Academic literature on the topic 'Industrie du recyclage des métaux'

Cette étude trace un profil des diverses technologies utilisées et en développement pour la séparation et/ou la récupération des métaux dans les effluents industriels. Les principes de fonctionnement de ces technologies sont abordés, ainsi que leurs avantages et limites d'utilisation. Les procédés d'enlèvement et de récupération des métaux comprennent les techniques de précipitation (formation d'hydroxydes, de carbonates, de sulfures, etc.) et coprécipitation (sels de fer et d'aluminium, etc.), d'adsorption (sable, cellulose, charbon activé, pyrite, ciment, lignite, mousse de tourbe, sciure de bois, etc.) et de biosorption (bactéries, levures, moisissures, algues marines et d'eaux douces), d'électrodéposition et d'électrocoagulation, de cémentation, de séparation par membranes (osmose inverse et électrodialyse), d'extraction par solvant (acides carboxyliques, amines aliphatiques ou aromatiques, acides aminés, composés phénoliques, phosphates alkyl, etc.), et d'échange d'ions (résines naturelles et synthétiques). La précipitation ou la coprécipitation représentent les procédés les plus largement utilisés et étudiés pour l'enlèvement des métaux des effluents industriels, suivis des techniques d'adsorption. Les procédés plus sophistiqués tels que l'électrodéposition, l'extraction par solvant, la séparation par membranes et l'échange d'ions, bien que largement utilisés dans les procédés métallurgiques, sont relativement peu employés et examinés pour le traitement des effluents industriels. La biosorption a fait l'objet de plusieurs travaux de recherche au cours des dernières années et représente une option intéressante pour le traitement de divers types d'effluents contenant de faibles concentrations en métaux. Finalement, le recyclage et la gestion optimale des effluents constitue une avenue de plus en plus suivie par les industries soucieuses de satisfaire aux nouvelles réglementations et législations.

La présence de concentrations élevées en métaux lourds retrouvés dans les boues de stations d'épuration est un facteur important limitant ainsi leurs différents modes de dispositions (rejet en mer, enfouissement, incinération, ou même recyclage comme fertilisant agricole ou forestier) par crainte de dégâts considérables qui pourraient être causés à l'environnement. L'objectif de ce travail consistait à mettre au point un procédé qui permettrait conjointement la stabilisation des boues municipales et l'enlèvement des métaux lourds qui y sont associés. L'approche poursuivie dans cette étude était de vérifier si ce procédé microbien, conçu pour enlever les métaux lourds associés aux boues municipales, pourrait éventuellement remplacer les procédés conventionnels de stabilisation des boues municipales, ce qui réduirait considérablement les temps et coûts de traitement. Ce procédé microbien consiste à utiliser des souches de thiobacilles qui oxydent le soufre élémentaire, produisant ainsi de l'acide sulfurique, et par la même occasion une forte baisse de pH (1.5). Les résultats obtenus en cultures discontinues, en bioréacteurs, avec des boues primaires provenant de la station d'épuration de la Communauté Urbaine de Québec (C.U.Q.- Est) montrent que cette chute de pH entraîne une solubilisation importante des métaux (Cr: 56 %, Cu: 97 %, Fe: 30 à 40 %, Pb: 69 %, Zn: 98 % ), du phosphore (52 %), ainsi qu'une réduction appréciable des matières volatiles en suspension (40 à 50 % ), et ce, après seulement 7 jours de traitement. Le soufre nécessaire à la biolixiviation- stabilisation est introduit, dans le cas de notre étude, sous forme de granules ou de blocs. Ce choix de la forme de soufre influe beaucoup sur la qualité de la boue produite, ainsi que sur son pouvoir acidophile après neutralisation. Le soufre en blocs s'avère plus efficace et aussi préférable au soufre en granules quant au pouvoir acidophile, après neutralisation, de la boue produite.

