Tesi sul tema "Gaz respectueux de l'environnement"

Dans ce travail de doctorat, une étude théorique et expérimentale systématique a été menée sur l'isolation du mélange de gaz C4F7N-CO2-O2 respectueux de l'environnement et ses caractéristiques de décomposition et de biosécurité sous défauts électriques et thermiques. Sur la base de la méthode de dynamique moléculaire ReaxFF, le processus de décomposition thermique du mélange gazeux sous différentes teneurs en O2 et températures est simulé. En combinant les résultats simulés avec des essais de décomposition thermique, le processus cinétique de décomposition thermique du mélange gazeux et le mécanisme d'évolution de ses sous-produits dans différentes conditions sont révélés. En même temps, le mécanisme d'influence de la teneur en O2 sur la tension de claquage et les valeurs caractéristiques statistiques du mélange C4F7N-CO2-O2 pour des décharges partielles sont analysés et le mécanisme d'influence de différents facteurs sur la génération et l'inhibition des gaz et des sous-produits solides au cours du processus de décomposition par décharge du mélange gazeux est clarifié. En conclusion, sur la base des résultats de simulation et expérimentaux, nous proposons la quantité optimale d'additif O2 et les composants caractéristiques de diagnostic du mélange gazeux C4F7N-CO2-O2 pour les défauts des équipements isolés au gaz moyenne tension ; nous testons la biosécurité du C4F7N et de ses produits de décomposition après l'exposition à l'arc, puis évaluons la faisabilité, la sécurité de l'application du mélange de gaz C4F7N-CO2-O2 dans l'équipement en combinant avec les caractéristiques isolantes et de décomposition électrique et thermique du mélange de gaz C4F7N-CO2-O2 et, les résultats de la biosécurité
In this doctoral work, a systematic theoretical and experimental study has been carried out on the insulation of environmentally friendly C4F7N-CO2-O2 gas mixture and on its decomposition characteristics and biosafety under electrical and thermal faults. Based on the ReaxFF molecular dynamics method, the thermal decomposition process of the gas mixture under different O2 contents and temperatures is simulated. The kinetic process of the thermal decomposition of the gas mixture and the evolution mechanism of its by-products under different conditions are revealed by combining with thermal decomposition tests. Meanwhile, the influence mechanism of O2 content on the breakdown voltage and partial discharge statistical characteristic values of the C4F7N-CO2-O2 mixture is analyzed, and the influence mechanism of different factors on the generation and inhibition of gas and solid by-products during the discharge decomposition process of the gas mixture is clarified. In conclusion, based on the simulation and experimental results, we propose the optimal O2 additive amount and fault diagnosis characteristic components of C4F7N-CO2-O2 gas mixture for medium-voltage gas-insulated equipmentwe test the biosafety of C4F7N and its arc decomposition products, and then evaluate the feasibility and safety of applying C4F7N-CO2-O2 gas mixture in equipment by combining with the insulating and electrical and thermal decomposition characteristics of C4F7N-CO2-O2 gas mixture and the results of the biosafety

Ce travail de thèse s'inscrit dans les thèmes de la photodégradation et de la biodégradation de polymère pouvant être ou non d'origine renouvelable. Il a pour principal objectif d'étudier la durabilité photochimique de différents polymères ou mélanges de polymères utilisés en particulier dans l'agriculture et donc soumis à un vieillissement climatique. La structure chimique des polymères est un des principaux paramètres susceptible d'influencer la photodégradation. Un ensemble de (co)polyesters comportant des unités aliphatiques, cycliques et / ou aromatiques a été sélectionné dans le but d'exprimer une relation structure / photodurabilité. Le photovieillissement des matériaux a été réalisé en conditions naturelles et en conditions accélérées. Des mécanismes de photo-oxydation ont été proposés pour chacun des matériaux à partir de l'évolution des propriétés viscoélastiques traduisant celle de la structure macromoléculaire. Dans ce contexte, l'étude de la durabilité de ces matériaux respectueux de l'environnement doit s'intéresser à des systèmes extrêmement complexes dont chaque constituant est susceptible d'évoluer. Cette caractéristique exige de mettre au point une méthodologie permettant de déterminer la composition d'un biocomposite et d'en suivre les modifications en cours de vieillissement en même temps que l'évolution de la structuration de ces matériaux.

La prévention de la prolifération microbienne et de la formation de biofilms est une problématique qui touche tous les secteurs industriels. En particulier, le stockage d’hydrocarbures n’échappe pas à ce problème. Les revêtements des réservoirs de carburant sont ainsi recouverts de chrome (VI) afin d’augmenter l’adhérence du revêtement sur la surface métallique et d’offrir une protection efficace contre la corrosion électrochimique, et la corrosion microbienne induite par le développement microbien. Le chrome (VI) est toutefois très toxique, et fait partie des substances devant être retirées du marché par la réglementation européenne REACH. L’un des enjeux du projet SMILE, dans lequel s’inscrit cette thèse, vise à remplacer le chrome (VI) par des composés moins toxiques, mais tout aussi efficaces dans la prévention de la corrosion microbienne. Les travaux entrepris au cours de cette thèse avaient pour objectif l’élaboration de nano-particules polymères aux propriétés antimicrobiennes, leur incorporation dans un revêtement modèle, l’évaluation des propriétés antimicrobiennes des nano-particules seules et du système complet.Le deuxième chapitre est ainsi consacré à la synthèse et à l’évaluation des propriétés antimicrobiennes de biocides de type aminosucre, issus de ressources renouvelables. Dans le troisième chapitre est présentée la synthèse d’une première catégorie de nano-particules, agissant sur les micro-organismes par contact direct. Pour le second type de particules, présenté dans le quatrième chapitre, les nano-particules ont été conçues de manière à pouvoir libérer un biocide sous stimulus enzymatique microbien. L’incorporation, dans un revêtement modèle, des deux types de nano-particules précédemment préparés, a fait l’objet du chapitre cinq. Enfin, dans le dernier chapitre, les propriétés antimicrobiennes des deux familles de nano-particules ont été évaluées sur des souches fongiques du kérosène
The prevention of microbial proliferation and biofilms formation affects every industrial field. In particular, the storage of hydrocarbons is highly concerned by this problem. The coatings of kerosene tanks contain chromium (VI) to increase the adhesion of the coating on the metallic surface and provide protection against electrochemical corrosion, as well as microbial corrosion induced by the development of microorganisms. Chromium (VI) is however very toxic, and is on the list of chemicals that have to be withdrawn from circulation by the european regulation REACH. The goal of the SMILE project, in which this thesis lies within, is to replace chromium (VI) by less toxic compounds that would be able to prevent microbial corrosion. The work undertaken during this thesis aimed at preparing antimicrobial polymeric nanoparticles, blending them in a coating and evaluating their antimicrobial properties, alone and in the coating.The second chapter is thus dedicated to the synthesis and evaluation of antimicrobial properties of aminosugar biocides, made from renewable ressources. In the third chapter is presented the synthesis of a first type of nanoparticles, that act on microorganisms by direct contact. For the second type of particles, presented in the fourth chapter, the nanoparticles have been designed so as to release a biocide under microbial enzymatic stimulus. The blending in a model coating of these two kinds of nanoparticles is described in the fifth chapter. In the last chapter, the antimicrobial properties of these two families of nanoparticles were evaluated against fungal strains known to proliferate in a kerosene medium

Ce travail concerne la préparation et l'évaluation des propriétés physico-chimiques de tensioactifs pour émulsions bitumineuses. Nous décrivons la synthèse d'esters et d'amides dérivés de la glycine bétai͏̈ne et d'huiles métropolitaines. Les procédés de synthèse sont respectueux de l'environnement et les méthodes de purification conduisent à des bases émulsifiantes variées. La production de 60 kg d'un ester oléique brut a été réalisée pour la confection d'une route. Nous présentons ensuite la synthèse d'amphiphiles cationiques originaux dérivés de sucres obtenus par couplage direct de la glycine bétai͏̈ne activée sur des produits commerciaux (monooléate de sorbitan) ou par son introduction régiosélective sur des ß-D-fructopyranosides d'alkyle. L'étude des propriétés des émulsifiants et des émulsions de bitume obtenues ainsi que l'évaluation de l'écotoxicité du produit développée à l'échelle de 60 kg ont été réalisées. Une chaussée a été réalisée par des techniques d'enduits superficiels.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le contexte identifié de la nécessité de développer de nouveaux polymères plus respectueux de l’environnement. Nous sommes convaincus que l’essor de ces matériaux « verts » exige d’utiliser des additifs « verts » lors de la formulation. Dans le but d’élaborer des additifs respectueux de l’environnement capables d’assurer la stabilisation du polymère au regard du cycle de vie, et en attachant une attention particulière à la valorisation de la biomasse, trois approches ont été étudiées. La première est une voie innovante qui consiste à utiliser un mélange de polyphénols issus des sous-produits de l’industrie vinicole, et de l’industrie du thé. La seconde voie est la valorisation d’une molécule issue du sous-produit majeur de l’industrie du blé. La troisième est une voie d’innovation récente, qui propose l’utilisation de nanocomposites hydroxydes doubles lamellaires (HDL) fonctionnalisés avec des stabilisants biosourcés. L’évaluation de leurs propriétés stabilisantes, est réalisée au regard des processus de thermo- et photo-oxydation, dans les polyoléfines. Les résultats très prometteurs de ce projet mettent en évidence le fort potentiel des molécules et composites d’origine biosourcée à maintenir les propriétés des polymères en conditions d’usages
This thesis work falls within the identified context of the need to develop new polymers that are more environmentally friendly. We are convinced that the development of these "green" materials requires the use of "green" additives during formulation. To develop environmentally friendly additives capable of stabilizing the polymer, with respect to the life cycle, and paying special attention to biomass valorization, three approaches have been studied. The first is an innovative way of using a mixture of polyphenols from winery by-products and tea industry. The second way is the valorisation of a molecule from the major by-product of the wheat industry. The third is a recent route of innovation, which proposes the use of layered double hydroxides nanocomposites (LDH) functionalized with bio based stabilizers. The evaluation of their stabilizing properties is carried out in polyolefins, against thermo- and photo-oxidation processes. The very promising results of the project highlight the strong potential of bio based molecules and composites to maintain polymers properties under conditions of use

Ce travail de thèse s’inscrit dans le contexte identifié de la nécessité de développer de nouveaux polymères plus respectueux de l’environnement. Nous sommes convaincus que l’essor de ces matériaux « verts » exige d’utiliser des additifs « verts » lors de la formulation. Dans le but d’élaborer des additifs respectueux de l’environnement capables d’assurer la stabilisation du polymère au regard du cycle de vie, et en attachant une attention particulière à la valorisation de la biomasse, trois approches ont été étudiées. La première est une voie innovante qui consiste à utiliser un mélange de polyphénols issus des sous-produits de l’industrie vinicole, et de l’industrie du thé. La seconde voie est la valorisation d’une molécule issue du sous-produit majeur de l’industrie du blé. La troisième est une voie d’innovation récente, qui propose l’utilisation de nanocomposites hydroxydes doubles lamellaires (HDL) fonctionnalisés avec des stabilisants biosourcés. L’évaluation de leurs propriétés stabilisantes, est réalisée au regard des processus de thermo- et photo-oxydation, dans les polyoléfines. Les résultats très prometteurs de ce projet mettent en évidence le fort potentiel des molécules et composites d’origine biosourcée à maintenir les propriétés des polymères en conditions d’usages
This thesis work falls within the identified context of the need to develop new polymers that are more environmentally friendly. We are convinced that the development of these "green" materials requires the use of "green" additives during formulation. To develop environmentally friendly additives capable of stabilizing the polymer, with respect to the life cycle, and paying special attention to biomass valorization, three approaches have been studied. The first is an innovative way of using a mixture of polyphenols from winery by-products and tea industry. The second way is the valorisation of a molecule from the major by-product of the wheat industry. The third is a recent route of innovation, which proposes the use of layered double hydroxides nanocomposites (LDH) functionalized with bio based stabilizers. The evaluation of their stabilizing properties is carried out in polyolefins, against thermo- and photo-oxidation processes. The very promising results of the project highlight the strong potential of bio based molecules and composites to maintain polymers properties under conditions of use

