Le développement de sources d'énergie alternatives fiables et efficaces est aujourd'hui une nécessité. L'intérêt dans le reformage d'hydrocarbures liquides est ainsi croissant puisqu'il s'agit d'une voie pour l'alimentation des piles à combustible. Les piles à combustible ont une efficacité pour la conversion d'énergie en électricité plus grande que celle des moteurs à combustion et font ainsi partie de la recherche de solution en efficacité énergétique. Ces piles consomment de l'hydrogène comme combustible pour produire de l'électricité, d'où l'intérêt pour le reformage. En effet, cette réaction permet de produire de l'hydrogène et du monoxyde de carbone (un autre combustible des piles à combustible à électrolyte solide) à partir d'hydrocarbure liquide, notamment le diesel. Les piles pourraient donc être intégrées avec une unité de reformage leur fournissant directement le combustible nécessaire à partir de diesel. Dans ce projet de recherche, un nouveau catalyseur de nickel sous forme de spinelle nickel-alumine (spinelle NiAl[indice inférieur 2]O[indice inférieur 4] sur support d'alumine et de zircone stabilisée avec yttria) a été développé et testé en laboratoire pour du reformage de propane, d'hydrocarbures liquides et de diesel, à la vapeur d'eau. Par ailleurs, une méthode d'ajout des réactifs novatrice a été utilisée afin de diminuer la pyrolyse précédant le reformage, en utilisant une émulsion. Les résultats de reformage d'hydrocarbures purs ont montré des concentrations très près de l'équilibre thermodynamique et une activité constante sans désactivation du catalyseur ni formation de carbone, et ce avec des ratios H[indice inférieur 2]O/C de moins de 2.5 et des températures d'opération variant entre 630 [degrés Celsius] et 750 [degrés Celsius]. Lors de tests effectués en utilisant du diesel fossile, à 705 [degrés Celsius], avec un débit volumique des réactifs de plus de 50 000 cm[indice supérieur 3]g[indice inférieur cat][indice supérieur -1]h[indice supérieur -1] et un ratio H[indice inférieur 2]O/C de moins de 2.5, l'activité a été maintenue pendant plus de 15 heures, malgré une opération en cycles. L'analyse du catalyseur après cette utilisation n'a montré aucun carbone significatif sur la surface. En comparaison, un catalyseur de nickel métallique sur support d'Al[indice inférieur 2]O[indice inférieur 3] et YSZ a été utilisé dans des conditions similaires. Il y a eu désactivation du catalyseur et obstruction du réacteur par du carbone après trois heures d'opération. L'analyse de ce catalyseur a permis de vérifier qu'il était recouvert de carbone en filament. L'analyse du système réactionnel a montré que la réaction est contrôlée par la réaction de surface et non par le transfert de masse. Par ailleurs, les analyses des catalyseurs de spinelle ont démontré qu'il n'y avait pas de modification de sa forme chimique ni de réduction du spinelle en nickel métallique après l'utilisation.