Aujourd’hui, la fonction essentielle d’une station d’épuration est de dépolluer les effluents liquides pour limiter les dommages sur les milieux naturels ou pour la santé publique. Cet objectif de conservation ne prend malheureusement pas en compte les pressions sociétales. La croissance démographique, les sociétés de consommation nous ont amenés à une situation où annuellement nous consom mons plus de ressources que la planète peut nous offrir. À l’heure du recyclage et du développement de l’économie circulaire, il semble urgent de faire évoluer la conception et l’exploitation des stations d’épuration (STEP). Ces dernières ne doivent plus jouer le rôle de « déchetterie liquide », mais celui de « récupérateur/producteur de ressources ». Avec son développement, la filière biogaz apparaît comme une évidence. Cependant, malgré ces tendances, la croissance d’unités de biogaz sur STEP est figée. Cela est dû au fait que les procédés classiques d’épuration dégradent le pouvoir méthanogène des effluents et restreignent la valorisation d’autres ressources. Les STEP de demain devront être des bioraffineries à forte valeur ajoutée. Cela conduit à faire évoluer nos procédés : au lieu d’enlever les polluants par étapes successives pour obtenir des effluents « propres », extrayons les ressources les unes après les autres, à commencer par l’eau pour la recycler, de l’énergie ainsi que des matières organiques et minérales. Oublions le traitement et valorisons le tri pour une économie circulaire respectueuse quantitativement et qualitativement de nos ressources naturelles. Des technologies de fractionnement membranaire sont la clé du développement de ces bioraffineries. Un retour d’expérience sur une industrie agroalimentaire est présenté dans cet article. Les résultats de ces essais à grande échelle révèlent le potentiel et l’intérêt du recyclage par fractionnement en comparaison aux procédés conventionnels de traitement. Les nouvelles STEP peuvent ainsi devenir des usines de production d’eau potable, de bioengrais, de biomatériaux… tout en étant productrices d’énergie.

Incompatible elements and isotopic ratios identify three end-member mantle components in oceanic island basalt (OIB); EM1, EM2, and HIMU. We estimate compatible to mildly incompatible transition metal abundance trends (Ni, Co, Fe, Cu, Cr, V, Mn, Sc, and Zn) in “primitive” basalt suites (Mg# = Mg/(Mg + 0.9*Fe) atomic = 0.72) from 12 end-member oceanic islands by regressing metals against Fe/Mg ratios in sample suites, and solving for concentrations at Mg/Fe = 1 (Mg# = 0.72). Using the transition metal estimates, exploratory statistics reveal that islands ‘group’ based on mantle component type even when La/Yb ratios are used to compensate metal concentrations for percentage melting. Higher chalcophile Zn (and Pb, earlier work) in EM1 and EM2 compared to HIMU, and higher Cr (3+) and Sc in HIMU relative to EM1, support views that HIMU represents subduction-processed ocean floor basalt. Incompatible elements, ratios and isotopes indicate that EM1 is Archean, EM2 is Proterozoic or younger, and both are related to sediment subduction. As found with incompatible elements, EM1 and EM2 show similar ‘compatible’ element concentrations, but lower (multi-valence) Cr, Fe and Mn in EM1 could indirectly reflect increasing oxidation of subducted sediment between the Archean and Proterozoic. Alternatively, changes in subduction processes that yielded peak continental formation in the Neoarchean, and craton-suturing in the Paleoproterozoic may account for EM1–EM2 differences. EM1 shows similar or lower Cr, Ni and Co compared to HIMU and EM2 suggesting that economic viability of layered intrusions, which have extreme EM1-like signatures, is unrelated to high metals in EM1 mantle sources, but that high % melting appears important. Because core-concentrated transition metals correlate with mantle component type, lithospheric recycling apparently controls their concentrations in OIB and core-mantle interaction may be unimportant.RÉSUMÉLes éléments incompatibles et les rapports isotopiques permettent de délimiter trois termes extrêmes de composants mantéliques dans des basaltes insulaires océaniques (OIB), soit EM1, EM2, et HIMU. Nous estimons les tendances d’abondance de métaux de transition (Ni, Co, Fe, Cu, Cr, V, Mn, Sc, and Zn) compatibles à modérément incompatibles dans des suites de