De nouveaux polyuréthanes ont été synthétisés sans isocyanate et en intégrant des synthons biosourcés afin de développer des matériaux innovants et performants pour des applications dans le domaine de l’industrie automobile et du bâtiment. À l’issue d’un état de l’art, divers synthons et différentes stratégies ont été retenus afin d’obtenir de nouvelles architectures (macro)moléculaires et conférer aux matériaux finaux les propriétés physico-chimiques recherchées. Dans un premier temps, la réaction entre un biscyclocarbonate issu d’une molécule modèle, l’acide sébacique, et des diamines dimériques ainsi que plusieurs paramètres réactionnels ont été étudiés. Cette première étude a permis de montrer l’intérêt du ratio entre les monomères ainsi que l’influence de la fonctionnalité des diamines sur les propriétés chimiques, thermiques, rhéologiques et mécaniques des matériaux polyuréthanes sans isocyanate. Cette approche a permis dans un second temps de synthétiser des matériaux pouvant être entièrement biosourcés et de comparer leurs propriétés à celles des polyuréthanes conventionnels. Les performances de certains des matériaux thermodurcissables obtenus ont confirmé l’intérêt de cette stratégie pour les applications visées. Enfin, une troisième approche a été consacrée à la synthèse de polyuréthanes sans isocyanate thermoplastiques via la synthèse de prépolymères. Les différentes études ont montré l’importance de la structure des divers synthons sur l’organisation macromoléculaire, et ainsi sur les propriétés des matériaux finaux
Novative and performant polyurethane materials without isocyanate were synthesized using biobased molecules for applications in automotive and building industries. After a state of the art, different building blocks were selected and various strategies were established to develop new (macro)molecular architectures. First, reactions between a biscyclocarbonate from a model structure and dimer diamines were studied as well as the impact of various reaction parameters. Secondly, this approach was adapted to fully biobased materials. The properties of these nonisocyanate polyurethanes were compared with those of conventional ones. The influence of the monomer structures on the final materials was also demonstrated. The performance of some thermoset materials have confirmed the importance of the chosen strategies for the desired applications. Finally, a third approach was dedicated to the synthesis of thermoplastic nonisocyanate polyurethanes via a prepolymer synthesis. The various studies have revealed the specific impact of the building block structure on the macromolecular organization, and thus on the properties of the final materials

Suite aux restrictions réalisées par les Nations Unies et la Communauté Européenne concernant certains retardateurs de flammes halogénés, la demande actuelle du marché tend à se diriger vers des composés non halogénés, tels que les retardateurs de flammes phosphorés. Il est cependant nécessaire d’utiliser des taux de charges élevés pour obtenir des propriétés de résistance au feu intéressantes, ce qui entraîne une chute des propriétés mécaniques. Cela nous a amené à combiner une partie des composés phosphorés par des oxydes métalliques nanométriques, connus pour leur capacité à améliorer la stabilité du poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA).Nous avons, dans un premier temps, étudié l’effet des nanoparticules (dioxyde de titane, alumine et boehmite) sur la diffusivité thermique du PMMA, permettant de mettre en évidence un mode d’action de ces additifs lors de la dégradation thermique du PMMA. Une partie de ces charges ont été, dans un deuxième temps, substituées par deux retardateurs de flammes phosphorés et azotés : le polyphosphate d’ammonium (APP) et le polyphosphate de mélamine (MPP). Dans les systèmes ternaires obtenus (APP/MPP/oxyde métallique), les propriétés de résistance au feu et de stabilité thermique ont été étudiées, ainsi que les mécanismes mis en jeu lors de la combustion. Les phases condensée et gazeuse ont été analysées à cet effet
Following the restrictions made by the United Nations and the European Community on certain halogenated flame-retardants, the current market demand tends to move towards non-halogenated compounds such as phosphorous flame-retardants. However, it is necessary to use high amounts of material for reaching interesting fire resistance properties, resulting in a drop of mechanical properties. This led us to combine a part of the phosphorous compounds with nanoscale metal oxides, known for their ability to improve the stability of poly (methyl methacrylate) (PMMA).We have first studied the effect of nanoparticles (titanium dioxide, alumina and boehmite) on the thermal diffusivity of PMMA, in order to highlight a mode of action of these additives during the thermal degradation of PMMA. A part of these metal oxides have then been substituted by two flame-retardants based on phosphorus and nitrogen: ammonium polyphosphate (APP) and melamine polyphosphate (MPP). In the obtained ternary systems (APP/MPP/metal oxide), the properties of fire resistance and thermal stability were studied and also the mechanisms involved in the degradation. Gaseous and condensed phases have been analyzed for this purpose

Suite aux restrictions réalisées par les Nations Unies et la Communauté Européenne concernant certains retardateurs de flammes halogénés, la demande actuelle du marché tend à se diriger vers des composés non halogénés, tels que les retardateurs de flammes phosphorés. Il est cependant nécessaire d’utiliser des taux de charges élevés pour obtenir des propriétés de résistance au feu intéressantes, ce qui entraîne une chute des propriétés mécaniques. Cela nous a amené à combiner une partie des composés phosphorés par des oxydes métalliques nanométriques, connus pour leur capacité à améliorer la stabilité du poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA).Nous avons, dans un premier temps, étudié l’effet des nanoparticules (dioxyde de titane, alumine et boehmite) sur la diffusivité thermique du PMMA, permettant de mettre en évidence un mode d’action de ces additifs lors de la dégradation thermique du PMMA. Une partie de ces charges ont été, dans un deuxième temps, substituées par deux retardateurs de flammes phosphorés et azotés : le polyphosphate d’ammonium (APP) et le polyphosphate de mélamine (MPP). Dans les systèmes ternaires obtenus (APP/MPP/oxyde métallique), les propriétés de résistance au feu et de stabilité thermique ont été étudiées, ainsi que les mécanismes mis en jeu lors de la combustion. Les phases condensée et gazeuse ont été analysées à cet effet
Following the restrictions made by the United Nations and the European Community on certain halogenated flame-retardants, the current market demand tends to move towards non-halogenated compounds such as phosphorous flame-retardants. However, it is necessary to use high amounts of material for reaching interesting fire resistance properties, resulting in a drop of mechanical properties. This led us to combine a part of the phosphorous compounds with nanoscale metal oxides, known for their ability to improve the stability of poly (methyl methacrylate) (PMMA).We have first studied the effect of nanoparticles (titanium dioxide, alumina and boehmite) on the thermal diffusivity of PMMA, in order to highlight a mode of action of these additives during the thermal degradation of PMMA. A part of these metal oxides have then been substituted by two flame-retardants based on phosphorus and nitrogen: ammonium polyphosphate (APP) and melamine polyphosphate (MPP). In the obtained ternary systems (APP/MPP/metal oxide), the properties of fire resistance and thermal stability were studied and also the mechanisms involved in the degradation. Gaseous and condensed phases have been analyzed for this purpose

Dans ce memoire nous presentons une nouvelle technologie de compoundage de l'amidon: il s'agit de la technologie monovis a ogive de cisaillement. Nous presentons un grade extrusion entierement biodegradable pour mise en forme de feuilles destinees au thermoformage de barquettes d'emballage. Nous presentons egalement un grade injection entierement biodegradable, qui pourrait servir de reference pour caracteriser les proprietes mecaniques, rheologiques, de mouillabilite, et de biodegradation des differents agromateriaux. Des alliages biofragmentables a base d'acetate d'amidon et d'acetate de cellulose ont ete elabores et etudies, qui ouvrent des perspectives interessantes en particulier dans le domaine de la coextrusion et de l'injection sandwich

Le béton figure parmi les matériaux de construction les plus polluants compte tenu du grand volume utilisé chaque année. La production du ciment portland, l'ingrédient clé du béton, est très énergivore et le procédé de décarbonatation génère de grandes quantités de CO2. L'industrie du ciment est responsable d'environ 5 à 7% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, la recherche de nouveaux liants pour la fabrication de bétons verts et durables est un domaine en constante expansion. L'objectif est de développer et proposer des alternatives à l'industrie. Les ciments composés (ciment + ajouts cimentaires alternatifs) et les liants de nouvelle génération appelés "géopolymères" représentent deux alternatives intéressantes. Toutefois, il est important d'évaluer leur comportement en durabilité pour que ces matériaux soient acceptés. Ce projet de recherche s'intéresse donc à l'évaluation du comportement en durabilité de ces deux alternatives. La performance en durabilité de la poudre de verre mixte (PV) et d'une cendre volante de biomasse (CVK) contre l'alcali-réaction (RAG) a ainsi été évaluée par l'entremise d'essais d'expansion sur mortier (CSA A23.2-25A) et sur béton (CSA A23.2-14A) pour des niveaux de remplacement du ciment portland de 20% et 30%. Les résultats obtenus à ce jour montrent qu'à 20% et 30% de remplacement du ciment, ces deux ajouts cimentaires alternatifs ne rencontrent pas les exigences normatives à ce qui a trait à leur utilisation comme mesure préventive appropriée contre la RAG. La performance des géopolymères a également été évaluée dans le but de se familiariser avec les différents paramètres de synthèse, mais aussi afin de déterminer la viabilité de ces systèmes en durabilité, plus précisément contre la RAG. Les résultats sur mortier et sur béton démontrent que la nature du matériau "source", la température et la durée de cure, le temps de malaxage, la nature et la concentration de la solution d'activation, ainsi que la présence d'humidité sont les paramètres qui ont le plus d'influence sur le développement des résistances mécaniques des géopolymères. Les résultats d'essai d'expansion face à l'alcali-réaction sont très variables et aucune tendance n'a été observée sur mortier, tandis que les résultats sur béton montrent une expansion excessive à long terme.

Les travaux menés durant cette thèse ont abouti à la fabrication d'un microsystème fluidique de détection de gaz innovant portatif, bas coût et incluant un pompage thermique. Le microcapteur de gaz utilisé est inséré dans un microcanal. Un chauffage intégré permet au microcapteur de bien fonctionner. Il permet aussi la création du phénomène de thermal creep qui est à l'origine de l'écoulement du gaz à détecter le long du canal vers le microcapteur. Le gradient de température le long du canal et les dimensions sont des paramètres essentiels de l'étude.Des simulations microfluidiques et thermiques ont permis de définir les dimensions du microcanal ainsi que les matériaux les plus adéquats. Deux types de microsystèmes ont ensuite été réalisés. Le dispositif de chauffage intégré a été calibré afin d'étudier le gradient thermique réel. Une étude des performances du microcapteur sous ammoniac a été réalisée. Nous avons pu notamment déterminer la température optimale de détection. Puis des tests dans une cellule de détection ont été réalisés avec le microsystème complet
My thesis work led to develop an innovative fluidic microsystem for gas detection. It is portable, cheap and has an integrated thermal pumping. The gas microsensor used is inserted into a microchannel. Its integrated heater allows the well detection. It also allows the creation of thermal creep phenomenon, which is at the origin of the gas flow along the channel which will be detected by the microsensor. The choices of both microchannel dimensions and the temperature gradient are the most important parameters. Thus, microfluidic and thermal simulations were performed to define the microchannel dimensions and the most suitable materials natures. Two microsystems were processed with clean room technologies. The integrated heater was calibrated to study the real thermal gradient. A study of the performance of the microsensor was performed under ammonia. We could include determining the optimal temperature sensing. Then the microsystem was studed using in a special detection cell

Les biotechnologies peuvent être utilisées dans le domaine de l'industrie papetière comme alternatives aux procédés chimiques de production de pâtes à papier. Dans le cadre de ces travaux de thèse nous avons souhaité exploiter les avancées technologiques dans le domaine de la génomique et de l'ingénierie des protéines pour améliorer les procédés biotechnologiques appliqués à la production et au blanchiment de pâtes chimiques. Dans une première partie, le secrétome du Basidiomycète Phanerochaete chrysosporium, cultivé sur copeaux de bois de résineux en conditions de biopulping, a été analysé. Une approche protéomique a été choisie, en exploitant le génome de ce champignon. L'analyse protéomique a révélé la production de différentes enzymes impliquées dans la biodégradation des constituants du bois. La sécrétion de certaines des enzymes identifiées a été démontrée pour la première fois. Les copeaux de bois traités ont par la suite été soumis à un procédé de mise en pâte chimique (procédé kraft) et à un blanchiment au dioxyde de chlore. Le traitement fongique a conduit à une augmentation du rendement en pâte kraft, accompagnée d'une augmentation de la blancheur finale de la pâte produite et d'une diminution de la consommation en réactifs de blanchiment. Ces effets peuvent être partiellement expliqués par une production d'enzymes spécifique de dégradation du bois. Dans la deuxième partie de ces travaux, la laccase du Basidiomycète Pycnoporus cinnabarinus a été modifiée par fusion à un module de fixation aux carbohydrates (CBM) fongique. La laccase-CBM obtenue a pu être produite chez Aspergillus niger, et ses capacités de fixation à un substrat cellulosique et à des fibres de pâte kraft de résineux ont été évaluées. La laccase-CBM a été comparée à la laccase de P. Cinnabarinus dans des essais de délignification et de blanchiment d'une pâte kraft de résineux, en présence d'un médiateur d'oxydoréduction (hydroxybenzotriazole). La présence du CBM a permis d'améliorer la biodélignification de la pâte kraft étudiée par la laccase, conduisant à une diminution de la charge enzymatique, une augmentation de la blancheur finale de la pâte, une diminution de la consommation en dioxyde de chlore et une préservation des propriétés mécaniques des fibres. Des analyses microscopiques ont révélé une pénétration de la laccase-CBM dans la paroi des fibres, et sa rétention au sein des fibres à la fin du traitement enzymatique
Biotechnologies can be applied to paper industry as an alternative to chemical processes for pulp and paper production. In this work advances in genomic and protein engineering were used to improve biotechnological processes applied to chemical pulps production and bleaching. In the first part of this work, the Phanerochaete chrysosporium secretome, grown on softwood chips under biopulping conditions was analysed. A proteomic approach was chosen, using the P. Chrysosporium genome. Proteomic analysis revealed the production of several enzymes involved in wood biodegradation. The secretion of some of the identified enzymes was demonstrated for the first time. Biotreated wood chips were further submitted to kraft cooking and chlorine dioxide bleaching. Fungal treatment led to an increase of pulp yield, as well as an increase of pulp final brightness and a decrease in chlorine dioxide consumption. These effects could be partially explained by the production of specific wood-degrading enzymes. In the second part, Pycnoporus cinnabarinus laccase was fused to a fungal carbohydrate binding module (CBM). The laccase-CBM was produced in Aspergillus niger, and binding capabilities of the enzyme on a cellulosic substrate and on softwood kraft pulp fibers were evaluated. Laccase-CBM and P. Cinnabarinus laccase were compared for their softwood kraft pulp biobleaching potential, in the presence of a redox mediator (hydroxybenzotriazole). The presence of the CBM could improve pulp biodelignification with laccase, leading to a decrease in the enzymatic charge, an increase of pulp final brightness, a decrease in chlorine dioxide consumption and a preservation of pulp mechanical properties. Microscopic examinations revealed a penetration of the laccase-CBM in the fiber wall, and retention of the enzyme inside the pulp fibers at the end of the enzymatic treatment

Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du programme ANR « GlyBioSynth » qui a pour objectif de valoriser les matières premières renouvelables comme le glycérol. Dans une première partie, une étude sur le développement d'un procédé « vert » permettant la synthèse de composés dithiocarbamates dérivés du glycérol a été réalisée. Les dithiocarbamates sont actuellement utilisés comme antifongique mais la relarguage des métaux présents dans ces composés provoque une certaine écotoxicité. L'objectif de cette partie est de mettre en oeuvre la synthèse de composés dithiocarbamates dérivés du glycérol dans le but de substituer ces métaux. Deux grandes stratégies ont été explorées, (i) la substitution directe du glycérol par le sel de dithiocarbamate et (ii) la préparation in-situ d'un intermédiaire du glycérol. La seconde voie a permis la synthèse des dithiocarbamates avec de bons rendements (40-90%). De plus, l'utilisation du glycérol en tant que solvant a abouti à la mise en oeuvre d'un procédé « vert » qui a fait l'objet d’un dépôt de brevet. Dans une deuxième partie, l'utilisation du glycérol a été étudiée en tant que solvant dans une réaction en présence de catalyseurs homogènes. Les catalyseurs utilisés lors de cette étude sont des dendrimères à base de polypropylèneimine, catalyseurs basiques efficaces mais onéreux. L'un des grands défis avec les catalyseurs homogènes concerne leur recyclage. Pour cela, l'utilisation du glycérol en tant que solvant de réaction a permis l'immobilisation de ces dendrimères. Le glycérol possède deux grands atouts, (i) sa non miscibilité avec un grand nombre de solvants organiques et (ii) sa non réactivité dans nos condition opératoires
This work was carried out in the frame of the ANR program « GlyBioSynth » which has for objective to value raw renewable material as glycerol. In a first part, a study of the development of a “green” process allowing the synthesis of dithiocarbamates derived from glycerol was realized. Dithiocarbamates is nowadays used as antifungal but the release of metals present in these compounds causes certain toxicity. The objective of this part is to develop the synthesis of dithiocarbamates compounds derived from glycerol with the aim of substituting these metals. Two strategies were investigated, i) the direct substitution of glycerol by the salt of dithiocarbamate and ii) the preparation in-situ of an intermediary of glycerol. The second way allowed the synthesis of dithiocarbamates with good yields (40-90%). Furthermore, the use of the glycerol as solvent resulted in the development of a “green” process which has been the object of a patent. In a second part, the use of the glycerol was studied as solvent in a reaction in the presence of homogeneous catalysts. Catalysts used during this study are dendrimers based in polypropyleneimine, which are effective basic catalysts but expensive. One of the challenges with the homogeneous catalysts concerns their ability to recycle. For that purpose, the use of glycerol as solvent allowed the immobilization of these dendrimers. Glycerol has two advantages, i) an immiscibility with a large number of organic solvents and ii) the absence of reaction in these conditions

La polymérisation radicalaire par désactivation réversible RAFT / MADIX a été inscrite dans une démarche de développement industriel durable. Une étude cinétique de transfert de chaîne a été réalisée avec un xanthate industriel pour une large gamme de monomères. Il a été montré que les constantes de transfert à l'agent RAFT / MADIX et interchaîne permettaient d'expliquer et de prévoir l'évolution des grandeurs macromoléculaires (masses molaires moyennes en nombre, indices de polymolécularité) en polymérisation. La polymérisation RAFT / MADIX de l'acrylamide par amorçage redox à basse température a été étudiée et il a été démontré que des conditions spécifiques de polymérisations étaient requises afin d'atteindre des masses molaires contrôlées très élevées. Des (co)polymères de masses molaires contrôlées supérieures à 106 g/mol ont été obtenus. Par la suite, la polymérisation RAFT / MADIX de la N-vinyl pyrrolidone a été reportée dans les mêmes conditions douces que l'acrylamide. Le couple oxydant / réducteur, le solvant et la température de polymérisation ont du être bien choisis afin de contrôler la polymérisation et de former des copolymères à blocs originaux. Enfin, les (co)polymérisations RAFT / MADIX de nombreux monomères ont été étudiées puis contrôlées dans de nouveaux solvants diesters respectueux de l'environnement
RAFT / MADIX reversible-deactivation radical polymerization has been oriented towards a sustainable industrial development. A kinetic study of chain transfer to RAFT / MADIX agent has been completed with an industrial xanthate for a wide range of monomers. It was demonstrated that transfer constants to RAFT / MADIX agent and interchange transfer constants allowed to explain and predict the evolution of number-average molecular weights and polydispersites during polymerization. Redox-initiated RAFT / MADIX polymerization of acrylamide was studied at low temperatures. It was shown that specific conditions were required to obtain very high controlled molecular weights (up to 106 g/mol). Subsequently, RAFT / MADIX polymerization of N-vinyl pyrrolidone was reported in the same eco-friendly experimental conditions as acrylamide. The redox couple, solvent and reaction temperature had to be carefully chosen to control the polymerization and to synthesize original PVP-based block copolymers in water. Finally, RAFT / MADIX (co)polymerizations of many monomers have been studied and controlled in new environmentally friendly diester solvents

Le programme de recherche proposé s'inscrit dans le cadre général de la chimie durable. Plus spécifiquement, les objectifs de notre projet s'inscrivent dans le cadre de réactions d'arylations de nucléophiles (couplage de nucléophiles N, O, S, P et C avec des halogénures aromatiques) catalysées par des complexes de métaux de transition ou exempt de ces derniers. Ce type de réaction, qui permet la formation de liaisons C-N, C-O, C-C, C-S ou C-P, est sans aucun doute l'une des plus importantes transformations de la synthèse organique. De nombreux types de systèmes catalytiques ont été décrits dans ce domaine, principalement à base de catalyseurs au nickel, au palladium et plus récemment au cuivre. Les familles de molécules aromatiques obtenues (Ar-Nu) par ces réactions sont très intéressantes puisqu'elles sont présentes dans 70% des molécules actives en santé humaine ou végétale aussi que dans de nombreux précurseurs de matériaux. Ces réactions relèvent donc d'une importance majeure pour l'industrie. Le programme de recherche proposé, qui se concentre sur la découverte de nouveaux systèmes catalytiques compétitifs et respectueux de l'environnement, est en phase avec les exigences du développement durable (non toxique, systèmes catalytiques à faible coût et non polluants - réglementation REACH). Le projet aura comme principaux objectifs : a) La formation de liaison C-C et C-hétéroatome sans métal de transition. b) La découverte de conditions permettant une réaction d'arylation de nucléophile catalysée par le cuivre à partir de chlorure d'aryle (un défi). c) Ces 2 premiers objectifs seront complétés par un objectif transversal (étude mécanistique)
The proposed research program is within the general framework of green syntheses for sustainable chemistry through the development of new catalytic systems performing challenging reactions. More specifically, the objectives of our project lie within the framework of transition metal catalyzed or transition metal free mediated/catalyzed arylation of nucleophiles (coupling of N-, O-, S-, P-, C-nucleophiles with aromatic halides). This type of reaction, which allows the formation of C-N, C-O, C-C, C-S or C-P bonds, is without any doubt one of the most important transformation in organic synthesis. Numerous types of catalytic systems have been described in this field, mainly based on nickel, palladium and more recently copper. The families of aromatic molecules obtained (Ar-Nu) by these reactions are very interesting building blocks since they constitute the main part (about 70%) of active molecules in life sciences (pharmaceuticals, agrochemicals) and of many material precursors. This reaction is thus of major importance for industry. The proposed research program, which focuses on the discovery of novel competitive and environmentally friendly catalytic systems for this type of reactions, belongs to the field of sustainable development (non-toxic, non-polluting, low cost catalytic systems – REACH regulation). The project will be implemented following 2 synthetic objectives (Transition metal free mediated C-C and C-heteroatom bond formations and New concept for the Cu-catalyzed arylation of nucleophiles from ArCl), complemented by a transversal one (Mechanistic study)

La compréhension des mécanismes à l'origine de la formation de la porosité et de ses propriétés dans les matériaux cimentaires est un enjeu majeur pour l'évaluation de leur durabilité. L'utilisation des laitiers de haut fourneau comme liant hydraulique modifie les phases formées, leur proportion et la microstructure des mortiers et bétons. Il reste un grand nombre de verrous scientifiques à lever concernant les paramètres modifiant les valeurs de porosité, le rayon des capillaires et, par conséquent, la perméabilité. Des échantillons de mortiers ont été réalisés avec différents mélanges de CEM I et de laitiers de haut-fourneau puis différentes cures ont été utilisées afin d'évaluer l'influence de la baisse de la température ou de l'hygrométrie sur la géométrie de leur porosité. Différentes techniques d'analyses de porosité et de perméabilité ont permis de mettre en évidence principalement une augmentation de la porosité totale et libre, des rayons des capillaires et de la perméabilité avec l'augmentation de la proportion de laitier et la diminution de l'hygrométrie. Des observations au microscope électronique à balayage à pression de vapeur d'eau contrôlée ont permis de montrer le lien entre l'ouverture des capillaires et l'hygrométrie. Ainsi les forces exercées par les pressions de disjonction et les pressions capillaires déforment les hydrates de manière à fermer les capillaires avec l'augmentation de l'hygrométrie. La mise au point d'une méthode originale de cartographie de la porosité à partir de données de conductivité thermique a permis de confirmer la présence d'une peau et de déterminer son étendue. Grâce à cette technique, il est possible d'évaluer la distribution des taux de porosité au travers des échantillons. De plus, une nouvelle approche d'analyse a permis de cartographier à partir du même modèle la distribution des proportions relatives de granulats.

Ces demières annèes, de nombreuses mesures en région polaire ont montré que les concentrations de certains gaz traces réactifs (aldéhydes, oxydes d'azote) étaient très supérieures à ce que la chimie en phase gazeuse pouvait expliquer. Les hypothèses actuellement retenues pour expliquer ces observations comprennent l'émission de composés dissous ou adsorbés dans la neige, et leur production photochimique dans le manteau neigeux, à partir de composés à identifier. Afin de tenter d'expliquer les rapports de mélange du formaldéhyde (HCHO) et de l'acétaldéhyde (CH3CHO) dans l'arctique, des mesures simultanées ont été effectuées dans l'atmosphère et dans la neige, au cours de la campagne ALERT 2000, à Alert (Ellesmere Island, 82,5° N, 62,3° W) en février et avril 2000. Le développement préalable d'une méthode d'analyse sensible de ces composés dans la neige a été nécessaire. Les évolutions temporelles des concentrations en formaldéhyde (HCHO) et en acétaldéhyde (CH3CHO) dans les couches de neige fraîches ont été suivies pendant plusieurs jours. Comme le métamorphisme de la neige conduit à des cycles de sublimation/condensation à la fois de la glace et des espèces dissoutes, nous avons également suivi l'évolution de la microphysique de la neige. Les résultats obtenus nous ont permis de tester différents mécanismes possibles d'incorporation des aldéhydes dans la neige. Connaître le mécanisme prédominant est nécessaire pour quantifier la vitesse d'échange air-neige de ces composés. Les mécanismes possibles incluent l'adsorption à la surface des cristaux de neige, et la dissolution dans leur volume. Les données obtenues ont permis de tester ces différents mécanismes, et d'apporter des éléments nouveaux sur les processus par lesquels le manteau neigeux pouvait avoir un impact important sur la chimie de l'atmosphère. Nous avons notamment émis l'hypothèse que le formaldéhyde était incorporé en volume dans les cristaux de neige et que les échanges avec l'atmosphère se faisaient par diffusion en phase solide. La vérification de ces résultats nécessitait cependant une confirmation par des expériences en laboratoire. Nous avons donc effectué une étude préliminaire de la solution solide HCHOH20 et nous avons obtenu le coefficient de diffusion du formaldéhyde dans la glace (DHCHO) à -15°C : DHCHO = (8±5j x10*11 cm2 s-1 . Cette valeur de DHCHO permet d'expliquer les variations des concentrations en formaldéhyde dans la neige que nous avons observé sur le terrain.