Le vieillissement de la population crée une augmentation des gens en perte d'autonomie et entraîne un accroissement des cas de chute qui ont des conséquences graves. En effet, au Canada, les chutes sont au deuxième rang des décès (25%) après les accidents de voiture, mais sont au premier rang des hospitalisations (58%), des visites à l'urgence (30%) et des incapacités permanentes (53%) pour les blessures non intentionnelles. Cela entraîne des coûts importants pour le système de santé canadien, soit 6.2 milliards de dollars en 2004. La solution réside donc dans la prévention des chutes, mais il n'existe pas de ligne directrice pour savoir à partir de quand il faudrait penser à améliorer l'habileté à rétablir l'équilibre. De plus, la direction dans laquelle la personne chute est importante, le côté augmentant le risque de fracture de la hanche de 3 à 5 fois. Malheureusement, aucune étude n'a examiné l'effet de l'âge et de la direction de la perte d'équilibre à la limite du possible dans la population âgée entre 33 et 61 ans. C'est pourquoi l'angle d'inclinaison maximal duquel 20 jeunes (25-44 ans), 16 mi-âgés (45-64 ans) et 16 âgés (65-85 ans) en santé ont pu tout de même rétablir leur équilibre avec un seul pas, après avoir été soudainement relâchés d'une inclinaison initiale vers l'avant, le côté et l'arrière a été déterminé. Les résultats ont démontré que les angles d'inclinaison maximum pour les jeunes étaient 23% plus grands que pour les mi-âgés et 48% plus grands que pour les âgés, tandis que les mi-âgés sont 33% plus grands que les âgés. Les angles d'inclinaison maximum pour l'avant étaient 23% plus grands que pour le côté et 22% plus grands que pour l'arrière. Ces déclins avec l'âge et la direction semblaient dûs à une diminution des capacités reliés à l'initiation, à l'exécution et à la géométrie de la réponse. Finalement, des régressions exponentielles ont démontré que les âges critiques où l'habileté à rétablir l'équilibre et éviter une chute diminue significativement étaient de 51.0, 60.6 et 69.9 ans pour l'avant, le côté et l'arrière respectivement. Donc, il a été démontré que l'âge affecte l'habileté à rétablir l'équilibre 10 ans plus tôt que le taux de chutes. Cela concorde avec les données provenant d'habiletés cliniques reconnues telles que l'équilibre debout unipodal et le trail making test A. Les études futures devraient donc non seulement inclure des adultes âgés de plus de 65 ans, mais aussi des adultes mi-âgés de moins de 65 ans. De plus, les âges critiques identifiés dans cette étude pourraient justifier un dépistage plus hâtif des adultes vieillissants afin de prévenir des chutes futures. Après l'acquisition des données, soit lors du traitement de signal, la détermination de la fréquence de coupure devient cruciale puisqu'elle peut distordre le signal, altérer les données et mener à de fausses conclusions. Malheureusement, la littérature sur le traitement de signal et les articles parus sur le sujet sont difficilement accessibles pour la plupart des biomécaniciens. Par conséquent, une procédure conviviale, visuelle et intuitive pour déterminer la fréquence de coupure de signaux biomécaniques est proposée. Cet algorithme utilise d'abord la densité spectrale de puissance et l'analyse résiduelle pour choisir une fréquence de coupure appropriée, puis évalue l'effet de ces fréquences de coupure sur un ensemble de données réelles, soit les données de l'expérience sur le rétablissement de l'équilibre présentée précédemment. Il est espéré que cette approche pratique améliore la compréhension du traitement de signal dans le domaine de la biomécanique et par conséquent, améliore les données présentées.

Les chutes sont aujourd’hui considérées comme un problème majeur de santé public de par leur nombre, coûts et conséquences importantes, qui ne cesse de croître dû au vieillissement de la population. Prévenir les chutes est donc devenu indispensable. Deux études expérimentales précédentes ont démontré que la méthode du seuil de perturbation permet de comparer les résultats de différentes perturbations posturales ou de leurs combinaisons. Pour poursuivre ce travail, nous avons déterminé l’angle d’inclinaison initial maximal vers l’avant pour trois vitesses de translation de surface (nulle, lente, rapide) et la vitesse de translation de surface maximale vers l’arrière desquels 10 jeunes adultes, 8 adultes mi-âgés et 8 adultes âgés en santé pouvaient être relâchés et/ou tirés et tout de même rétablir leur équilibre en un seul pas. Les résultats ont montré que l’angle d’inclinaison et la vitesse de translation maximum diminuaient avec l’âge. L’angle d’inclinaison maximal diminuait aussi avec la vitesse de translation de surface. Aux angles d’inclinaison ou vitesses de translation maximum, alors que les variables d’initiation, d’exécution et de géométrie de la réponse étaient presque toutes affectées par l’âge, seules les variables de géométrie de la réponse étaient affectées par la perturbation posturale. Malgré tout, les seuils de perturbations formé par ces quatre perturbations posturales diminuaient avec l’âge; séparaient efficacement les chutes (70-80%) des rétablissements (67-74%); et étaient similaires à ceux obtenus précédemment en utilisant des relâchement d’une inclinaison (avec et sans tirages à la taille), tirages à la taille (en marchant) et translations de surface chez des adultes jeunes et âgées. Une étude théorique récente a montré qu’un modèle de pendule inverse à barre mince sur surface glissante peut prédire avec précision l’issue (chute ou rétablissement) de relâchements d’une inclinaison et translations de surface chez de jeunes adultes. Nous l’avons donc utilisé pour simuler la position et la vitesse angulaire de l’initiation de la perturbation jusqu’à l’initiation de la réponse pour les essais maximum des trois études expérimentales précédentes de : 1) relâchements d’une inclinaison (avec ou sans tirages à la taille) et tirages à la taille en marchant chez des adultes jeunes et âgés, et 2) relâchements d’une inclinaison (avec ou sans translations de surface) et translations de surface chez des adultes jeunes, mi-âgés et âgés. Les résultats ont montré que la majorité des erreurs moyennes quadratiques et des erreurs au temps de réaction entre les positions et vitesses angulaires expérimentales et théoriques étaient inférieures à 4% et 5% respectivement. Seules les erreurs de vitesses angulaires pour les relâchements d’une inclinaison avec tirages à la taille (<13%) et translations de surface (<8%), étaient plus grandes. Mieux encore, les positions et vitesses angulaires théoriques à la fin du temps de réaction pour ces essais maximum ont formé des seuils de perturbation très similaires à ceux obtenus dans les trois études expérimentales précédentes. La méthode du seuil de perturbation a maintenant été établie expérimentalement et théoriquement pour trois des cinq différents types de perturbations posturales, ainsi que pour deux combinaisons, fournissant donc des preuves additionnelles que le choix de la perturbation posturale n’affecte pas la limite du rétablissement de l’équilibre.