basaltes « primitifs » (Mg# = Mg/(Mg + 0,9*Fe) rayon atomique = 0,72) sur 12 termes extrêmes de matériaux insulaires océaniques, par régression des concentrations des métaux sur les rapports Fe/Mg dans des échantillons des suites, la détermination étant définie au rapport Mg/Fe = 1 (Mg# = 0,72). L’utilisation d’une approche statistique exploratoire sur les estimations de métaux de transition montre que la composition des îles se « regroupent » en fonction du type de composition du manteau, cela même lorsque les ratios La/Yb sont utilisés pour compenser les concentrations de métaux pour déterminer le pourcentuel de fusion. Le caractère plus chalcophile du Zn (et Pb, travail antérieur) dans EM1 et EM2 comparé à HIMU, et la plus grande teneur en Cr (3+) et Sc dans HIMU par rapport à EM1, accréditent l’idée que HIMU représente le basalte de subduction des fonds océaniques. Les éléments incompatibles, les ratios et les isotopes montrent que EM1 est archéen, que EM2 est protérozoïque ou plus jeune, et que les deux sont liés à la subduction sédimentaire. Comme constaté pour les éléments incompatibles, EMI et EM2 affichent une compatibilité similaire des concentrations en éléments « compatibles », toutefois une concentration inférieure en Cr (multivalent), Fe et Mn dans EM1 pourrait refléter indirectement une oxydation croissante des sédiments subduits entre l’Archéen et le Protérozoïque. Par ailleurs, les changements dans les mécanismes de subduction qui ont mené à un maximum de formation continentale au Néoarchéen et à des épisodes de sutures cratoniques au Paléoprotérozoïque, peuvent expliquer les différences entre EM1 et EM2. La teneur similaire ou inférieure en Cr, Ni et Co de EM1 par rapport à HIMU et EM2 permet de croire que la viabilité économique des intrusions stratifiées – lesquelles montrent des signatures extrêmes EM1 – est sans rapport avec les sources mantéliques à fortes teneurs en métaux, mais que le fort pourcentuel de fusion qui importerait. Parce que la concentration du noyau en métaux de transition correspond avec le type de composant du manteau, c’est le recyclage lithosphérique qui contrôle apparemment leurs concentrations dans l'OIB, et l'interaction noyau-manteau pourrait être sans importance.

Résumé Les effluents liquides des huileries d’olive (margines) produits par le processus d’extraction d’huile d’olive sont les principaux déchets nuisibles de cette industrie. La caractérisation de ces effluents suivie de l’élimination de la matière organique (demande chimique en oxygène (DCO), des polyphénols totaux, de la matière en suspension (MES) et de la couleur), de la matière minérale (phosphates et azote ammoniacal) et des métaux lourds (zinc et fer) ont été expérimentalement étudiées à l’aide de la technique d’électrocoagulation en utilisant des électrodes en aluminium. Il est constaté que l’augmentation du temps d’électrolyse et de la tension électrique améliore le traitement de façon significative. Toutefois, la consommation simultanée d’énergie et des électrodes a été observée. Les résultats de ces analyses ont montré que les margines diluées cinq fois sont des effluents à pH acides (4,2), très chargés en matière organique (20 000 mg•L‑l de Demande Chimique en Oxygène (DCO)), en sels (Conductivité Électrique (C.E) = 3,6 mS•cm‑1), en azote ammoniacal (NH4+) (32 mg•L‑1), en orthophosphates (PO43-) (22 mg•L‑1). Elles contiennent également des quantités appréciables de métaux lourds, notamment le zinc (3,69 mg•L‑1) et le fer (13,80 mg•L‑1). L’évolution des paramètres physico-chimiques au cours du traitement par électrocoagulation montre que dans les conditions d’un temps d’électrolyse de 15 minutes et d’une tension électrique de 20 volts (correspond à 250 A•m‑2), la décoloration des margines diluées cinq fois est comprise entre 96-99 %, la réduction de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) est d’environ 80-85 %, la réduction des polyphénols totaux est d’environ 75-80 %, l’élimination des particules colloïdales (Matière En Suspension (MES)) peut atteindre 7-8 kg•m‑3, la réduction des orthophosphates est 94-99 %, la réduction de l’ammonium est 80-85 %,la réduction du zinc est 70-75 %, la réduction du fer est 71-76 %, la masse perdue des électrodes est 0,6-0,7 kg•m‑3 et l’énergie consommée est 12‑14 kWh•m‑3. Ces niveaux opérationnels optimaux permettent d’avoir une bonne dégradation des margines.