Cette étude porte sur le recyclage mécanique du PET. Ce polymère est connu pour perdre ses propriétés suite à sa dégradation lors de nouvelles mises en oeuvre. Pour compenser ses lacunes nous avons envisagé de mélanger le PET avec du polycarbonate (PC) qui présentent une température de transition vitreuse plus haute et des propriétés mécaniques intéressantes. Les débouchés envisagés pour les mélanges PET/PC étant des applications pour le bâtiment, les propriétés du PVC ont été prises comme référence. Des mélanges de compositions différentes ont été préparés à partir de déchets de PET et de PC non compatibilisés et sans catalyseurs de transestérification. Malgré les hétérogénéités des déchets et la sensibilité des polymères récoltés aux agressions thermiques et UV, la voie de recyclage par broyage puis extrusion favorise le mélange et permet l'utilisation des granulés pour d'autres mises en oeuvre. Les mélanges préparés présentent des propriétés mécaniques intéressantes pour le bâtiment

Cette thèse est dédiée à la caractérisation et à la modélisation de l’impact des interactions des plasmas avec les systèmes spatiaux émettant des particules en vue d’améliorer la sécurité des satellites et de bien interpréter les résultats des instruments scientifiques. Dans ce mémoire, les modèles analytiques sont étudiés d’un point de vue théorique puis appliqués à des systèmes spatiaux spécifiques. Les domaines de validité dans lesquels les modèles analytiques sont applicables sont tout d’abord étudiés, puis ces modèles sont utilisés pour modéliser le comportement d’une double sonde. Des codes cinétiques de simulation tridimensionnelle du plasma, également validés dans cette étude, sont ensuite appliqués à la modélisation de situations spécifiques, comme l’apparition de barrières de potentiel autour d’un satellite d’observation de la magnétosphère ou la modélisation d’un système muni d’un propulseur ionique
This thesis seeks to characterise and model the impact of plasma interaction with space systems emitting particles in order to improve the security and durability of satellites and to correctly interpret results of scientific instruments. In this dissertation, analytical models are studied from a theoretical point of view and then applied to specific space systems. The domains of validity in which the analytical models are applicable are studied first and then used to model a double sounding experiment. The 3D kinetic simulation codes, validated as well in this study, are then applied to model specific situations, like the occurrence of potential barriers around a spacecraft in the magnetosphere or the modelling of a system equipped with an ion thruster

Les normes concernant les émissions de formaldéhyde des adhésifs pour bois étant très restrictives, des alternatives satisfaisant les mêmes exigences sont recherchées. Dans cette perspective nous avons étudié des solutions pour l'utilisation industrielle de trois types d'adhésifs que sont les tanins réagissant par autocondensation, les résines hybrides d'uréeformaldéhyde (UF)/polyméthylènediisocyanate (pMDI) et les formulations à base de diméthoxyéthanal (DME). L’étude portant sur les tanins a montré qu’une production industrielle de panneaux à grosses particules pressés à injection de vapeur est possible. Les études ont permis d’évaluer le durcissement du mélange adhésif et de l’optimiser pour le pressage à injection de vapeur. La plupart des formulations étudiées satisfont les exigences qualitatives des normes1. Cependant la résistance à l’eau de ces panneaux reste problématique. L’expérimentation menée sur les adhésifs UF/pMDI apporte une meilleure connaissance de ceux-ci et de leurs interactions avec les propriétés finales des panneaux de fibres. Des résultats intéressants ont été obtenus lors de l’étude de la distribution de la résine par microscopie confocale à balayage laser (MCBL). L’amélioration des caractéristiques des panneaux permet de satisfaire aux exigences de la norme F** pour des adhésifs UF/pMDI émulsifiable ayant un faible rapport molaire. Toutefois les dégagements F**** n’ont pu être atteints seulement qu’en utilisant 100 % de MDI. Dans l’étude portant sur des formulations dérivées de DME, de nouvelles formulations d’adhésifs ont été développées et certaines ont été validées à l’échelle industrielle. Celles-ci satisfont les exigences qualitatives des normes, et ont des émissions de formaldéhyde correspondantes aux panneaux de la classe F****
The standards concerning the formaldehyde emissions2 from wood based panels have become more restrictive; alternatives meeting the requirements of the standards are needed. Therefore, solutions for the industrial use of three types of adhesives were studied which are; tannin adhesives by silica-induced autocondensation, Urea-formaldehyde (UF) / polymeric phenyl isocyanate (pMDI) hybrid adhesives and formulations based on dimethoxyethanal (DME). The study related to the tannins showed that an industrial production of large particle particle boards pressed with steam injection is possible. The analyses made it possible to evaluate the tannin autocondensation reactions of the formulations and to optimize them for steam injection pressing. Most of the studied formulations satisfied the qualitative requirements of the standard for both internal bond strength and formaldehyde emission2. Besides, the potential use for exterior grade of these panels remains problematic. The experimentations on the UF/pMDI adhesives increased the knowledge in the field of the adhesives-panel properties interactions for medium density fiberboard (MDF). Important results were obtained by the study of the resin distribution by confocal laser scanning microscopy (CLSM). Best results concerning the improvement of the panel properties were obtained for adhesive mixtures with low molar ratio UF and emulsifiable pMDI, satisfying the requirements of the standard, grade F **. However, grade F **** could only be reached by using 100 % of MDI. During the study related to the formulations of DME derived resins, new adhesive formulations were developed. The most promising formulation was selected and validated on industrial scale. It has shown to be able to satisfy the qualitative requirements of the standards with low formaldehyde emission2

L’oxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur II-VI remarquable et très prometteur dans le développement des nouveaux matériaux pour l’énergie renouvelable et pour l’environnement. ZnO est l’un des rares matériaux multifonctionnels. Grâce à ses nombreuses propriétés physiques, chimiques et optoélectroniques très intéressantes, lui confèrent d’être un matériau utilisé dans différents domaines d’applications telles que les cellules solaires, les diodes électroluminescentes, les capteurs de gaz, la dépollution de l’eau et de l’air par effet photocatalytique, etc.Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés tout d’abords à optimiser l’élaboration de nanofils de ZnO (ZnO NWs) par méthode hydrothermale. Un procédé à deux étapes a été optimisé qui nous a permis d’obtenir des nanofils de ZnO ayant des excellentes propriétés morphologiques et structurales, avec une très bonne reproductibilité. Une nouvelle méthode d’élaboration, dite Electrospinning, a été mise au point. Ce procédé nous permet d’obtenir des micro- et nanofibres contenant des nanocristallites de ZnO. La combinaison des deux méthodes de synthèse nous a permis d’obtenir des nanostructures hiérarchiques de ZnO (NWs/NFs) possédant une surface effective beaucoup plus importante que la nanostructure classique (ZnO NWs).Deux applications ont été développées dans cette thèse. Dans un premier temps, des tests de détection de trois gaz réducteurs ont été réalisés sur les deux types de nanostructures de ZnO. Par la suite, une étude de purification de l’eau par effet photocatalytique a été réalisée sur un réseau de nanofils de ZnO sous irradiation UV pour les trois colorants (MB, MO et AR14). Afin d'améliorer la performance de la photocatalyse, deux nouvelles méthodes ont été développées. La première consiste à mettre en place un système microfluidique en utilisant des microréacteurs contenant des nanofils de ZnO comme photocatalyseur permettant ainsi à raccourcir considérablement le temps de dépollution. La seconde méthode est basée sur un procédé de dopage de ZnO permettant ainsi d’améliorer l'efficacité de la photocatalyse
Zinc oxide (ZnO) is a remarkable and very promising wide-gap II-VI semiconductor in the development of new materials for renewable energy and for the environment. Thanks to its many interesting physical, chemical and optoelectronic properties, this multifunctional material is used in many application fields such as solar cells, light emitting diodes, gas sensors, and water & air purification by photocatalytic effect, etc.In this thesis, we were interested in optimizing the synthesis of ZnO nanowires (ZnO NWs) by hydrothermal method. A two-step process has been optimized allowing us to obtain ZnO NWs having excellent morphological and structural properties, with very good reproducibility. A new synthesis method “Electrospinning” has been developed and the micro- & nanofibers containing ZnO nanocristallites can be obtained by this process. The combination of the two synthesis methods results a hierarchical nanostructure of ZnO (NWs/NFs) with an effective surface much larger than the classical one (ZnO NWs).Two applications have been developed in this thesis. Firstly, three reducing gases sensing tests have been carried out on the two types of ZnO nanostructures. Then, a photocatalytic water purification study has been carried out on a ZnO nanowire array under UV irradiation for the three dyes (MB, MO and AR14). In order to improve the photocatalysis performance, two new methods have been developed. The first is to set up a microfluidic system using microreactors containing ZnO NWs as a photocatalyst, thus the depollution time has been considerably shortened. The second method is based on the ZnO doping in order to improve the photocatalysis efficiency

Le besoin d'analyse de gaz à l'état de traces s'est accentué ces dernières années en raison des préoccupations du public et de l'industrie sur des questions telles que le contrôle des émissions de polluants atmosphériques, la surveillance de l'environnement au sens large, la santé et la sécurité au travail. Il est donc nécessaire de posséder des instruments de détection sélectifs, sensibles et capables d'effectuer une mesure directe en temps réel. La fiabilité des systèmes de mesure est également un critère important et, selon l'application envisagée, s'ajoute aussi le besoin de miniaturisation pour aller vers des microsystèmes permettant le développement de dispositifs portables pour des opérations sur site.Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit est situé dans ce contexte et porte sur l'étude et la mise au point d'un système sensible, efficace et assez simple à mettre en œuvre permettant de réaliser des mesures de traces de gaz sélectives, en temps réel et in-situ. Ce système est basé sur la spectroscopie d'absorption par quartz (QEPAS, Quartz Enhanced PhotoAcoustic Spectrocopy) qui consiste en la mesure d'une onde acoustique générée après la relaxation non-radiative des molécules excitées par l'absorption de la lumière modulée émise par des diodes lasers accordables, à l'aide d'un diapason à quartz (QTF). Le fonctionnement des sources lasers accordables et du QTF ainsi que différentes configurations du spectrophone (association du micro-résonateur et du QTF) utilisés dans cette technique QEPAS sont détaillés. Une modélisation de l'onde acoustique et de la réponse du capteur est également proposée. Deux dispositifs ont été réalisés. Le premier, nommé banc QEPAS prototype, est dédié à la mesure de l'éthylène avec une diode laser DFB émettant à 3,32 µm. Le second dispositif est une nouvelle version de capteur QEPAS, plus compacte que des dispositifs existant actuellement, dans laquelle il est possible de placer tout type de diode laser commerciale montée dans des supports de type T0xx. Ce banc compact est utilisé pour la mesure de méthane avec notamment une diode laser DFB émettant à 3,26 µm
The need for trace gas analysis has increased in recent years due to an important concern of the public and industry on issues such as the control of emissions of air pollutants, environmental monitoring, health and security. It is therefore necessary to have the trace gas sensors able of high selectivity, sensitivity and a direct measurement in real time. The reliability of the measurement systems is also an important criterion, depending on the intended application, the need to move towards miniaturization of microsystems for the development of portable devices for on-site operations is also interesting.This thesis is in this context and focuses on the study and development of a sensitive, efficient and simple setup to make selective, in-situ and in real time measurements of trace gases. This system is based on quartz enhanced photoacoustic spectrocopy (QEPAS) which consists on the measurement of an acoustic wave generated by the non-radiative relaxation of the excited molecules after light absorption, with a quartz tuning fork (QTF). The operation of tunable laser sources, of QTF and different spectrophone configurations (combination of the micro-resonator and QTF) used in QEPAS technique are detailed. A model of the acoustic wave and the response of the sensor are also proposed. Two devices have been designed. The first one is a QEPAS prototype bench, dedicated to the measurement of ethylene with a DFB laser diode emitting at 3.32 µm. The second device is a new version of QEPAS sensor that is more compact than the currently existing devices and where it is possible to place any type of commercial laser diode. This compact bench is used for methane measurement with a DFB laser diode emitting at 3.26 µm