La notion d'équilibre est, pourrait-on dire, quasi intrinsèque à la pensée de Camus; dans son univers, Némésis en est la gardienne. Or, cette idée d'équilibre me semble faire cruellement défaut à l'époque qui est la nôtre, au sens d'écart entre différents statuts sociaux, mais aussi au sens d'inconséquence, d'inadéquation entre, par exemple, croyances et faits, entre dires et gestes, pensées et actions. Nos sociétés occidentales, trop souvent fondées sur des rapports de force, constituent un théâtre tout indiqué pour les faux-semblants, les trompe-l'oeil et autres attitudes ostentatoires. Évidemment de tels clivages ne constituent pas une nouveauté historique. Or, j'ai compris à travers Camus que ces maux de société sont exacerbés par les séparations qu'entraîne un mode de vie déséquilibré, c'est-à-dire tenté par la perfection ou obnubilé par le pouvoir, que cette vie soit régie par le réel ou gouvernée par l'idéel. Car, et c'est ce que je comprends dans L'envers et l'endroit et L'exil et le royaume, idéel et réel sont deux absolus qui poussent ceux et celles qui y obéissent à délimiter les espaces, à ériger des murs, réels ou imaginaires, pour éloigner, rejeter, voire nier, ce qui ne leur semble pas désirable. Pour que la vie prenne forme, il faut donc rompre avec ces tentations d'absolu, réunir l'idéel et le réel, en essayant non pas de les fusionner, mais bien de les équilibrer, sans quoi on se condamne à la facilité, à l'illusion, à ce que Camus appelle une vie par procuration. C'est en tout cas ce que me donnent à lire les deux textes de Camus que j'ai retenus, sorte de plaidoyers en faveur de cette irréductible dualité unissant l'un et l'autre, relation certes désespérante par les conflits qu'elle suscite, mais seule garante de véritable progrès.