Les activités industrielles génèrent inévitablement des déchets quelquefois très toxiques. L’évolution des réglementations concernant leur mise en décharge et la pression de l'opinion publique poussent les communautés scientifique et technique à trouver des solutions pour ce problème. Ce travail a exploré les possibilités de la dépollution des déchets industriels métallifères de leurs éléments toxiques (ET) et d'enrichissement des résidus en métaux de valeur (MV). Des traitements thermiques sous atmosphères contrôlées (oxydante, réductrice et chlorurante) sont appliqués sur cinq échantillons provenant d'une usine d'extraction européenne des métaux non-ferreux. L’influence de l'atmosphère gazeuse, de la température, de la durée du traitement sur les taux d'élimination des ET et de concentration des MV est déterminée à l'aide de la DRX, du MEB, de l'analyse chimique, etc. Selon les caractéristiques physico-chimiques des déchets, il était possible d'éliminer en moyenne environ 62 à 99% des ET et de récupérer environ 35 à 100% des MV. Ainsi, il était possible de diminuer les teneurs des ET de 23 à 0,4% et d'accroitre celles des MV de 24 à 46%. Les ET sont séparés de la phase gazeuse par refroidissement alors que les MV sont concentrés dans le résidu du traitement. La réduction des déchets, à des températures 600°C, semble être le traitement le plus efficace pour leur dépollution et leur enrichissement. Certains déchets peuvent être recyclés directement dans les unités industrielles d'extraction des métaux non-ferreux

La métallurgie extractive de métaux non ferreux tels que le cuivre, etc. Génère des effluents gazeux et liquides ainsi que des déchets solides. Malgré les efforts faits par ce secteur d'activité, ces rejets, même partiels, posent des problèmes pour l'environnement. Ce travail est focalisée sur la possibilité de la chloruration sélective des concentrés de chalcopyrite et de chromite dans le but de récupérer ou de concentrer les métaux de valeur. Deux concentrés de chalcopyrite et un concentré de chromite ont été utilisés. La chloruration de ces solides est réalisée en montage horizontal et en ATG. La caractérisation physico-chimique des échantillons de départ et des produits de réaction est réalisée par MEB, DRX, MSE et Analyse Chimique. La chloruration des concentrés de chalcopyrite par le mélange Cl2+N2 est possible à 300°C et aboutit à la chloruration quasi totale de sulfures et à la volatilisation complète des chlorures de fer et de soufre. Plus de 95% du cuivre de la chalcopyrite se trouvent dans le résidu. Un schéma de procède est proposé pour le traitement du concentré de chalcopyrite permettant la récupération de chlorure de cuivre et de soufre élémentaire ainsi que le recyclage du chlore. L’extraction totale du chrome est possible par la carbochloruration du concentré de chromite aux environs de 900°C. La quasi-totalité du fer et une partie du chrome peuvent être extraits soit par l'oxychloruration à 950°C soit par carbochloruration à 550°C. Des schémas des procédés sont proposés. Ces schémas peuvent être appliqués pour le traitement et le recyclage de déchets contenant de chrome comme les catalyseurs, réfracteurs usés, les sables de fonderies, etc.

La these decrit l'etude d'un procede couplant la nanofiltration et l'electrolyse pour l'elimination et le recyclage de cations de metaux lourds contenus dans des solutions diluees. En effet, la filtration membranaire permet d'obtenir d'une part une solution epuree et d'autre part un concentrat qui peut etre electrolyse pour recuperer le metal a l'etat solide. L'objectif fixe a ete de determiner les conditions de faisabilite d'un tel procede. La bibliographie liee a notre etude est regroupee en debut de memoire. Dans un premier chapitre sont presentes les effluents nickeles vises par le procede (traitements de surface) et quelques aspects de l'electrolyse du nickel. Ensuite, le point est fait sur les modeles physiques rendant compte du transfert d'especes a travers les membranes qui mettent en uvre un gradient de pression. Le dernier chapitre de cette partie est consacre a la nanofiltration. Viennent ensuite les resultats experimentaux et leur interpretation. Dans un premier temps, nous avons etudie la nanofiltration de solutions salines, puis la nanofiltration de complexes du nickel. Ces etudes ont permis de connaitre l'influence de la pression et de la concentration ainsi que celle du ph sur les proprietes de retention. Les regles de transfert a travers les membranes de nanofiltration ceramiques ont ete degagees. Pour la mise en uvre du procede, nous montrons que, avec de telles membranes, la complexation du cation metallique peut etre necessaire pour ameliorer la retention. Par la suite, le comportement electrochimique du nickel ainsi que les resultats d'essais d'electrodeposition du nickel sont presentes. Le principal probleme rencontre est l'acidification de la solution au cours de l'electrolyse qui favorise la reduction de l'eau au detriment de celle du nickel. En conclusion, une modelisation simple a ete effectuee pour aborder le dimensionnement d'une installation mettant en uvre ce procede