L’objectif de ce travail était de déterminer et quantifier les phénomènes impliqués dans la perte de stabilité d’un catalyseur préparé à partir de cellules entières déshydratées et utilisé pour la déhalogénation directe et en continu de COV gazeux. L’étude de l’instabilité du biocatalyseur a révélé que (i) les bactéries ne résistent que 6 heures aux conditions de réaction (température, aw) mais queLa perte de vitesse catalytique n’est pas liée à cette forte mortalité (ii) les substrat et produit organiques de la « réaction modèle » (1 chlorobutane et 1 butanol) ne recondensent pas sur le lyophilisat et n’inactivent pas l’hydrolyse du 1 chlorobutane (iii) l’importante réhydratation du lyophilisat entraîne la dénaturation thermique d’une partie des DhaA (iv) et le HCl produit et accumulé lors de la réaction inactive réversiblement le biocatalyseur. L’étude détaillée du biocatalyseur a permis de mettre en évidence que le comportement du biocatalyseur peut être expliqué par des différences de micro-environnement entre enzymes au sein d’un même lyophilisat. En effet, ce biocatalyseur complexe est composé de sels de tampon borate servant de support aux bactéries. Après réhydratation une partie des enzymes est fortement maintenue dans la matrice cellulaire et subit des dénaturations thermiques, et une autre est stabilisée au contact des sels du tampon borate. L’utilisation d’extraits cellulaires permet d’obtenir un lyophilisat stable durant plus de 1800 heures (75 jours). Le contact direct des DhaA avec les sels de tampon borate dés le début de la réaction permet d’éviter les dénaturations thermiques, mais aussi l’inhibition par le HCl
The aim of this work was to determine and quantify phenomena involved in the loss of stability of a catalyst prepared from whole dehydrated cells and used for the direct and continuous dehalogenation of gaseous VOCs. The study of the biocatatalyst instability revealed that (i) whole cells stay alive only few hours with selected operational conditions (temperature, aw, salt buffer borate concentration) but that the dehalogenases performances are not linked to this strong mortality (ii) the organic substrate and product of the reaction (1 chlorobutane et 1 butanol) do not sorb on the catalytic bed and do not inactivate the hydrolysis in the gas phase (iii) the important rehydration of the catalyst is responsible of thermal denaturation of a part of DhaA at 40°C (iv) all the HCl producted is retained by the biocatalyst and consequently reversibly inactivate it. Observation of the biocatalyst highlights that the behaviour of the biocatalyst can be explained by the existence of two different micro-environments for the enzymes (DhaA). Indeed this complex biocatalyst contains 50% of borate buffer salts that act as support for dehydrated cells. During rehydration, part of DhaA remains in the cellular matrix environment and is denaturated and another part is stabilized by a direct contact with borate buffer salts. The lyophilised cellular extract show a stability of 1 800 hours (75 days). The direct contact between salt and DhaA allow to avoid thermal denaturations and inactivation by HCl accumulation

Les techniques de préparation de surface avant projection thermique par dégraissage et projetage d'abrasifs sont soumises à de nombreuses limitations. Le respect des normes environnementales et les coûts induits, la protection sanitaire des opérateurs, la modification des propriétés mécaniques des matériaux ductiles en sont les principales contraintes. Le procédé Protal® est une alternative aux techniques conventionnelles, puisqu'il assure la préparation de surface par un décapage laser de façon simultanée à la projection thermique de matière. Le développement industriel du procédé passe par la maitrîse et la compréhension du rôle des paramètres opératoires dans l'obtention d'une adhérence élevée du revêtement. L'approche suivie deans ce travail permet, tout d'abord, d'appréhender les effets produits par le décapage des substrats tant d'un point de vue topographique qu'énergétique. L'analyse des morphologies de particules écrasées précise ensuite les conditions opératoires favorables à la réalisation de revêtements métalliques (NiA1) ou céramiques (A12O3-TiO2) sur différentes natures de substrats (2017, TA6V, 2C22). Enfin, l'optimisation du protocole opératoire par une analyse factorielle permet de définir des conditions où les niveaux d'adhérence atteints sont supérieurs à ceux obtenus par la procédure de préparation conventionnelle
The Protal® process has been developed as a palliative technique to degreasing and grit-blasting prior to thermal spraying. Although widely used, both techniques suffer from disadvantages such as environmental considerations, security and mechanical aspects (e. G. , decrease of fatigue properties). By implementing a Nd:YAG laser to ensure the cleaning step simultaneously to thermal spraying, these constraints can be avoided. The industrial growth of Protal® requires the control of the processing parameters to obtain high quality coatings. The understanding of the mechanisms involved in the laser cleaning of metallic surfaces is achieved on topographic and energetic points of view. Particles shape factor analysis leads to the parameter settings allowing the manufacturing of metallic (NiA1) and ceramic (A1203-TiO2) coatings on various substrates natures (2017, TA6V, 2C22). At last, higher adhesion levels than those obtained by the conventional procedure are reached by implementing fractional factorial designs of experiments for the optimization of the processing parameters

L'etude de l'impact du stockage souterrain du gaz naturel sur la qualite de l'aquifere et l'evolution de la concentration de polluants polaires, dans le gaz et dans l'eau a ete entreprise en selectionnant les molecules liquides (tetrahydrothiophene, benzene) et les mineraux representatifs de la roche reservoir (quartz, kaolin, sable de gue, illite,). Apres une premiere phase de caracterisation physico-chimique des solides et des adsorbats retenus, nous nous sommes interesses a l'etude des phenomenes interfaciaux. L'etude a l'interface solide solution aqueuse est exploree en realisant les isothermes d'adsorption et de desorption de differents adsorbats sur les differents adsorbants. Les resultats des isothermes d'adsorption montrent : _ qu'il existe une affinite du tetrahydrothiophene (tht) selon le classement suivant : charbon actif g212 > quartz > sable de gue > kaolin > alumine > calcite > illite _ l'adsorption du tht est plutot reversible, augmente avec la temperature et la salinite et elle est sensible a la nature et au nombre de groupements superficiels. _ l'adsorption du benzene est du type physique, reversible et augmente avec la temperature. _ la presence du benzene en solution aqueuse contenant du tht (et inversement) modifie d'une maniere consequente l'adsorption de tht sur le quartz a 25\c. Dans une seconde phase, nous avons concu et realise un appareil original d'adsorption multigaz, pour la determination des isothermes d'adsorption et de desorption a l'interface gaz - solide. Cet appareil nous a permis de tracer : _ les isothermes d'adsorption individuelle de l'eau, le benzene et du tht _ les isothermes d'adsorption composite des systemes (eau / tht et eau / benzene).

Le contexte de l'etude concerne l'utilisation du gaz naturel comme carburant dans les moteurs d'automobiles (gnv). Ce carburant suscite un interet certain de part sa combustion peu polluante. Ses caracteristiques, ses particularites en tant que carburant mais aussi les differentes technologies des vehicules fonctionnant au gaz naturel sont analysees en details. Afin d'optimiser un moteur fonctionnant au gaz naturel, des connaissances approfondies sur la preparation du melange air/carburant sont necessaires. Pendant la phase d'admission, le melange est de plus soumis a de fortes instationnarites induites par la dynamique des ecoulements dans les conduites. Comprendre le role de ces instationnarites sur la formation du melange est donc d'une importance capitale. Sur un plan scientifique, nous apprehendons premierement ce probleme par une representation modele experimentale. L'experimentation retenue pour l'etude est celle d'un jet d'air chaud axisymetrique (de meme densite que le gaz naturel) soumis a un ecoulement transversal d'air pulse. Des visualisations obtenues par strioscopie et des mesures de temperature dans la zone de melange, phasees avec l'ecoulement transversal, sont exposees. Les resultats mettent en evidence un phenomene original de battement du jet, fortement dependant des conditions initiales. Dans le premier diametre du jet, une analyse dimensionnelle quantitative des grandeurs physiques des deux ecoulements envisages (ecoulement de jet et ecoulement de conduite pulse) complete cette approche. En zone developpee du jet, un modele integral de prediction du comportement d'un jet de densite variable soumis a un ecoulement transversal instationnaire est etabli afin de mieux comprendre les mecanismes en jeu. Les relations entre les resultats de l'etude et les conditions reelles de formation du melange dans le moteur sont presentees. Cette etude est une premiere etape dans un domaine d'application relativement recent. Elle a permis de reveler l'importance des effets instationnaires sur la dynamique du melange air/carburant et fournit de plus des outils analytiques de base pour des etudes futures et complementaires.

L’explosion de la plateforme de forage Deepwater Horizon qui s’est produite dans le Golfe du Mexique en 2010, à l’origine d’une catastrophe écologique sans précédent dans l’histoire des Etats-Unis, nous a conduit à nous interroger sur l’encadrement international de l’activité d’exploration et d’exploitation des hydrocarbures en mer et la protection de l’environnement. Parce que cette activité qui est exercée sur le plateau continental des états, génère des pollutions opérationnelles et accidentelles, et parce que la pollution marine ne connait pas les frontières, l’encadrement international d’une telle activité est de rigueur. L’activité qui a débuté à la fin du XIXe siècle a connu un véritable essor vers les années 70. A ce moment là, les états prennent conscience de la nécessité de protéger l’environnement. Dans le même temps, un régime international encadrant l’activité se développe entre les années 70 et les années 90. Se distingue alors le régime de prévention du régime de réaction. Dans un premier temps l’activité doit répondre à des exigences de prévention. Il n’existe toutefois pas un instrument universel exclusivement dédié à cette activité, de telle sorte que l’on observe un éclatement du régime au travers d’instruments directement applicables à vocation universelle et régionale, complétés par des instruments indirectement applicables relatifs à la protection de l’environnement. Malgré cet éclatement il en ressort que les principaux aspects constituant le cycle de vie de l’activité, partant de la délivrance de permis d’exploration et d’exploitation au démantèlement des plateformes en passant par le contrôle de l’activité sont relativement bien encadrés. Mais malgré cet encadrement nous ne sommes pas à l’abri de la survenance d’une pollution contre laquelle il faudra lutter.Dans ce second temps les états ont donc développé un régime de réaction en réponse aux pollutions opérationnelles et accidentelles. Concernant les pollutions opérationnelles, l’on voit en marge des régimes de prévention déjà existants et imposant certains seuils, se dessiner une lutte empirique contre ces pollutions, essentiellement à l’échelle régionale. Les états prennent conscience que les seuils de pollutions opérationnelles doivent être indéniablement plus contraignants. Concernant la lutte contre les pollutions accidentelles, les états disposent d’un régime international relativement satisfaisant puisqu’une série d’instruments prévoit les mesures imposées aux états que ces derniers doivent prendre en cas de survenance d’une pollution mais surtout parce qu’un instrument universel est dédié à cette problématique. L’existence d’un tel régime ne signifie par pour autant que les états doivent s’en contenter et doivent de cette manière en permanence faire évoluer le droit en vue d’un meilleur encadrement, telle qu’a su le faire l’Union européenne en adoptant en 2013 sa directive sur les accidents majeurs
The deepwater Horizon oil rig explosion in 2010 in the Gulf of Mexico was the most important ecological catastrophe of the United States of America. This event inspired us to study the current international law about the hydrocarbon exploration and exploitation at sea and the protection of the environment. Because this activity takes place on the continental shelf it leads to operational and accidental pollutions, because marine pollution does not have frontiers, therefore legal international control of this activity is necessary.The activity which begun at the end of the nineteenth century, knew a real development around the 70's. At that moment, States became aware of the necessity to protect the environment. At the same time, an international settlement supervising the activity is emerging from the 70's to the 90's. Thus we can distinguish the prevention settlement from the react settlement. First of all the activity must respond to the prevention requirements. Notwithstanding, there is no universal treaty exclusively dedicated to this activity. That is why we do observe a splited settlement through universal and regional treaties directly applicable, completed by treaties indirectly applicable relating to environmental protection. Despite this splitting, we observe that principal aspects constituting the life cycle of the activity, from exploration and exploitation delivery permitted to decommissioning of paltforms, are well controled.Despite this control, a pollution can occur against which one we have to fight.That is why in the second time States developped a react settlement in response to the operational and accidental pollutions. About operational pollutions, we observe around the current preventional settelement which sets limits, developing some new limits through an empirical struggle, essentially at the regional level. States become aware that the limits imposed for operational pollution have to be more restrictive.With reference to the accidental pollutions, a current international settlement is quite satisfactory since various treaties and particularly an universal treaty, decree measures to States, which they fullfil if pollutions occure. This kind of instrument do not significate that States do not have to make the law progress. Indeed the law needs to evoluate permanentaly that is why UE adopted a directive about major accidents.At the same time react settlement not only means fighting pollution but also identifying the liable of the pollution and repare the damage, specifically the per se ecological damage

Cette thèse porte sur la conception, la fabrication et l'étude de microvannes, comme briques élémentaires d'un microinjecteur, destiné à un micro système de chromatographie en phase gazeuse. L'analyse sur site du gaz naturel étant l'objectif de ce système de chromatographie, les vannes conçues doivent être inertes chimiquement pour résister aux espèces corrosives telles que le sulfure d'hydrogène. Par ailleurs, nous avons fait le choix de l’actionnement pneumatique d'une membrane mobile, ce qui impose que cette membrane soit constituée d'un matériau souple et étanche aux gaz. Le Poly Ether Ether Ketone (PEEK) s'est alors imposé comme un des matériaux pouvant répondre à l'ensemble de ces critères et nous l'avons ainsi utilisé, pour la première fois à notre connaissance, en tant que matériau de la structure élastique d'un micro système de type MEMS, à savoir la membrane de nos microvannes. Après la présentation du procédé d'assemblage du PEEK avec des substrats de silicium ainsi que celui de la fabrication complète des microvannes, nous exposerons la caractérisation des propriétés mécaniques de la membrane en PEEK ainsi que les caractéristiques des microvannes en tant qu'éléments microfluidiques fonctionnels. Enfin, nous poursuivrons notre exposé par notre travail de conception, de réalisation et de caractérisation préliminaire d'un microinjecteur, constitué, entre autres, de six microvannes, dont la membrane est en PEEK
This thesis deals with the conception, the fabrication and the study of microvalves, as elementary bricks of a microinjector intended to a microsystem of gas chromatography. The analysis on site of the natural gas being the aim of this micro GC system, the microvalves have to be chemically inert so as to withstand corrosive components such as hydrogen sulfide. Moreover, we have chosen the pneumatic actuation of a mobile membrane, which imposes the membrane to be constituted of a flexible and airtight material. The Poly Ether Ether Ketone (PEEK) has be selected, as it answers the previously described constraints et we have thus used it, for the first time to our knowledge, as the elastic material of a structural element of a MEMS device, namely the membrane of our microvalves. Consecutive to the presentation of an assembly process of PEEK with silicon wafers as well as to the entire fabrication process of the rnicrovalves, the mechanical properties of the PEEK membrane have been drown out, and the characteristics of the microvalve as a functional microfluidic device are outlined. Finally, we pursue with the design, fabrication and first evaluation tests of microsystern of gas sample injection (or microinjector), comprising six PEEK-based microvalves

