aux changements climatiques. Il est destiné à soutenir les pays de la région dans les programmes d’adaptation aux changements climatiques à travers la mise en place de nouveaux programmes d'enseignement et de structures de recherche dédiées à l'étude de l'environnement et du développement durable. Le développement et la mise en place d’un mastère, conformément aux exigences de Bologne, sur le changement climatique et le management des risques, en particulier l’eau, est de nature à doter les pays partenaires des profils de gestionnaires capables d’affronter l'impact du changement climatique et à travers la création de centres nationaux pour le suivi des changements climatiques.

Les compétences visées par ce programme de mastère sont, en premier lieu, une formation à la recherche en vue d’aborder une thèse de doctorat. Au cours de la formation, les étudiants doivent donc acquérir les bases de travail de recherche à la fois dans le domaine des méthodes (analyse bibliographique, esprit de synthèse, rédaction d’un rapport, présentation orale, etc…) que des outils (informatique, modélisation numérique, télédétection instrumentales, traitement de données…). Les méthodes et les outils proposés permettent d’appréhender une intégration dans le milieu professionnel avec certains atouts.

1-3- Perspectives professionnelles du parcours

L’important potentiel et le programme ambitieux de développement en tenant compte des risques liés au changement climatique sur le cycle de l’eau en général et en particulier sur l’hydrologie des extrêmes (inondations et sècheresses), et leurs conséquences sur l’environnement, auront comme impact la génération d’emplois dans les années à venir. Les profils développés vont pouvoir s’intégrés dans les secteurs de Recherche (INRGREF, IRA de Medenine, INM, ….), les 3 laboratoires et les centres de recherche et les établissements privés spécialisés en Sciences de l’Eau et Environnement.

1-4- Perspectives académiques du parcours

Les diplômés du mastère spécialisé en adaptation aux changements climatiques et gestion de l’eau sont dotés de compétences techniques et scientifiques leur permettant de poursuivre leurs études dans les écoles doctorales de l’INAT, de l’ENIT, de l’ENIS, de l’ISA Chott Meriem,… Par ailleurs, une école doctorale en Sciences du vivant et de l’Environnement est cours de préparation à l’Université de Jendouba par le consortium regroupant l’ESIER, l’ESAKef et l’ISPTabarka, avec une spécialisation en « Sciences de l’eau ».