L’évaluation environnementale est une discipline scientifique indispensable à la construction d’une société durable. L’outil le plus communément utilisé est l’Analyse du Cycle de Vie, dans lequel l’impact lié à l’épuisement des ressources y est fréquemment évalué à partir des stocks mondiaux disponibles, les taux d’extraction et leur valeur relative pour l’utilisateur. Cette approche n’est cependant pas applicable aux ressources renouvelables, comme l’eau douce et les services écosystémiques, qui, par définition, ne sont pas des stocks. L’évaluation émergétique (EME), en revanche, détermine la valeur d’une ressource (renouvelables ou non) à partir de la description des mécanismes naturels qui la génèrent. L’ACV et l’EME présentent donc un intéressant potentiel d’hybridation, la première fournissant une représentation détaillée des étapes du cycle de vie d’un produit, tandis que la seconde permet de comptabiliser la valeur des ressources renouvelables et fossiles avec une unité de mesure commune.Dans cette thèse, une méthodologie hybride récemment développée est appliquée à quatre usines de production d’eau potable, afin d’analyser la valeur ajoutée et les limites actuelles du modèle hybride. Les améliorations proposées incluent l’adaptation des indicateurs émergétiques au modèle hybride et la caractérisation des ressources d’eau douce grâce à l’emploi de Systèmes d’Information Géographique (SIG). Les outils informatiques élaborés, tels que la SIG et la modélisation dynamique, permettraient d’enrichir sensiblement les méthodes actuelles d’évaluation environnementale. La faisabilité de cette opportunité est démontrée dans cette étude par la validation de l’approche conceptuelle / Environmental assessment is a scientific discipline essential for the construction of a sustainable society. The most commonly used tool is Life Cycle Assessment (LCA), in which the impact related to resource depletion is often assessed considering global available stocks, extraction rates and relative value of the resource for the user. However, this approach cannot be applied as such to renewable resources such as freshwater and ecosystem services, which are not, by definition, stocks. In contrast, Emergy evaluation (EME) determines the value of a resource (renewable or not) from the description of the natural mechanisms that produce it. Therefore, LCA and EME present an interesting hybridation potential, the former providing a detailed representation of a product's lifecycle, while the latter allows accounting for the value of both renewable and non-renewable resources with the same rationale.In this PhD, a recently-developed hybrid framework is applied to four potable water production sites, in order to analyze the added value and current limitations of using detailed LCA databases in EME. Suggested improvements include the adaptation of emergy indicators to the hybrid framework, and freshwater resource characterization using Geographic Information Systems (GIS). Elaborated computational tools such as GIS and dynamic modeling could provide great benefits to current environmental assessment methods. The feasibility of using them is demonstrated in this study by validating the conceptual approach

Le sol est une interface complexe entre tous les compartiments de l'environnement. Leur pollution participe à la diffusion de nombreux polluants. Les polychlorobiphényles sont des molécules toxiques persistantes dans l'environnement. Largement utilisés notamment dans les huiles diélectriques, ils contaminent aujourd'hui de nombreux sols industriels. Le traitement thermique de ces sols est très onéreux et peut entraîner l'émission de dioxines. L'objectif de ce travail est d'étudier un procédé de traitement biologique pour la dégradation des PCB dans les sols. Une dégradation biologique de PCB a été observée en présence de deux organismes cultivés, Burkholderia xenovorans et Phanerochaete chrysosporium, confirmant leur potentiel technologique en condition aérobie. En condition anaérobie, une communauté microbienne présentant la capacité de dégrader les PCB a été développé. Une étude de la diversité du gène ADNr 16S au sein de cette communauté a permis d'identifier les espèces présentes dans cette communauté. Une analyse de cycle de vie évalue les performances environnementales de deux procédés de traitement de sols contaminés par des PCB, l'un thermique, l'autre biologique. Cette analyse permet de quantifier l’avantage environnemental du procédé biologique sur son concurrent thermique. / Soil is a complex interface between all compartments of the environment. Their pollution contributes to the spread of many pollutants. PCBs are persistent toxic compounds in the environment. Widely used especially in dielectric oils, they now contaminate many industrial floors. Heat treatment of these soils is very expensive and can cause the emission of dioxins. The objective of this work is to study a biological treatment process for the degradation of PCBs in soils. Biological degradation of PCBs has been observed in the presence of two cultured organisms, Burkholderia xenovorans and Phanerochaete chrysosporium, confirming their technological potential under aerobic conditions. Under anaerobic conditions, a microbial community with the ability to degrade PCBs was developed. A study of the diversity of 16S rDNA gene within this community has identified the species in this community. An analysis of life cycle assess the environmental performance of two methods for treating soils contaminated with PCBs, one thermal and one biological. This analysis quantifies the environmental benefit of the biological process compared with the heat treatment