Dans le domaine de l'épuration de forts débits d'effluents gazeux pollués par de faibles concentrations en COV, une des technologies les plus adaptées semble être le traitement biologique. Pourtant, les applications industrielles restent peu nombreuses, du fait notamment d'inconvénients comme la durée de vie limitée des procédés ou la taille importante des installations. Dans ce contexte, l'utilisation de l'aéro?éjecteur, contacteur gaz/liquide à haute efficacité, pourrait être une solution à l'encombrement des installations, dans la mesure où les pertes de charge induites par ce système sont limitées. Ce travail de recherche propose une évaluation des caractéristiques et des performances de l'aéro-éjecteur, ainsi qu'une analyse du procédé couplant ce contacteur à un réacteur biologique. Cette caractérisation a été réalisée au moyen de trois COV modèles, l'éthanol, la méthyl éthyl cétone et l'acétate de butyle. Le premier chapitre présente le contexte du traitement des COV, les technologies disponibles ainsi que leurs limitations. Des comparaisons réalisées par rapport à leur domaine d'application respectif ainsi que par rapport aux coûts globaux permettent de situer ces technologies les unes par rapport aux autres. Le deuxième chapitre est consacré à l'analyse et à l'optimisation du potentiel de l'aéro-éjecteur comme organe de transfert. Les modifications de la géométrie réalisées ont permis de définir une configuration adaptée aux contraintes industrielles en terme d'efficacité et de perte de charge. Une étude systématique de l'influence des paramètres opératoires sur les performances de transfert a abouti à la compréhension du rôle de l'aéro-éjecteur au sein du contacteur gaz/liquide et à la définition d'un critère de dimensionnement en fonction des polluants à éliminer et des contraintes technologiques. Enfin, l'association de l'aéro-éjecteur et d'un réacteur biologique pour l'épuration complète d'un effluent gazeux pollué par un mélange de COV est étudiée dans le troisième chapitre
Among all kinds of atmospheric pollution, VOCs have raised a lot of interest recently. For high flow rates of low polluted gaseous effluents, one of the most suitable technologies seems to be biological treatment. However, industrial applications are limited because of impracticalities including short useful life or large plant size. In this situation, the use of the aero-ejector, a gas/liquid contactor with high transfer efficiency, is one solution for decreasing plant dimensions, if pressure drop is reduced. This research work deals with an evaluation of aero-ejector characteristics and performances and analyses the feasibility of a process associating the aero-ejector with a biological reactor for gaseous effluent treatment. Three model molecules were used ; the ethanol, the methyl ethyl ketone and the butyl acetate. The first section presents VOC treatment context, including existing technologies and their limitations. Descriptions of their application fields and costs allow comparison of these technologies. An analysis and optimisation of the aero-ejector performance as a mass transfer system is undertaken in the second section. Modifications of the internal geometry allowed the definition of a configuration suitable for industrial conditions concerning pressure drop and efficiency. A systematic study of the influence of operating conditions on transfer performances leads to the comprehension of the aero-ejector role in the contactor and to the definition of sizing criteria as a function of pollutants and technological constraints. Finally, in the third section, the system combining the aero-ejector with a biological reactor is studied for the complete treatment of a gaseous effluent polluted with several VOCs

Le principal objectif de ce mémoire est d’évaluer la performance environnementale des programmes d’efficacité énergétique de Gaz Métro pour la période 2011-2012. Leur évaluation environnementale est nécessaire pour s’assurer que les programmes offerts réduisent les émissions de GES efficacement. La méthode proposée consiste à actualiser le coût social des économies de GES annuelles pour les comparer au coût initial de mettre en place une mesure ou un programme d’efficacité énergétique. En tout, trois évaluations sont effectuées pour 22 des 27 PEÉ de Gaz Métro. Ces évaluations permettent de vérifier si les mesures d’efficacité énergétique et les programmes d’efficacité énergétique réduisent les émissions de GES à un coût inférieur au coût social du carbone. Les résultats nous démontrent que les PEÉ sont majoritairement des instruments de réduction des émissions de GES très profitables lorsque l’on intègre les coûts évités à l’analyse.

L’Electrolyse de la vapeur d’eau à Haute Température (EHT) est un procédé prometteur pour la production d’hydrogène, vecteur énergétique d’avenir. La production massive d’hydrogène par EHT reste difficile compte tenu de la dégradation prématurée des performances de cellule à oxyde solide (SOC) liée aux conditions expérimentales sévères (température de fonctionnement (700-1000°C), atmosphère oxydante, densité de courant élevée). Dans ces conditions, la dégradation de SOC est due à la réactivité de ses constituants, l’évolution de la microstructure des couches et aux contraintes internes accentuées par les gradients de température et de composition gazeuse. Ce travail a été consacré à l’étude de l’influence de l’environnement gazeux sur les performances électrochimiques de SOC en mode EHT et au développement d’une méthode d’apport en gaz plus homogène afin d’uniformiser le fonctionnement de SOC et ainsi de diminuer les contraintes internes. Pour cela, des SOC commerciales à électrolyte support de type Ni/CGO – 3YSZ – LSM/YSZ ont été utilisée. Dans un premier temps, le comportement électrochimique des SOC avec un montage expérimental classique a été étudié in situ par chronopotentiométrie et par spectroscopie d’impédance en fonction des conditions expérimentales (rapport H2O/H2, taux de conversion, débit gazeux). Dans un second temps, des montages spécifiques ont été développés afin de faire varier l’homogénéité de l’apport de la phase gazeuse coté hydrogène. L’influence de la variation de la méthode d’apport en gaz sur le comportement électrochimique initial de la SOC puis sur sa tenue au vieillissement a été étudiée
High Temperature Steam Electrolysis (HTSE) is a promising technology for hydrogen production, leading candidate as future fuel. However, massive hydrogen production remains difficult considering the fast performance degradation of solid oxide electrolyser cells (SOEC) mainly due to extreme experimental conditions (high working temperature (700-1000°C), oxidising atmosphere, high current density). In these conditions, degradation is due to reactivity between SOEC components, evolution of their microstructure and internal stresses emphasized by temperature and gas composition gradients. This work is dedicated to the study of the influence of the gaseous environment on electrochemical performance on SOEC in HTSE mode and to the development of a homogeneous method for gas distribution over the SOEC surface to enable a more uniform cells operation and limit internal stresses. Commercial electrolyte supported cells are studied (Ni/CGO–3YSZ–LSM/YSZ). First to start with, the SOEC electrochemical behaviour is studied with a traditional experimental set-up. Electrochemical characterisations are carried out in situ through chronopotentiometry and impedance spectroscopy. Secondly, new specific experimental sets-up were developed in order to vary the homogeneity of the gas distribution over the hydrogen electrode. To finish with, the influence of the gas distribution method has been studied on the initial electrochemical behaviour and then on the SOEC durability

Les gaz à effet de serre (GES) sont en partie responsables du changement climatique. L'humanité est donc confrontée à un choix : soit de réduire les émissions des gaz qui sont la cause du problème, ou bien de prendre de mesures pour permettre aux populations de surmonter les conséquences de ces changements. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la première solution sous la prémisse selon laquelle une grande partie de l'effet de serre provient des activités humaines. Plus précisément, nous proposons quelques essais sur la modélisation des déterminants des investissements ayant pour objet la réduction des GES, en particulier des investissements dans l'amélioration de l'efficacité énergétique, et des investissements dans la substitution de ressources (fossiles) non-renouvelables par des ressources renouvelables. Tout d'abord nous essayons et expliquons la lente diffusion de certains investissements dans l'efficacité énergétique dans un cadre d'équilibre général. Ensuite, nous étudions les déterminants de la substitution des ressources non-renouvelables par des ressources renouvelables lorsque celles-ci sont des substituts parfaits. Enfin, nous tenons compte de la nécessité permanente de ressources sales, même si des technologies plus propres sont disponibles. Toutes ces questions sont basées sur des modèles qui ne peuvent être entièrement résolus analytiquement. Par conséquent, nous proposons dans cette thèse une méthodologie basée sur les propriétés des polynômes de Chebyshev pour calculer les solutions.

Afin de mieux comprendre le déterminisme de l'élaboration d'un raisin de qualité, il est nécessaire de pouvoir évaluer les intrants de la plante et de caractériser leur répartition entre les organes. Ceci nécessite en particulier la description complète des échanges gazeux de la plante, intégrant les réponses aux variations de l'environnement, ainsi qu'aux facteurs internes. Néammoins, actuellement, le couplage de ces deux types de facteurs demeure méconnu. L'objectif de cette étude est le développement d'un modèle d'échanges gazeux permettant de rendre compte des effets à court terme du climat et de l'influence des interactions entre organes, sur la régulation stomatique et la photosynthèse. Dans une première partie expérimentale, nous avons analysé les interactions entre l'activité des sources et la demande en carbone des puits, sous environnement stable, puis au vignoble. Puis à partir de ces données, nous avons développé un modèle dynamique basé sur (i) un modèle empirique de conductance stomatique (Leuning, 1995), que nous avons modifié en intégrant des éléments plus mécanistes, et (ii) un modèle d'allocation du carbone (Minchin et al. , 1993), auquel nous avons ajouté un mécanisme de feedback entre la source et les puits. Les simulations montrent que le modèle reproduit raisonnablement les tendances globales observées pour la photosynthèse et la conductance stomatique en environnement stable. De moins bons résultats sont obtenus au vignoble où l'environnement est plus changeant. Néammoins, d'un point de vue qualitatif, le modèle rend compte des interactions entre organes et simule les observations consécutives à la modification des rapports source-puits. Cette étude, intégrant le couplage des facteurs externes et internes, fournit donc une première évaluation d'un modèle de feedback des puits sur l'activité des sources, susceptible d'être incorporé à des modèles décrivant le fonctionnement de la plante entière à plus long terme
In order to understand the control of grape quality, it is necessary to quantify the capture of plant resources and their partitioning between the various organs. This requires, in particular, an integrated description of plant gas exchange in response to both environmental and internal factors. Currently, however, the coupling of these two types of factors remains poorly understood. The objective of this study is to develop a model of gas exchange taking into account the short-term effects of climate as well as the influence of source-sink interactions on the stomatal conductance and photosynthesis. We first analysed experimentally the interactions between the carbon supply of sources and the carbon demand of sinks, under a stable environment and also in the vineyard. Then from these data, we developed a dynamic model based on (i) an empirical model of stomatal conductance (Leuning, 1995), modified in the light of published studies, and (ii) a model of carbon partitioning (Minchin et al,1993), to which we added a source-sink feedback mechanism. Simulations show that the model reproduced the global tendencies observed for photosynthesis and stomatal conductance in a stable environment. Less satisfactory agreement was obtained in the vineyard under a fluctuating environment. Nevertheless, from a qualitative point of view, the model accounts for the interactions between organs and simulates the observed behaviour following the modification of the source-sink ratio. By integrating the influence of external factors, this study provides a preliminary model for incorporating the sink feedback effect on source activity, which may be integrated into models describing the longer term functioning of whole plants

L’objectif de cette étude est d’appréhender, à travers l’exemple du système européen d’échange des quotas d’émission de gaz à effet de serre, les conditions d’efficacité d’un instrument particulier de réalisation du développement durable : la technique de marché. Définie comme un instrument de police consistant en la poursuite d’un objectif de politique publique, préalablement défini par les pouvoirs publics, au moyen de la création volontaire d’un marché, c’est-à-dire l’organisation d’échanges d’« unités » entre opérateurs économiques, la technique de marché est utilisée de manière privilégiée en matière environnementale. La création ex nihilo d’un marché pour protéger l’environnement ne doit pas induire en erreur : la technique de marché ne conduit pas à une substitution de la liberté à la puissance publique. Au contraire, la technique de marché n’est efficace que si elle est sous-tendue par une action publique forte. Une intervention permanente – au stade de l’élaboration et de la mise en oeuvre de cet instrument – et multiforme – au niveau international, régional et national – de la puissance publique est nécessaire. La « main invisible » du marché ne produit ses effets que grâce à la « main visible » de la puissance publique
By taking the example of the European Union emission trading system, the objective of the present study is to understand the conditions of effectiveness of a specific tool: the market-based instrument. Market-based instrument is defined as a tool of policing aiming at the achievement of a public policy objective (pre-established by public authorities) with the creation of a market, i.e. the organisation of exchanges of “units” between economic operators. This tool is widely used in environmental law. The ex nihilo creation of a market in order to protect the environment must not mislead: the market-based instrument does not lead to a shift from public action to freedom. To the contrary, the effectiveness of the market-based instrument depends on a strong public action. A permanent (i.e. both during the preparation and the implementation of this tool) and multifaceted (i.e. at international, regional and national levels) public intervention is therefore required. The “invisible hand” of the market could only be effective with the “visible hand” of public authorities