L'industrie du bois est de plus en plus confrontée à des sous-produits à base de bois, associés à divers adjuvants (colle, revêtement stratifié, etc. ), qu'il s'agit d'éliminer. Cependant, nous avons peu d'acquis concernant la valorisation énergétique par la combustion de ce type de sous-produits. De ce fait, la combustion de sept échantillons de bois issus de la filière ameublement a été réalisée. L'étude porte sur les produits de combustion incomplète, particulièrement dangereux, le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les métaux lourds. Llors de la combustion, de fortes concentrations d'HAP ont été mesurées pour l'ensemble des matériaux en forme de copeaux. Les HAP de faibles masses moléculaires sont majoritaires. La formation des HAP est très sensible à une variation de température. Celle-ci est maximale pour une température de gaz en zone chaude proche de 900°C. Au-delà de 1 000°C, l'émission des HAP est fortement réduite. L'analyse des oxydes de carbone montre que 94% du carbone initial est émis sous forme de CO2. Le rôle des divers additifs d'encollage et de stratification sur les émissions parait négligeable. En revanche, le compactage des sous-produits conduit à une meilleure combustion, caractérisée par moins de CO et plus de CO2. Les HAP rejetés par les matériaux compactes sont négligeables dans nos conditions expérimentales. Les sous-produits compactes sont donc caractérisés par une combustion plus complète. Le flux de chaleur maximal liberé pendant la combustion semble augmenter avec la masse volumique apparente des échantillons. Il a été montré que la masse volumique apparente modifie les transferts de chaleur dans le matériau.

Dans le cadre de cette thèse, nous nous interrogeons sur la concurrence que peut potentiellement apporter les recycleurs sur un marché des matières premières traditionnellement dominé par un oligopole minier. Dans quelle mesure les recycleurs peuvent-ils concurrencer les firmes minières et quels sont les effets sur l'oligopole? Comme deuxième axe de recherche, nous tenons compte du différentiel d'externalités environnementales qui existe entre les deux types d'offre. Nous intégrons donc dans notre modèle une subvention au recyclage ainsi qu'une taxe sur la pollution minière, ceci, en réponse aux deux distorsions de marché que sont la structure non concurrentielle de l'extraction minière et les externalités qui sont associées à cette activité. Pour donner une dimension empirique à cette thèse, nous utilisons les marchés du minerai de fer et de l'acier. Préalablement à l'analyse de la concurrence avec les recycleurs, nous effectuons dans le cadre du Chapitre 1, une analyse de l'évolution des marchés du fer et de l'acier suite au choc de demande des années 2000. La concentration de la demande autour des sidérurgistes chinois ainsi que la stratégie mise en place par les autorités à partir de 2010, aboutissent à l'existence d'un monopsone contrarié sur le marché mondial du minerai de fer.En se recentrant sur l'amont de la chaîne de valeur, notre Chapitre 2 pose le cadre théorique de la concurrence entre les entreprises minières et les recycleurs. A travers un modèle Cournot-Stackelberg, nous montrons que la part de marché du secteur minier augmente avec le degré de concurrence de ce secteur. Les recycleurs ne peuvent en effet pas augmenter de manière significative leur part de marché si une technologie de recyclage efficace n'est pas, dans le même temps, associée à une importante disponibilité de déchets. Cette double condition est également nécessaire pour garantir la diminution de la rente minière. Par ailleurs, nous mettons en avant l'existence d'un niveau de technologie de recyclage minimum pour que les recycleurs puissent entrer sur le marché. La prise en compte du différentiel d'externalités environnementales dans le Chapitre 3 renforce la nécessité d'une augmentation de l'offre de matières secondaires, au regard de son effet bénéfique sur le bien-être. L'instauration d'une taxe environnementale sur la production minière s'avère, à cet effet, moins pertinente qu'une subvention au recyclage. La taxe renforce la contrainte de capacités pour les recycleurs, repose sur une nécessaire évaluation de la pollution minière difficile à réaliser pour certaines matières premières, et des limites quant à sa mise en œuvre semblent également se poser. A l'inverse, l'instauration d'une subvention au recyclage aurait des effets significatifs sur les parts de marché des recycleurs et sur la nécessaire baisse des dommages liés à l'extraction. Comme nous le montrons, la différence d'effets entre les deux politiques est d'autant plus forte lorsque le niveau de recyclage initial est faible. Enfin, en s'intéressant à une politique publique axée sur la demande de matières plutôt que sur l'offre, le Chapitre 4 met en exergue la faible incitation du marché européen du carbone sur la baisse des émissions de CO$_2$ des sidérurgistes, et donc sur un potentiel recours accru à la matière secondaire. Nous montrons également comment cette politique climatique interfère avec la politique de concurrence car elle bénéficie essentiellement aux leaders du marché, au détriment du principe de concurrence libre et non faussée qui prévaut au sein du marché commun. Plus surprenant, nos résultats indiquent que le leader du marché est la firme la moins efficace dans la consommation de matières premières, par rapport à la quantité d'acier produite et aux émissions de CO2 générées. A l'inverse, la firme qui semble être la plus efficace est, dans le même temps, celle qui aurait été la moins avantagée dans l'attribution des quotas gratuits depuis 2007
