Academic literature on the topic 'Sidérurgie – Environnement'

Ce travail de recherche porte sur la modélisation mathématique des principaux procédés sidérurgiques en suivant une approche systémique. L’objectif est d’élaborer un outil de modélisation de l’ensemble de la filière destiné à l’optimiser du point de vue énergétique et environnemental. Nous avons développé des modèles physico-chimiques du haut fourneau, de la cokerie, de l’agglomération et du convertisseur. Ces modèles ont ensuite été reliés entre eux sous forme d’un diagramme de flux unique en utilisant le logiciel ASPEN Plus. Dans une première partie, nous nous sommes particulièrement intéressés au haut fourneau à recyclage, une variante innovante du haut fourneau dans laquelle les gaz de gueulard sont recyclés et réinjectés aux tuyères après capture du CO2. Nous avons testé une réinjection à un niveau (aux tuyères) et à deux niveaux (tuyères et ventre). Les résultats ont été comparés avec succès à des données expérimentales issues d’un réacteur pilote et montrent que le recyclage permet une baisse de plus de 20 % des émissions de CO2 du haut fourneau. Le recyclage à deux niveaux ne semble pas plus performant que celui à un seul niveau. Dans un deuxième temps, nous avons simulé le fonctionnement d’une usine sidérurgique intégrée dans son ensemble. Différentes configurations ont été testées, pour un haut fourneau classique ou un haut fourneau à recyclage, en considérant un éventuel recyclage du laitier de convertisseur à l’agglomération, et en étudiant l’influence de la teneur en silicium de la fonte sur toute la filière. On montre notamment qu’il est possible de réduire le prix de revient de la tonne d’acier en substituant et recyclant différents sous-produits
This research study deals with mathematical modeling of the main steelmaking processes following a systems approach. The objective was to build a modeling tool of the whole steelmaking route devoted to its energetic and environmental optimization. We developed physical-chemical models for the blast furnace, the coke oven, the sintering plant and the basic oxygen furnace. These models were then linked together in a single flow sheet using the ASPEN Plus software. First, we focused on the top gas recycling blast furnace, a novel variant of the blast furnace in which the top gas is recycled and re-injected into the tuyeres after CO2 removal and capture. We tested both a reinjection at one level (tuyeres only) and at two levels (tuyeres and shaft). The results were successfully compared with experimental data from a pilot reactor and demonstrate that recycling can lower the blast furnace CO2 emissions by more than 20%. Recycling at two levels does not seem more efficient than at a single level. Second, we simulated the operation of an entire integrated steelmaking plant. Different configurations were tested, using a conventional blast furnace or a top gas recycling blast furnace, considering a possible recycling of the converter slag to the sintering plant, and studying the influence of Si content in the hot metal on the entire steelmaking plant operation. We show that it is possible to reduce the cost of producing steel by substituting and recycling various by-products

La substitution du carbone fossile par du carbone biogénique issu de la biomasse pourrait réduire considérablement la contribution de l'industrie sidérurgique au réchauffement climatique. L'objectif de ce travail de thèse était de poser les bases et d'analyser un procédé innovant d'élaboration du fer, dénommé BIORED (biomass-based iron ore reduction). Dans celui-ci, des boulettes de minerai de fer et de la biomasse granulaire sont chargées au sommet d'un four à cuve vertical. Le minerai est réduit par CO issu de la gazéification in-situ de la biomasse (réaction de Boudouard). Nous avons déterminé les cinétiques de dévolatilisation et de gazéification de la biomasse choisie, du charbon de bois, par thermogravimétrie. Ces cinétiques ont été modélisées par la méthode des réactions indépendantes en parallèle et l'équation de Langmuir-Hinshelwood, respectivement. Nous avons transformé un modèle existant de simulation du procédé de réduction directe du minerai de fer par les gaz pour tenir compte des deux solides et des réactions associées à la biomasse. Les résultats du nouveau modèle montrent que dans le réacteur BIORED, la gazéification prend place en bas du four, tandis que la réduction du minerai de fer s'étage, la réduction de la wustite en fer métallique étant l'étape la plus longue. Le degré de métallisation obtenu est satisfaisant et le mélange de gaz d'échappement (CO-CO₂) pourrait être recyclé pour réutiliser CO et économiser l'énergie. Nous avons développé un protocole expérimental spécifique pour la validation du modèle et les résultats de l'expérience correspondent relativement bien aux résultats numériques. Enfin, les possibilités de développement potentiel du procédé BIORED dans certaines régions du monde ont été quantifiées, et une analyse du cycle de vie de la fabrication d'acier sur la base de ce procédé a montré une diminution considérable des émissions de CO₂ (moins 96 %) et de la plupart des autres impacts sur l'environnement, par rapport à la filière usuelle haut fourneau et convertisseur
Substituting fossil carbon with biogenic carbon from biomass could considerably reduce the contribution of the steel industry to global warming. The objective of this thesis was to introduce and analyse an innovative ironmaking process, called BIORED (biomass-based iron ore reduction). In this process, iron ore pellets and granular biomass are loaded together at the top of a vertical shaft furnace. The ore is reduced by CO produced from the in-situ gasification of the biomass (Boudouard reaction). The devolatilisation and gasification kinetics of the selected biomass, charcoal, were determined from thermogravimetry experiments. These kinetics were modelled by the scheme of independent parallel reactions and the Langmuir-Hinshelwood equation, respectively. We used an existing numerical model of a gas-based direct reduction process to create a new one that considers two solids and the biomass-related reactions. The model results show that the gasification takes place at the bottom of the BIORED reactor, while the reduction of the iron ore occurs step-wisely, with the reduction of wustite to metallic iron being the slowest. The degree of metallisation is satisfactory and the top gas (CO-CO2 mixture) could be recycled to reuse CO and save energy. We developed a specific experimental protocol for the validation of the model. The experimental results satisfactorily agree with the numerical ones. Eventually, the potential industrial development of the BIORED process in different regions of the world was assessed, and a life cycle assessment of a new steelmaking route based on BIORED process showed a considerable reduction in CO2 emissions (96% less) and most other environmental impacts, compared to the conventional Blast Furnace-Basic Oxygen Furnace route

