optimisation bi-niveau pour la conception de réseaux durables de ressources dans les parcs éco-industriels (EIP).

Ce travail présente une optimisation bi-niveau pour la conception de réseaux durables de ressources dans les parcs éco-industriels (EIP). Tout d'abord, les méthodes d'optimisation multiobjectif sont explorées afin de gérer la nature multicritère des problèmes de conception de réseaux dans les EIP. Ensuite, différents cas d’étude sont explorés et analysés afin de maintenir un équilibre concernant les coûts opératoires des usines, tout en minimisant la consommation des ressources naturelles. Ainsi, le problème est modélisé selon une structure bi-niveau reprenant les concepts de la théorie des jeux, où les usines des entreprises jouent un jeu de Nash entre elles, tout en étant dans une structure de jeu de Stackelberg avec l'autorité environnementale. Cette structure définit un modèle qui doit être transformé en un problème MOPEC (Multiple Optimization Problems with Equilibrium Constraints). Différents cas d’étude sont explorés : le premier cas est le réseau d'eau mono-polluant d’un EIP dans lequel l’influence des paramètres opératoires des usines est étudiée afin de déterminer ceux qui favorisent la symbiose entre les usines. Le réseau d'eau est composé d'un nombre fixe de procédés et d’unités de régénération où les concentrations maximales d’entrée et de sortie des polluants sont définies a priori. L'objectif est alors de déterminer quelles sont les allocations entre procédés et unités de régénération. Les résultats obtenus mettent en évidence les avantages de la structure du modèle proposée par rapport aux approches multiobjectif traditionnelles, en obtenant des gains économiques équilibrés d’usines différentes (gains entre 12-25%) tout en maintenant une faible consommation globale des ressources. Ensuite, d'autres études de cas sont abordées à l'aide de la structure bi-niveau : il s’agit d'inclure simultanément les réseaux d'énergie et d’eau dans une formulation multileader multi-follower où les deux «autorités » environnementales sont supposées jouer un jeu non-coopératif de Nash. Dans un premier cas, le gain économique est plus important en incluant des réseaux d'énergie dans la structure de l’EIP. La deuxième étude de cas industriel explore un modèle de réseau d’utilités offre-demande où l'autorité environnementale vise à minimiser les émissions totales de CO2 dans le parc. La conclusion des différents cas explorés montre des résultats extrêmement favorables en termes de coût et d’impact environnemental ce qui vise à encourager les entreprises à participer à l'EIP