Le secteur du bâtiment est un acteur clé pour aider la France à atteindre ses objectifs de réduction en matière de consommation d’énergie et d’émissions de gaz à effet de serre (GES). L’analyse du cycle de vie (ACV) est la méthode la plus utilisée pour évaluer les impacts environnementaux d’un produit ou d’un système d’une manière systématique et holistique sur l’ensemble de son cycle de vie. Dans le secteur du bâtiment, la méthode ACV a été adaptée avec des outils appropriés, simplifiés, pour inciter les acteurs du bâtiment à évaluer la performance environnementale de leur produit. Cependant, la méthode ACV présente des limites dont une est le manque de notion de « temps », qui touche notamment trois points : (i) Manque de considération de l’évolution temporelle des systèmes, du système « bâtiment » dans notre cas, (ii) Non prise en compte du décalage temporel des activités et donc des émissions, and (iii) Non prise en compte du caractère dynamique des impacts environnementaux. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est de développer une méthodologie d’ACV dynamique appliquée au bâtiment, qui permet de prendre en compte ces trois aspects dynamiques, sur la base du projet ANR DyPLCA. L’application de la nouvelle méthode dynamique à un cas d’étude avec trois maisons individuelles accolées a permis d’obtenir des informations importantes sur le profil temporel des impacts. La même quantité des émissions de GES a un impact de changement climatique plus bas lorsque les émissions sont réparties sur une période longue. Les actions pour la réduction et l’adaptation doivent être décidées selon différents types de famille de produits de construction. Ainsi, il est nécessaire d’adapter les efforts de réduction d’impacts en fonction des substances chimiques. / The building sector is a key actor to meet the reduction targets in terms of energy consumption and greenhouse gases (GHG) emissions. Life Cycle Assessment (LCA) is the most used method for assessing the environmental impacts of a system. In the building sector, the LCA method was adapted with appropriate and simplified tools in order to encourage stakeholders to evaluate the environmental performance of their building products. However, LCA method has some limitations, one of which being the lack of “time dimension” that particularly concerns three points: (i) Lack of consideration of temporal evolution of the system under LCA study, “building system” in our case, (ii) Lack of consideration of temporal discrepancy of activities and associated emissions, (iii) Lack of consideration of dynamic characteristics of environmental impacts (stationary conditions, fixed time horizon, etc.). In this context, the primary objective of the thesis is to develop a dynamic LCA methodology applied to the building sector, on the basis of DyPLCA ANR project. The application of the new dynamic method to a case study with three attached single houses demonstrated that dynamic LCA provides important information on the temporal profile of impacts. The same amount of GHG emissions has a lower effect on temperature peaks when emissions are spread over a long period. The distinction is made between the various GHG, especially according to their lifetime. Instantaneous and cumulated effects (indicators) should be considered in a complete analysis. Actions for mitigation and adaptation need to be decided according to different types of construction product families. Besides, it is necessary to adapt the impact reduction efforts according to the chemical substances.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Titre de l'écran-titre (visionné le 4 mars 2024) / L'objectif principal de cette recherche est d'évaluer l'impact environnemental et le comportement hygrothermique d'une enveloppe de bâtiment en BLC utilisant des matériaux biosourcés. L'étude compare des murs avec ou sans membrane pare-air, des panneaux de fibres de bois ou une isolation en laine de roche. Les murs ont été soumis à des essais statiques et dynamiques dans une chambre climatique, où des capteurs de température et d'humidité relative ont été installés à travers les murs. Les résultats ont montré que l'isolation en fibres de bois a une humidité relative plus faible et une température similaire à celle de l'isolation en laine de roche, et que la membrane pare-air