In addition to a solution for managing end-of-life products, recycling is also an alternative to the production of virgin raw materials. In this thesis, we are therefore wondering about this new form of competition that could potentially include recyclers, on a commodity market traditionally dominated by a mining oligopoly. To what extent can recyclers compete with mining firms and what are the effects on oligopoly? As a second line of research, we consider the differential of environmental externalities that exists between the two types of supply. We therefore include in our model a recycling subsidy and a tax on mining pollution, in response to the two market distortions: the non-competitive structure of mining extraction and the externalities that are associated with this activity. To give an empirical dimension to this thesis, we use the iron and steel industry. Prior to the analysis of the competition with recyclers, we carry out in Chapter 1, an analysis of the evolution of the markets of iron and steel following the demand shock since the year 2000. The concentration of the demand from Chinese steelmakers as well as the strategy put in place by the authorities from 2010, led to a new market structure of the world iron ore market: a thwarted monopsony.By focusing on the upstream value chain, Chapter 2 sets the theoretical framework for competition between mining firms and recyclers. Through a Cournot-Stackelberg model, we show that the market share of the mining sector increases with the degree of competition in this sector. Recyclers cannot significantly increase their market share if an efficient recycling technology is not associated with a high availability of waste. This dual condition is also necessary to ensure the reduction of the mining rent. In addition, we highlight the requirement of a minimum level of recycling technology for recyclers to enter the market.Taking into account the differential of environmental externalities in Chapter 3 strengthens the need for increasing the supply of secondary materials, with regard to its positive effect on social wellfare. For this purpose, the introduction of an environmental tax on mining extraction is less relevant than a subsidy for recycling. The tax reinforces the capacity constraint for recyclers, relies on a necessary assessment of mining pollution that is difficult to achieve for certain raw materials, and there are limits on its implementation which also seem to arise. On the other hand, the introduction of a recycling subsidy would have a significant impact on recyclers' market share and the necessary reduction of extraction-related damages. As we show, the difference in effects between the two policies is even stronger when the initial level of recycling is low.Finally, by focusing on a public policy based on the demand for materials rather than on supply, Chapter 4 highlights the weak incentive of the EU-ETS to reduce CO2 emissions from steelmakers, and therefore a potential increase of the secondary input instead of the virgin one. We also show how this climate policy interferes with the EU competition policy because it mainly benefits market leaders, to the detriment of the principle of free and undistorted competition prevailing in the EU market. More surprisingly, our results indicate that the market leader is the least efficient firm in the consumption of raw materials, considering the quantity of steel produced and the CO$_2$ emissions generated. Conversely, the firm that seems to be the most efficient would also have been least favoured when free allowances were allocated from 2007 onwards

La modélisation du recyclage - et l'allocation en général - est un sujet très débattu dans le domaine de l’analyse du cycle de vie (ACV). Cette thèse a pour objectif le développement d’une approche scientifique et cohérente pour la modélisation du recyclage en ACV afin de fournir des informations pertinentes aux entreprises. Ainsi, un cadre systématique est établi pour catégoriser les procédures d'allocation existantes en fonction de l’objectif de l’ACV et de l’approche attributionelle (ACV-A) ou conséquentielle (ACV-C). Une revue critique des directives officielles a montré qu'aucun d'entre elles ne recommande des procédures d’allocation conforme à ce cadre. L’approche d’imputation basée sur un schéma axiomatique qui explicite toute hypothèse subjective a été identifiée comme la méthode la plus pertinente pour l’ACV-A. Dans le cas de l'ACV-C, le ratio entre le prix du marché du matériau recyclé et celui du matériau primaire substitué est présenté comme un nouvel indicateur pour identifier si le recyclage permet de substituer la production de matériau primaire ou d’éviter son traitement en tant que déchet. Les processus qui sont affectés par une demande changeante pour un produit sont identifiés avec un diagramme de boucle causale, qui inclut également les stocks anthropiques comme un nouvel élément dans l’ACV-C. L'application des procédures d’allocation est démontrée par une étude de cas portant sur le recyclage des éléments de terres rares (ETR) des lampes fluorescentes. Les deux approches d’ACV fournissent des informations différentes et utiles aux entreprises