Dans le contexte du pluralisme juridique et de l’inter-normativité croissante, la présente thèse démontre l’influence du droit international des changements climatiques sur la formation et le développement du droit de l’environnement de l’Union Européenne (UE) à travers les techniques, méthodes et règles d’intégration prévues aussi bien par le droit international que par le droit européen. Le droit européen de l’environnement comporte désormais les concepts (économie verte, développement durable, marché de carbone...) et principes (responsabilité commune mais différenciée, précaution, prévention, responsabilité, etc.) du droit international des changements climatiques. Ainsi, l’européanisation et la constitutionnalisation du droit international des changements climatiques ont eu pour conséquence son insertion dans le système juridique des Etats membres. En effet, en vertu de ses engagements internationaux en matière de lutte contre le réchauffement global, l’UE a adopté des instruments juridiquement contraignants qui impactent les systèmes juridiques nationaux et s’est engagée sur le Kyoto II. Les dynamiques, les controverses, les heurs et les malheurs de la politique et des négociations climatiques multilatérales ont suscité la mise en place d’une diplomatique climatique européenne bien structurée et d’une politique d’économie verte qui ne manquent pas de se heurter à des défis de la coopération internationale, de l’action collective internationale, de production et de consommation équitables des biens publics mondiaux, ainsi qu’à des obstacles techniques, technologiques, institutionnels, humains, économiques, financiers, souverainistes, sociaux, énergétiques, écologiques et transformationnels. Sur le fondement de l’effet obligatoire et de la force exécutoire des dispositions du droit international du climat et du droit primaire européen, le régime international climatique produit des effets juridiques à l’intérieur des Etats membres et même à l’égard des Etats tiers traitant avec l’organisation européenne. En effet, en raison de la supranationalité, de l’effet direct et de la primauté du droit européen, les règles juridiques internationales relatives à la lutte contre les changements climatiques, transposées et intégrées, ont force obligatoire dans les ordres juridiques nationaux où elles requièrent une application uniforme. Il s’ensuit que le droit de l’UE, de par son caractère supranational et ses mécanismes de contrôle et de sanction, notamment juridictionnels, est devenu l’instrument d’effectivité et d’efficacité du droit conventionnel international du climat. De ce fait, les défaillances de ce droit relatives à l’absence d’une juridiction obligatoire, au non-respect par les Etats de leurs engagements internationaux et à la faiblesse du contrôle international sont largement compensées par l’efficacité du système juridique européen et national
In the legal pluralism and increasing inter-normativity context, this thesis demonstrates the influence of international climate change law on the formation and development of European Union (EU) environmental law through the techniques, methods and rules of integration provided for by international law as well as by European law. European environmental law now includes the concepts (green economy, sustainable development, carbon market ...) and principles (common but differentiated responsibility, precaution, prevention, responsibility, etc.) of the climate change international Law. Thus, the Europeanisation and constitutionalisation of international climate change law resulted in its insertion into the legal system of member states. Indeed, by virtue of its international commitments to combat global warming, the EU has adopted legally binding instruments that impact national legal systems and is committed to Kyoto II. The dynamics, controversies, clashes and the woes of the multilateral climate policy and negotiations have led to the establishment of a well-structured European climate diplomacy and a green economy policy that do not fail to come up against challenges of international cooperation, international collective action, global public goods equitable production and consumption, as well as technical,technological, institutional, human, economic, financial, sovereignist, social, energy, and ecological and transformational barriers.On the basis of the binding effect and enforceability of the provisions of international climate law and European primary law, the international climate regime produces legal effects within the member states and even towards third states dealing with the European organization. Indeed, because of supranationality, direct effect and the primacy of European law, the international legal rules relating to the fight against climate change, transposed and integrated, are binding in the national legal orders where they require a uniform application. As a consequence, the EU law, by virtue of its supranational character and its control and sanction mechanisms, including jurisdictional ones, has become the instrument of effectiveness and efficiency of international conventional climate law. As a result, the shortcomings of this right relating to the absence of compulsory jurisdiction, the non-compliance by States with their international commitments and the weakness of international control are largely offset by the effectiveness of the European and national legal system

La maitrise des flux de gaz du sol vers l’atmosphère est d’importance pour plusieurs questions sociétales à forts enjeux. La mesure et l’extrapolation de ces flux est un exercice complexe du fait de leur variabilité spatiale et temporelle. Cette variabilité est liée aux nombreux processus, souvent intriqués, qui contrôlent le transport des gaz dans les sols et à l’interface sol-atmosphère. Un dispositif novateur a été développé au sein d’une plateforme expérimentale pour permettre l’étude des flux de gaz en surface d’une colonne de sol placée en conditions contrôlées, avec un suivi à long terme et à haute résolution de nombreux paramètres. Les mécanismes physiques, chimiques et biologiques responsables des variations des flux de gaz à l’interface sol-atmosphère peuvent ainsi être appréhendés séparément. Cette étude s’est particulièrement attachée aux effets du métabolisme des plantes (évapotranspiration, respiration et photosynthèse) ainsi qu’à la teneur en eau et à la pression barométrique. Ces mécanismes jouent sur le gradient de pression qui contrôle le transport advectif des gaz. Un flux de gaz constant à la base d’un sol peut ainsi montrer des variations transitoires significatives sur des échelles de temps allant de plusieurs heures à plusieurs jours. Un travail de modélisation numérique a été initié bien qu’aucun code ne soit actuellement en mesure de rendre compte du transport diphasique en présence de fronts air/eau avec évaporation. Les nombreux résultats expérimentaux obtenus permettront de valider les développements nécessaires
Mastering gas fluxes from the soil to the atmosphere is important for several high-stakes societal issues. Measuring and extrapolating these fluxes is a complex exercise due to their spatial and temporal variability. This variability is related to the many, often intertwined, processes that control the transport of gases in soils and at the soil-atmosphere interface. An innovative device has been developed within an experimental platform to study gas fluxes at the surface of a soil column placed under controlled conditions, with long-term, high-resolution monitoring of many parameters. The physical, chemical and biological mechanisms responsible for the variations of gas flux at the soil-atmosphere interface can thus be studied separately. This study focused in particular on the effects of plant metabolism (evapotranspiration, respiration and photosynthesis) as well as water content and barometric pressure. These mechanisms affect the pressure gradient that controls advective gas transport. A constant gas flow at the base of a soil can thus show significant transient variations on time scales ranging from several hours to several days. Numerical modelling has been initiated although no code is currently able to account for two-phase transport in the presence of sharp air/water fronts and evaporation. The numerous experimental results will be used to validate the necessary developments

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020
Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020
Le secteur du bâtiment émet jusqu’à 30% des émissions de gaz à effet de serre (GES) mondiales. Au Canada, il émet 12% des émissions de GES directes et subira une croissance importante d’ici 2030. Accroître l’utilisation des produits du bois pourrait diminuer les impacts climatiques attribués au secteur du bâtiment, ce qui contribuerait à l’atteinte des cibles nationales de réduction des émissions de GES. En stimulant un aménagement forestier durable, cela limiterait aussi les émissions de GES en forêt, en diminuant par exemple les risques de perturbations naturelles. Une gestion intégrée stimulant les secteurs du bâtiment, de la forêt et des produits du bois générerait un maximum de bénéfices environnementaux (i) en maintenant ou augmentant les stocks de carbone en forêt; (ii) en augmentant le stockage temporaire dans les produits du bois; (iii) en encourageant la substitution de matériaux à plus haute empreinte carbone. Le potentiel réel des stratégies d’atténuation faisant intervenir les produits du bois est difficile à quantifier. L'analyse du cycle de vie (ACV) est un outil utilisé en génie environnemental pour déterminer les impacts environnementaux d'un produit ou d'un service sur son cycle de vie. Cependant, en ACV, il n'existe aucun consensus sur la modélisation du carbone issu de processus biologiques, le carbone biogénique. Les ACV traditionnelles (statiques) ne considèrent pas l’influence des aspects temporels; elles reposent souvent sur les hypothèses que le carbone biogénique est (1) carboneutre ou (2) entièrement émis à la récolte. Ceci est problématique car les impacts climatiques d’un GES sont liés aux variations de sa concentration atmosphérique dans le temps. Les méthodes statiques peuvent donc mener à d’importantes erreurs d’estimation. Par exemple, 57% du carbone séquestré dans les produits du bois canadiens entre 1990 et 2008 est encore stocké dans l’anthroposphère. Considérer ce carboneentièrement émis induit une erreur d’estimation de 675 Mt CO2, l’équivalent de 92% des émissions de GES canadiennes en 2014. Les méthodes dites dynamiques permettent de considérer l’influence d’aspects temporels en ACV. Elles permettent d’éviter les hypothèses simplificatrices (1) et (2). Cependant, ces méthodes sont relativement récentes. Il existe peu d’exemples de leur application dans la littérature, notamment dans le domaine de l’ACV du bâtiment, où leur complexité additionnelle en termes de ressources (temps, données) est un enjeu important. L’objectif de ce projet est de comparer les résultats des méthodes statique et dynamique pour l’évaluation des impacts climatiques des produits du bois en ACV du bâtiment. Plus spécifiquement, cet objectif implique d’identifier une méthode dynamique adaptée à l’ACV du bâtiment, puis de l’utiliser dans une étude de cas. Ces objectifs spécifiques sont couverts dans deux articles. Le premier article dresse une revue critique des méthodes de modélisation du carbone biogénique en ACV et identifie la méthode dynamique du potentiel de réchauffement global biogénique (PRGbio) comme bien adaptée à l’ACV du bâtiment. Celle-ci permet d’intégrer des aspects dynamiques à l’ACV du bâtiment sans trop complexifier la collecte de données d’inventaire du cycle de vie. Le second article décrit l’application de la méthode PRGbio à l’étude de cas des Habitations Trentino, un bâtiment en bois situé à Québec. Comparativement à une approche statique, l’approche dynamique entraîne une réduction des impacts climatiques liés à l’utilisation des produits du bois. Ce résultat suggère que les méthodes d’ACV actuelles surévaluent les impacts environnementaux du carbone biogénique, et que des politiques encourageant la construction en bois auraient un potentiel d’atténuation des changements climatiques prometteur.
Le secteur du bâtiment émet jusqu’à 30% des émissions de gaz à effet de serre (GES) mondiales. Au Canada, il émet 12% des émissions de GES directes et subira une croissance importante d’ici 2030. Accroître l’utilisation des produits du bois pourrait diminuer les impacts climatiques attribués au secteur du bâtiment, ce qui contribuerait à l’atteinte des cibles nationales de réduction des émissions de GES. En stimulant un aménagement forestier durable, cela limiterait aussi les émissions de GES en forêt, en diminuant par exemple les risques de perturbations naturelles. Une gestion intégrée stimulant les secteurs du bâtiment, de la forêt et des produits du bois générerait un maximum de bénéfices environnementaux (i) en maintenant ou augmentant les stocks de carbone en forêt; (ii) en augmentant le stockage temporaire dans les produits du bois; (iii) en encourageant la substitution de matériaux à plus haute empreinte carbone. Le potentiel réel des stratégies d’atténuation faisant intervenir les produits du bois est difficile à quantifier. L'analyse du cycle de vie (ACV) est un outil utilisé en génie environnemental pour déterminer les impacts environnementaux d'un produit ou d'un service sur son cycle de vie. Cependant, en ACV, il n'existe aucun consensus sur la modélisation du carbone issu de processus biologiques, le carbone biogénique. Les ACV traditionnelles (statiques) ne considèrent pas l’influence des aspects temporels; elles reposent souvent sur les hypothèses que le carbone biogénique est (1) carboneutre ou (2) entièrement émis à la récolte. Ceci est problématique car les impacts climatiques d’un GES sont liés aux variations de sa concentration atmosphérique dans le temps. Les méthodes statiques peuvent donc mener à d’importantes erreurs d’estimation. Par exemple, 57% du carbone séquestré dans les produits du bois canadiens entre 1990 et 2008 est encore stocké dans l’anthroposphère. Considérer ce carboneentièrement émis induit une erreur d’estimation de 675 Mt CO2, l’équivalent de 92% des émissions de GES canadiennes en 2014. Les méthodes dites dynamiques permettent de considérer l’influence d’aspects temporels en ACV. Elles permettent d’éviter les hypothèses simplificatrices (1) et (2). Cependant, ces méthodes sont relativement récentes. Il existe peu d’exemples de leur application dans la littérature, notamment dans le domaine de l’ACV du bâtiment, où leur complexité additionnelle en termes de ressources (temps, données) est un enjeu important. L’objectif de ce projet est de comparer les résultats des méthodes statique et dynamique pour l’évaluation des impacts climatiques des produits du bois en ACV du bâtiment. Plus spécifiquement, cet objectif implique d’identifier une méthode dynamique adaptée à l’ACV du bâtiment, puis de l’utiliser dans une étude de cas. Ces objectifs spécifiques sont couverts dans deux articles. Le premier article dresse une revue critique des méthodes de modélisation du carbone biogénique en ACV et identifie la méthode dynamique du potentiel de réchauffement global biogénique (PRGbio) comme bien adaptée à l’ACV du bâtiment. Celle-ci permet d’intégrer des aspects dynamiques à l’ACV du bâtiment sans trop complexifier la collecte de données d’inventaire du cycle de vie. Le second article décrit l’application de la méthode PRGbio à l’étude de cas des Habitations Trentino, un bâtiment en bois situé à Québec. Comparativement à une approche statique, l’approche dynamique entraîne une réduction des impacts climatiques liés à l’utilisation des produits du bois. Ce résultat suggère que les méthodes d’ACV actuelles surévaluent les impacts environnementaux du carbone biogénique, et que des politiques encourageant la construction en bois auraient un potentiel d’atténuation des changements climatiques prometteur.
The building sector accounts for up to 30% of global GHG emissions. In Canada, it represents 12% of direct GHG emissions; these impacts are expected to significantly increase before 2030. Using more harvested wood products (HWP) in buildings could reduce the climate change impacts of the building sector and help reach the national mitigation goals set under the Paris Agreement. By encouraging sustainable forest management, this could also reduce forest carbon emissions, e.g. by reducing the risks and consequences of natural disturbances (fires, insects, etc.). Combining (i) sustainable forest management, (ii) temporary carbon storage and (iii) substitution benefits in integrated management approaches could provide large, necessary mitigation benefits. The potential benefits of integrated approaches including HWP are increasingly recognized, but assessing their actual climate impacts remains challenging. Life cycle assessment (LCA) is used in environmental engineering to assess the life cycle impacts products or services. However, there is currently no consensus in LCA on the assessment of carbon from biological processes, biogenic carbon. Traditional (static) practice disregards the influence of time considerations in LCA, and generally considers biogenic carbon (1) carbon neutral or (2) entirely emitted at the moment of harvest. This is a problem, since the climate change impacts of greenhouse gases (GHG) are a function of their atmospheric concentration over time. Disregarding time considerations can thus lead to estimation errors. In Canada, 57% of the biogenic carbon captured in wood products between 1990 and 2008 still remains in the anthroposphere. To consider it entirely emitted at harvest induces an estimation error of 675 Mt CO2, or approximately 92% of total Canadian GHG emissions in 2014. Dynamic approaches include time considerations in LCA and avoid simplifying assumptions (1) and (2). However, dynamic approaches are relatively recent. There are few available case studies and guidelines in the literature, notably in the field of building LCA, where the additional complexity and ressources (time, data) is a concern. The goal of this project is to compare the results of static and dynamic LCA approaches in the analysis of the climate change impacts of HWP in building LCA. More specifically, this goal implies identifying a dynamic approach well adapted to building LCA, and applying it in a case study. These objectives are covered in two articles. The first article is a critical review of biogenic carbon assessment methods in LCA. It identifies the biogenic global warming potential (GWPbio), a dynamic LCA approach, as well adapted for building LCA. The GWPbio approach can include time considerations in LCA, but is less resource-intensive than other approaches. The second article describes the use of GWPbio in the LCA of the Trentino building, a timber building located in Quebec City. Compared to static approaches, using GWPbio reduces the global warming impacts of HWP. This result suggests that current LCIA practice overestimates the impacts of biogenic carbon and HWP. Consequently, encouraging an increased use of HWP in the building sector could provide promising climate change mitigation benefits.
The building sector accounts for up to 30% of global GHG emissions. In Canada, it represents 12% of direct GHG emissions; these impacts are expected to significantly increase before 2030. Using more harvested wood products (HWP) in buildings could reduce the climate change impacts of the building sector and help reach the national mitigation goals set under the Paris Agreement. By encouraging sustainable forest management, this could also reduce forest carbon emissions, e.g. by reducing the risks and consequences of natural disturbances (fires, insects, etc.). Combining (i) sustainable forest management, (ii) temporary carbon storage and (iii) substitution benefits in integrated management approaches could provide large, necessary mitigation benefits. The potential benefits of integrated approaches including HWP are increasingly recognized, but assessing their actual climate impacts remains challenging. Life cycle assessment (LCA) is used in environmental engineering to assess the life cycle impacts products or services. However, there is currently no consensus in LCA on the assessment of carbon from biological processes, biogenic carbon. Traditional (static) practice disregards the influence of time considerations in LCA, and generally considers biogenic carbon (1) carbon neutral or (2) entirely emitted at the moment of harvest. This is a problem, since the climate change impacts of greenhouse gases (GHG) are a function of their atmospheric concentration over time. Disregarding time considerations can thus lead to estimation errors. In Canada, 57% of the biogenic carbon captured in wood products between 1990 and 2008 still remains in the anthroposphere. To consider it entirely emitted at harvest induces an estimation error of 675 Mt CO2, or approximately 92% of total Canadian GHG emissions in 2014. Dynamic approaches include time considerations in LCA and avoid simplifying assumptions (1) and (2). However, dynamic approaches are relatively recent. There are few available case studies and guidelines in the literature, notably in the field of building LCA, where the additional complexity and ressources (time, data) is a concern. The goal of this project is to compare the results of static and dynamic LCA approaches in the analysis of the climate change impacts of HWP in building LCA. More specifically, this goal implies identifying a dynamic approach well adapted to building LCA, and applying it in a case study. These objectives are covered in two articles. The first article is a critical review of biogenic carbon assessment methods in LCA. It identifies the biogenic global warming potential (GWPbio), a dynamic LCA approach, as well adapted for building LCA. The GWPbio approach can include time considerations in LCA, but is less resource-intensive than other approaches. The second article describes the use of GWPbio in the LCA of the Trentino building, a timber building located in Quebec City. Compared to static approaches, using GWPbio reduces the global warming impacts of HWP. This result suggests that current LCIA practice overestimates the impacts of biogenic carbon and HWP. Consequently, encouraging an increased use of HWP in the building sector could provide promising climate change mitigation benefits.