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 CO2 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 CO2 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

Cette thèse a pour champ d'investigation le secteur de la sidérurgie et les réponses technologiques ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking) développées face à la contrainte "carbone" (taxes, permis négociables) qui s'ajoute aux défis industriels et modifie la direction du changement technique. Notre analyse porte plus précisément sur les conditions du "verdissement" (ou greening) des innovations, la sélection d'une nouvelle filière technologique et la compétition inter-technologique dans une industrie particulièrement sujette au lock-in, en tenant compte des incertitudes sur l'environnement de sélection spécifique (évolution des prix de l'énergie, du carbone et matières premières sur les coûts de production, demande d'acier, conditions de concurrence…). L'influence de la modification des prix relatifs induits compte tenu des simulations des contraintes sur les marchés du carbone et de l'énergie est étudié d'un modèle d'équilibre partiel appliqué. Sollicitant plusieurs concepts d'économie industrielle et de l'investissement sous incertitude pour modéliser les questions a décision, de sélection, d'adoption et de diffusion de technologies, notre thèse ouvre des pistes de travail à partir de la prise en compte des anticipations des acteurs et de la concurrence imparfaite. La méthodologie développée dans ce travail empirique est potentiellement applicable à d'autres secteurs (industries du papier, ciment, aluminium…) et fournit des réponses aux questions théoriques identifiées par l'agenda scientifique pluridisciplinaire IHDP-Industrial transformation qui sollicite les apports complémentaires des théories évolutionnistes et néoclassiques du changement technique
This thesis aims to investigate the responses of the steel industry sector to the global carbon constraint (permits, taxes) and specifically the ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking) technologies. The analysis relates more precisely to the conditions of the greening of innovations, the selection of new incremental and radical innovation and the inter-technology competition. It takes into account the uncertainty of the selection environment (evolution of the prices of energy, carbon, raw materials, steel demand, conditions of competition). The influence of the modification of the induced relative prices under different simulations is dealt with a partial equilibrium model. Complementary concepts of industrial economics and investment under uncertainty related to the decision, adoption and diffusion of technologies have been explored. I highlight the promising complementary work of integrating anticipation of actors and imperfect competition. The methodology developed is potentially useful for other sectors (industries of cement, paper, aluminium…). This case study on steelmaking illustrates the theoretical framework of the pluridisciplinary scientific agenda IHDP-Industrial Transformation that combines evolutionary and neoclassical economics of technical change