Modeling of recycling – and allocation in general – is a heavily debated topic in the Life Cycle Assessment (LCA) domain. This thesis aimed to find a coherent scientific approach to model recycling in LCA that provides relevant information to companies. Existing allocation procedures are captured by mathematical formulas and linked to an LCA goal and an attributional or consequential approach in a systematic framework. A review of official guidelines showed that none of them provides recommendations on allocation that is consistent with this framework. A partitioning approach was identified for attributional LCA (a-LCA). This approach is based on subjective assumptions, which are made explicit by axioms. In consequential LCA (c-LCA), the market-price ratio between the recycled and substituted primary material is introduced as a new indicator to identify whether additional recycling substitutes the production of primary materials or avoids waste treatment. The processes that are affected by a changing demand for a product are identified by a causal loop diagram, which also includes stockpiling as a new element in c-LCA. The application of the allocation procedures is demonstrated by a case study of the recycling of rare earth elements (REEs) from used fluorescent lamps. The a-LCA indicated that recycled REEs are more sustainable than primary REEs. The c-LCA showed that recycling is environmentally beneficial as long as the REEs are used in fluorescent lamps that substitute less energy-efficient halogen lamps. This demonstrates that both LCA approaches provide different but useful information for companies. Suggestions are given for policy measures when the market situation does not stimulate environmentally beneficial behavior. It is recommended, among other options, to extend the causal loop diagram of c-LCA to include additional mechanisms, such as rebound effects

La fabrication directe et additive regroupe un ensemble de technologies de mise en forme des matériaux en rupture avec les procédés conventionnels. L'industrie aéronautique et aérospatiale s'intéresse fortement à ces nouveaux procédés, dont la fusion sélective par laser de lits de poudre métallique (SLM). Cette thèse présentera les enjeux de la fabrication additive ainsi que certains procédés. Une étude bibliographique a été menée sur deux alliages aéronautiques utilisés dans ces travaux : l'alliage de titane TA6V et le superalliage base nickel Nimonic 263. Les travaux présentés dans ce rapport comprennent l'étude de la poudre métallique brute d'atomisation (morphologie, granulométrie, composition chimique). D'autre part, l'étude de la recyclabilité de la poudre utilisée en SLM est présentée pour le TA6V, tant en ce qui concerne l'évolution de la poudre elle-même que celle des propriétés mécaniques des pièces qui en sont issues. Par ailleurs ce travail traite d'un modèle de consolidation du lit de poudre permettant également d'évaluer la productivité du procédé. Enfin, une étude paramétrique et thermique menée sur le Nimonic 263 en vue de l'établissement d'une solution de contrôle procédé est présentée
Direct and additive manufacturing regroups several new technologies that are very different from conventional manufacturing processes such as casting. Aeronautic and space industries are really interested in those new processes such as the selective laser melting of metallic powder beds know as the SLM process. This PhD thesis report will show the issues of additive manufacturing and will describe some processes. A bibliography study has been done on two aeronautical alloys used in this work: titanium alloy TA6V and nickel-based superalloy Nimonic 263. This work also presents powder characterization (granulometry, morphology chemical composition) for the gas atomized powder. Besides, study has been done on the recyclability of the TA6V powder for the SLM process, for the powder itself and the mechanical properties of parts built from recycled powder. Moreover, this works deals with a powder bed consolidation model to estimate the productivity of the process. Then, a parametric and thermal study has been done on the Nimonic 263. The coaxial system for thermal visualization is described such as the image processing algorithm used. Finally, this reports deals with the study of thermal signature of typical SLM defects