Le stockage géologique de CO2 est une des solutions techniques envisagées pour faire face aux émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Déjà mis en oeuvre aujourd'hui dans quelques sites pilotes, son acceptabilité à grande échelle requiert la démonstration de la tenue à long terme des propriétés de confinement des couvertures sus-jacentes aux réservoirs, et des ouvrages en ciment, particulièrement sensibles, qui constituent notamment les scellements de fond de puits. Pendant la phase d'injection, une bulle de CO2 supercritique se forme, migre vers le sommet du réservoir sous l'effet de la poussée d'Archimède et se solubilise lentement (plusieurs dizaines d'années pour que la solubilisation soit complète). Alors que les réactions de dissolution et de carbonatation en présence d'eau liquide sont largement étudiées et commencent à être bien connues, la réactivité de la bulle de CO2 en phase supercritique ou vapeur est encore mal appréhendée. C'est face à ces incertitudes que nous avons mené une série d'expériences visant à décrire, à comprendre et à quantifier la réactivité d'un matériel minéral en présence d'une phase vapeur riche en CO2. Un minéral a été particulièrement étudié : la portlandite. Il s'agit d'un constituant clef des ciments riches en calcium, et à ce titre, peut, en première approche, être considéré comme un analogue des ciments de scellements de fond de puits. La cinétique de carbonatation de la portlandite a été déterminée à 80, 120 et 200°C, sous une pression de 160 bar et au contact de CO2 initialement anhydre, ou d'un mélange CO2-H2O. Un protocole original a été élaboré : il associe mesures de l'avancement de la réaction (principalement, analyses par DRX du taux de carbonatation de la fraction solide et enregistrement de la consommation de CO2 au cours de la réaction) et modélisation de l'évolution des équilibres de phases et des propriétés volumétriques du fluide réactionnel. D'un point de vue phénoménologique, nous avons montré que l'état de phase du système (vapeur ou biphasique liquide-vapeur) est déterminant. Il contrôle en grande partie le mode de réactivité et l'évolution cinétique de la réaction. Un modèle géochimique prenant en compte les spécificités de notre système réactionnel pauvre en eau a alors été développé pour simuler la carbonatation de la portlandite et à terme celle d'un ciment complet de type "fond de puits".

Les poudres d'alliages aluminium-nickel produites par atomisation peuvent être traitées pour préparer du nickel de Raney, un catalyseur utilisé dans de nombreux procédés industriels. L'activité du catalyseur dépend fortement du déroulement des multiples réactions de solidification pendant l'atomisation. Un modèle de microségrégation pour la solidification d'alliages métalliques est alors développé. En considérant des flux de diffusion finis, des cinétiques de réactions dendritique, péritectique et eutectique et des surfusions de germination, une alternative plus évoluée est proposée aux modèles de Gulliver-Scheil ou de la loi des leviers. Le couplage avec des calculs d'équilibre thermodynamique est effectué pour évaluer les compositions des interfaces et les termes d'enthalpie dans le bilan d'énergie. Le modèle est appliqué à un alliage binaire, avec des densités de phases constantes, pour simuler le procédé d'atomisation de gouttes d'alliage Al-Ni. Un modèle dédié est choisi pour les conditions aux limites d'échange de chaleur. Les résultats sont comparés à des mesures expérimentales obtenues par diffraction de neutron. Des interprétations sont alors établies sur les comportements non triviaux des alliages Al-Ni solidifiés rapidement. Le modèle proposé permet ainsi d'appréhender les effets concurrents des différentes cinétiques (diffusion chimique, bilan d'énergie, vitesse croissance des microstructures, etc.) lors de la solidification hors équilibre. Les principaux développements envisageables autour de ce travail incluent : l'extension aux alliages multicomposés, l'inclusion de densités variables, le couplage avec des calculs macroscopiques.

Le passage de la position assise à la position debout est une action qui se détériore rapidement avec l'avancée en âge à cause de divers troubles moteurs ou sensitifs. Les travaux de la thèse avaient pour but de déterminer les paramètres biomécaniques les plus pertinents pour caractériser les transferts assis-debout (STS) et assis-marche (STW). A l'aide d'un système d'analyse vidéo du mouvement, nous avons enregistré les paramètres cinématiques, cinétiques et électromyographiques de ces transferts réalisés par des sujets sains jeunes ou âgés. Ces paramètres ont été analysés et utilisés pour calculer par dynamique inverse les moments appliqués à chaque articulation pendant la réalisation de l'action. Les résultats indiquent qu'il existe deux stratégies dans la réalisation du STS l'une privilégiant la stabilité, l'autre favorisant la vitesse d'exécution. Pour le STW, il existe trois stratégies, la première privilégie la stabilité posturale alors que les deux autres autorisent un léger déséquilibre temporaire soit latéral soit vers l'avant. Les personnes âgées n'utiliseraient que la stratégie stable pour effectuer un STW. Ces travaux indiquent que le STS est un outil satisfaisant pour détecter des troubles de l'équilibre statique ou dynamique mais que le STW serait un outil intéressant pour mesurer des troubles de l'équilibre et des fonctions musculaires ou sensorielles plus spécifiques

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.