Cette thèse porte sur les instruments de promotion de l'efficacité énergétique et de réduction des émissions de gaz à effet de serre dans l'industrie. Dans ce domaine, les politiques se caractérisent par la complexité des dispositifs. Cette complexité faite de superposition et de juxtaposition engendre des interdépendances. Dans cette thèse, nous avons choisi d'aborder la problématique très générale des interdépendances par trois études plus spécifiques qui en constituent les trois parties : une étude de cas de la combinaison d'instruments mise en place au Royaume-Uni. Nous mobilisons les outils de la microéconomie pour évaluer son efficacité environnementale et son efficacité-coût ; la simulation de l'interdépendance du marché européen de quotas d'émission à l'aide du modèle d'équilibre général calculable GTAP-ECAT et un modèle d'économie politique caractérisant l'impact du lobbying dans un contexte où coexistent deux secteurs soumis à des instruments différents
This thesis relates to energy efficiency and greenhouse gas emission reductions instruments in the industry. In this field, the policies are complex. This complexity made of superposition and juxtaposition generates interdependences. In this thesis, we chose to approach the very general problems of the interdependences by three more specific studies which constitute its three parts: a case study of the United Kingdom policy-mix. We mobilize microeconomic theory to evaluate its environmental effectiveness and its cost-efficiency ; the simulation of the interdependence of the European emission trading market using the general computable equilibrium model GTAP-ECAT and political economy model characterizing the impact of the lobbying in a context where two sectors are regulated by two different instruments

Suite à la ratification par le Canada de traités de réduction des émissions de gaz à effets de serre (GES), différents paliers de gouvernement ont mis en œuvre des politiques visant la réduction des émissions industrielles et liées au transport. Depuis 2013, le Québec, conjointement avec la Californie et l’Ontario, ont mis en place un marché du carbone pour encourager les entreprises à réduire leurs émissions. L’industrie forestière, s’appuyant sur le transport de marchandises, pourrait bénéficier de ce régime en termes de prise de décision sur la planification du transport. Cette étude vise à analyser le potentiel des stratégies de réduction des émissions de carbone et à proposer des suggestions appropriées sur la prise de décision en matière de la planification du transport. Quatre stratégies sont principalement envisagées : la réduction de la vitesse, la conduite écologique, le transport intermodal et les modes de chargement. Combinant les stratégies, des modèles d'optimisation dont l'objectif est de minimiser des coûts sont développés sous les contraintes des émissions. Ces modèles impliquent la planification de la distribution de la gestion de la chaîne d'approvisionnement et des problèmes de tournées de véhicules. Microsoft Excel, OpenSolver, Gurobi et LocalSolver sont principalement utilisés pour la modélisation et l’optimisation. Un front de Pareto est par la suite utilisé pour illustrer la relation entre le coût de transport et les émissions de carbone. Pour démontrer les méthodologies, une étude de cas est présentée en utilisant des données réelles. Il est constaté que l'éco-conduite présente un potentiel de réduction des émissions intéressant dans une gamme réaliste d'augmentation des prix. Le choix des stratégies varie selon les préférences du décideur et la difficulté de mise en œuvre des stratégies.
With the ratification of greenhouse gas (GHG) reduction agreements by Canada, various levels of government implemented policies to reduce transport-related and other industrial emissions. Since 2013, Québec, together with California and Ontario, has established a carbon market to encourage firms to reduce their emissions. The forest industry could benefit from this scheme in terms of improving efficiency and lessening the environmental impact of wood product transport. This study aims to assess the potential of carbon emission reduction strategies and to provide recommendations on improving the logistics of transporting wood-based materials. There are four main strategies considered in this paper; namely low-speed driving, eco-driving, intermodal transportation, and optimizing loading pattern. By combining these strategies, optimization models are developed with the objective of cost minimization under the constraints of emissions. These models involve the distribution planning of supply chain management and routing problems. Microsoft Excel, OpenSolver, Gurobi, and LocalSolver are mainly used for modeling and optimization. Pareto Front is also used to illustrate the relationship between transportation cost and carbon emission. To demonstrate the methodologies, a case study is exhibited using real world data. It is found that eco-driving has considerable potential in reducing emissions under a feasible range of price increases. The selection of strategies is based on the decision makers’ preferences and the difficulty of strategy implementation.

La présente étude s’inscrit dans le contexte post-Fukushima et avait pour objectif la mise en place d’une méthode d’analyse pour identifier et quantifier, rapidement, des radionucléides émetteurs alpha et bêta, en situation post-accidentelle, dans les échantillons de l’environnement. La première étape de l’étude a permis de dresser la liste des radio-isotopes émetteurs alpha et bêta susceptibles d’être rejetés dans l’environnement suite à un accident nucléaire. Dans une deuxième étape, un protocole d’analyse rapide a été développé pour 17 radio-isotopes de U, Th, Pu, Am, Np et Sr. L’objectif était d’automatiser l’étape de séparation radiochimique et de la coupler à la mesure. La séparation est réalisée en employant des colonnes contenant les résines d’extraction, TEVA®, TRU et Sr. La mesure est effectuée par ICP-MS (spectrométrie de masse à plasma induit) et dans certains cas par compteur proportionnel à gaz pour quantifier le radiostrontium (89Sr et 90Sr). D’excellentes performances analytiques ont été obtenues, lors de la mesure hors-ligne, pour des échantillons d’eaux (robinet, rivière et mer) et solides (sols et filtres d’aérosols), après une minéralisation par four à micro-ondes ou par fusion alcaline suivie d’une co-précipitation avec Ca3(PO4)2. Ces performances sont caractérisées par des rendements de récupération compris entre 70 % et 100 % et des écarts types entre 5 % et 10 %. Le protocole de séparation a été ensuite automatisé et transposé en mode couplage en ligne avec l’ICP-MS. Les paramètres opératoires ont été optimisés avec un plan d’expériences, défini et exploité avec le logiciel Minitab®. Après optimisation du protocole, l’automatisation et le couplage de la séparation permettent de quantifier rapidement, en 1,5 h par échantillon, U, Th, Pu, Am, Np et Sr et de gagner un facteur 20 sur les limites de détection des radio-isotopes artificiels
The present study follows the Fukushima power plant accident and aimed to develop an analytical method to achieve, during an emergency situation, a rapid identification and quantification of alpha and beta emitters in environmental samples. The first step of this study allowed us to list the alpha and beta emitters which can be released in the environment in case of a nuclear accident. The second step aimed towards the development of a rapid analysis method to quantify 17 radionuclides of U, Th, Pu, Am, Np and Sr. The main objective was the automation of the radiochemical separation step and its coupling for the measurement. The separation is performed using columns containing extraction resins, namely TEVA®, TRU and Sr. The measurement is performed using an ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) and in some cases a gas proportional counter to quantify radiostrontium (89Sr and 90Sr). Excellent figures of merit were obtained, off line, with water (tap, river and sea water) and solid matrices (soil and aerosol filters), after a micro-wave digestion or an alkaline fusion dissolution followed by a Ca3(PO4)2 coprecipitation. The proposed analytical strategy showed yields between 70 % and 100 % and standard deviations between 5 % and 10 %. The newly developed separation method was then automated and coupled on-line to ICP-MS. The operating parameters were optimized using a design of experiments and the results were processed with Minitab®. The optimized automated separation coupled on-line to the ICP-MS allows the rapid quantification, in 1.5 h per sample, of U, Th, Pu, Am, Np and Sr with detection limits gain as high as 20 times for artificial radionuclides