Le travail de recherche présenté dans le cadre de cette thèse, réalisée en cotutelle entre l'École Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP) et l'École Centrale de Lyon (ECL), intitulé « Le recyclage de métaux d'origine industrielle au Sénégal » traite du problème du recyclage industriel des aciers et de celui, artisanal, des alliages d'aluminium. La question est abordée depuis la collecte des déchets jusqu'aux produits issus de leur valorisation : armatures pour béton armé et ustensiles de cuisine. Nous nous intéressons plus particulièrement à la qualité de ces produits. Il s'agit plus précisément des propriétés mécaniques des armatures en acier, qui se rompent parfois lors de leur mise en œuvre par pliage, et de la qualité alimentaire des alliages d'aluminium utilisés dans la fabrication d'ustensiles de cuisine et élaborés à partir de déchets provenant souvent de rebuts du secteur automobile. A l'issue de notre travail expérimental, nous avons déterminé une origine possible des défaillances des armatures à béton et avons montré, par des tests en milieu alimentaire, que les alliages d'aluminium utilisés ne présentent pas de dangers pour les usagers. Cette étude s'inscrit dans une problématique environnementale à laquelle se trouvent confrontés de plus en plus de pays, compte tenu de l'accroissement de la consommation des ménages et de la raréfaction des ressources en matière première et en énergie. Dans ce contexte, nous avons ajouté une dimension humaine et sociétale à ce travail scientifique en le prolongeant par une action de formation auprès des jeunes populations. Cette action s'inscrit par ailleurs dans un projet plus large de la Direction de l'Enseignement Elémentaire du Sénégal, de rénovation de l'enseignement des sciences à l'école élémentaire. Un module pédagogique, destiné au cycle 3, a été créé autour de la thématique des déchets et de leur devenir, en tenant compte des spécificités de l'école sénégalaise et en relation avec la partie scientifique développée dans la thèse. Il s'appuie sur une méthode d'enseignement innovante, l'investigation raisonnée, grâce à laquelle l'élève se trouve placé en tant qu'acteur de sa propre formation. L'originalité de cette recherche est donc qu'elle intègre l'ensemble des préoccupations, allant du traitement du déchet à l'éducation des populations, tout en restant centrée sur une problématique scientifique. Elle est une première concrétisation de l'accompagnement de l'école élémentaire par la communauté scientifique au Sénégal.

A des dates et à des vitesses différentes selon les pays, l’aluminium a changé tout à la fois le monde industriel et les modes de vie. Au début du XXème siècle, le monde en développement était déjà partagé entre l’Amérique du Nord où acier et béton commençaient à façonner les villes reliées par le chemin de fer, et l’Europe où il fallait détruire pour reconstruire et où le changement a pris plus de temps. Aluminium et hydroélectricité ont effectué leurs débuts ensemble, ouvrant une longue période de croissance que leur complémentarité a accélérée. Les réussites techniques dans les deux domaines ont eu un effet boule de neige. L’expansion a duré ¾ de siècle jusqu’à ce que l’augmentation des usages domestiques de l’électricité contraigne la production d’aluminium à trouver de nouvelles sources de courant, au sein des États-Unis d’abord. Les pays en développement ont adopté le chemin suivi auparavant et assuré la continuité. Depuis 2003, la Chine est le premier producteur mondial d’aluminium. La modernisation a touché tous les domaines en même temps, sant apparaître des besoins considérables d’accompagnement. L’économie et la gestion ont construit et développé des bases théoriques et pratiques en réseau, amplifiant l’efficacité des progrès techniques. Ce qu’il a paru intéressant de mettre en lumière dans cette étude, ce sont les interactions durables entre la théorie économique et la production industrielle d’un métal qui a façonné le siècle
At different times and speeds, depending on the countries concerned, aluminium has transformed both the world of industry and our ways of life. In the early 20th century, the developing world was already divided between North America, where steel and concrete were beginning to shape cities linked by railroads, and Europe, where it was necessary to demolish before rebuilding, and the transformation therefore took longer. Aluminium and hydroelectricity emerged together, heralding a long period of growth that was accelerated by their complementarity. Technical progress in both domains had a snowball effect. The expansion lasted three-quarters of a century, until the rising household demand for electricity forced aluminium producers to look for new sources of energy, firstly in the United States. The developing countries followed the same path and provided continuity. China has been the leading aluminium producer in the world since 2003. Modernisation affected both domains at the same time, creating considerable needs for support. Economics and management sciences have developed theoretical and practical foundations in a network, amplifying the effectiveness of technical advances. The interest of this study lies in our revelation of the lasting interactions between economic theory and industrial production