Le grand-duché de Luxembourg doit son essor à l'exploitation du minerai de fer oolithique et à sa transformation dans les usines sidérurgiques implantées dans le bassin minier à partir de 1870. Le décollage industriel attira une main-d'oeuvre importante, de toutes les régions du pays et de l'étranger, de l'Europe de l'est et surtout de l'Italie. Cet afflux de populations d'horizons divers a donné naissance à une société multiculturelle. Après une période difficile, l'urbanisation se développa grâce aux efforts combinés des pouvoirs publics et des sociétés sidérurgiques. A partir de 1975, la crise structurelle et conjoncturelle de l'acier a amené les pouvoirs publics, en commun avec les sociétés sidérurgiques et les syndicats (tripartite) a entamer la restructuration de l'industrie lourde. Celle-ci entraîna la fermeture d'installations ainsi que des synergies avec des sociétés sidérurgiques étrangères. La réduction importante des effectifs (de 27766 en 1974 à 6700 en 1996) a été réalisée de différentes manières (primes de départ, reconversions, pré-retraite), sans jamais entraîner de licenciement. Parallèlement la diversification industrielle, lancée dans les années 60, fut accélérée. Les efforts se concentrèrent désormais sur le bassin minier, durement touché par la crise, aux dépens de la région nord. Dès 1978, des zones industrielles à caractère nationale furent créées dans le bassin minier. De nombreuses industries nouvelles vont y être implantées par la suite. Ces zones sont localisées près des grands axes routiers et ferroviaires. A l'exception du "pôle européen de développement" elles sont toutes situées sur d'anciennes surfaces agricoles. Les activités économiques se sont ainsi déplacées vers les communes voisines des communes sidérurgiques. Ce desserrement entraîne une intensification des mouvements navetteurs, aussi bien à l'intérieur du bassin minier que vers l'extérieur en direction de l'agglomération de Luxembourg-ville
The grand duchy of Luxembourg owes its growth to the exploitation of oolitic iron and its conversion in the iron and steel works established in the mining basin from 1870 onwards. The industrial upswing attracted a large labour force from all the regions of the country and from abroad, from eastern europe and especially from Italy. This influx of people from different backgrounds gave birth to a multicultural society. After a difficult period, urbanization developed, thanks to the combined efforts of the public authorities and the iron and steel companies. After 1975, the structural and economic crisis of the steel sector led the public authorities in concert with the iron and steel compagnies and the trade unions (tripartite action) to tackle the restructuring of heavy industry. This leading to the closure of some steel plants and synergism with foreign iron and steel firms. The great reduction in the number of persons employed (from 27766 in 1974 to 6700 in 1996) was achieved in a variety of ways (bonuses to take up other employment, redeployment, early retirement) but without ever any dismissals. At the same time, the industrial diversification commenced in the 1960's was accelerated. Efforts now being concentrated on the mining basin which had been severely hit by the crisis, the being at the expense of the nothern region. From 1978, industrial zones of a national character were created in the basin. Numerous industries were subsequently established there. These zones are located near the major road and rail links and, with the exception of the "European development zone", they are all situated on former agricultural land. Business activities have therefore shifted towards the communes adjoining the iron and steel communes. This outward movement has led to increase in commuter traffic both within the mining basin and in an outward direction towards the Luxembourg city conurbation

Ce travail de recherche porte sur la modélisation mathématique des principaux procédés sidérurgiques en suivant une approche systémique. L’objectif est d’élaborer un outil de modélisation de l’ensemble de la filière destiné à l’optimiser du point de vue énergétique et environnemental. Nous avons développé des modèles physico-chimiques du haut fourneau, de la cokerie, de l’agglomération et du convertisseur. Ces modèles ont ensuite été reliés entre eux sous forme d’un diagramme de flux unique en utilisant le logiciel ASPEN Plus. Dans une première partie, nous nous sommes particulièrement intéressés au haut fourneau à recyclage, une variante innovante du haut fourneau dans laquelle les gaz de gueulard sont recyclés et réinjectés aux tuyères après capture du CO2. Nous avons testé une réinjection à un niveau (aux tuyères) et à deux niveaux (tuyères et ventre). Les résultats ont été comparés avec succès à des données expérimentales issues d’un réacteur pilote et montrent que le recyclage permet une baisse de plus de 20 % des émissions de CO2 du haut fourneau. Le recyclage à deux niveaux ne semble pas plus performant que celui à un seul niveau. Dans un deuxième temps, nous avons simulé le fonctionnement d’une usine sidérurgique intégrée dans son ensemble. Différentes configurations ont été testées, pour un haut fourneau classique ou un haut fourneau à recyclage, en considérant un éventuel recyclage du laitier de convertisseur à l’agglomération, et en étudiant l’influence de la teneur en silicium de la fonte sur toute la filière. On montre notamment qu’il est possible de réduire le prix de revient de la tonne d’acier en substituant et recyclant différents sous-produits
This research study deals with mathematical modeling of the main steelmaking processes following a systems approach. The objective was to build a modeling tool of the whole steelmaking route devoted to its energetic and environmental optimization. We developed physical-chemical models for the blast furnace, the coke oven, the sintering plant and the basic oxygen furnace. These models were then linked together in a single flow sheet using the ASPEN Plus software. First, we focused on the top gas recycling blast furnace, a novel variant of the blast furnace in which the top gas is recycled and re-injected into the tuyeres after CO2 removal and capture. We tested both a reinjection at one level (tuyeres only) and at two levels (tuyeres and shaft). The results were successfully compared with experimental data from a pilot reactor and demonstrate that recycling can lower the blast furnace CO2 emissions by more than 20%. Recycling at two levels does not seem more efficient than at a single level. Second, we simulated the operation of an entire integrated steelmaking plant. Different configurations were tested, using a conventional blast furnace or a top gas recycling blast furnace, considering a possible recycling of the converter slag to the sintering plant, and studying the influence of Si content in the hot metal on the entire steelmaking plant operation. We show that it is possible to reduce the cost of producing steel by substituting and recycling various by-products

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