réduit le transfert d'humidité et augmente la température à travers le mur. L'isolation en fibres de bois agit également comme un tampon d'humidité, retardant la migration de l'humidité à travers l'enveloppe. Les analyses du cycle de vie ont montré que le revêtement métallique a le plus fort impact sur le réchauffement climatique, suivi par les types d'isolation. L'isolation en fibres de bois a un impact similaire à celui de l'isolation en laine de roche, sauf pour l'eutrophisation, où la laine de roche a un impact plus faible. La membrane pare-air avait un faible impact, mais elle empêchait le mur en BLC d'être entièrement recyclé. Le carbone biogénique stocké dans le BLC et l'isolation en fibres de bois réduisait le potentiel de réchauffement global des murs. Cette étude suggère que l'isolation en fibres de bois pourrait être utilisée pour réduire les variations d'humidité et qu'une membrane pare-air est parfois nécessaire selon l'isolation utilisée. / The main objective of this research is to evaluate the environmental impact and the hygrothermal behavior of a building envelope made of CLT using bio-based materials. The study compares walls with or without an air barrier membrane, wood fiber panels or rock wool insulation. The walls were subjected to static and dynamic tests in a climatic chamber, where temperature and relative humidity sensors were installed through the walls. The results showed that the wood fiber insulation had a lower relative humidity and a similar temperature to the rock wool insulation and that the air barrier membrane reduced the moisture transfer and increased the temperature across the wall. The wood fiber insulation also acted as a moisture buffer, delaying moisture migration through the envelope. The life cycle analyses showed that the metal cladding had the highest impact on global warming, followed by the types of insulation. The wood fiber insulation had a similar impact to the rock wool insulation, except for eutrophication, where the rock wool had a lower impact. The air barrier membrane had a low impact but prevented the CLT wall from being fully recycled. The biogenic carbon stored in the CLT and the wood fiber insulation reduced the global warming potential of the walls. This study suggests that the wood fiber insulation could be used to reduce humidity variations and that an air barrier membrane is sometimes necessary depending on the insulation used.

Le gouvernement québécois souhaite valoriser l’utilisation de l’aluminium et du bois d’ingénierie dans la construction et dans la réhabilitation d’ouvrages d’art. Dans le cadre de la vision à court terme des projets de construction, le bois et l’aluminium sont encore aujourd’hui désavantagés. Pourtant, ces deux matériaux pourraient devenir des matériaux concurrentiels pour la réhabilitation du parc routier québécois notamment grâce à leur production locale et leur possibilité de recyclage. Afin d’éviter une vision court-termiste biaisée, la méthode d’arbitrage utilisée est celle de l’analyse de cycle de vie. Cette méthode holistique prend en compte l’ensemble des étapes du cycle de vie. Deux analyses sont réalisées en parallèles. La première concerne les coûts de cycle de vie (ACCV) et la deuxième, les impacts environnementaux (ACV). Ces deux études complémentaires ajoutent une dimension environnementale, aujourd’hui non négligeable, aux futures prises de décision. La première étape de ce projet consiste en la conception du tablier de pont hybride à platelage en aluminium sur poutres en bois lamellé-collé à l’aide de la norme CAN/CSA S6-14 (CSA,2014b). Le pont-type ainsi conçu est par la suite utilisé au cours des analyses de cycle de vie. L’analyse économique se fait à l’aide de la norme ISO 15686-5 (ISO, 2017). L’analyse des impacts environnementaux se fait, elle, à l’aide de le norme ISO 14040 (ISO, 2006a) et 14044 (ISO, 2006b). L’utilisation du bois ainsi que le faible nombre d’opérations d’entretien rendent le tablier aluminium/bois plus avantageux économiquement sur toute sa durée de vie. Les tabliers conventionnels béton/acier assurent une nette diminution des coûts de construction initiaux mais cette tendance s’inverse très vite. Le préfabrication possible des tabliers de pont aluminium/acier et aluminium/bois réduisent les coûts indirects de construction. Ainsi, les tabliers de pont aluminium/bois réduisent de 86 % le coût total du tablier par comparaison avec des tabliers conventionnels. Au niveau des indicateurs environnementaux, le tablier aluminium/bois est également à privilégier. / The Quebec Gouvernment wishes to promote the use of wood and aluminium in the construction and rehabilitation of structures. In the context of the short-term vision of construction projects, wood and aluminium are clearly disadvantaged. However, aluminium and glued laminated timber could become competitive materials for the rehabilitation of the Quebec roadway bridges, in particular thanks to their local production in Quebec and their possibility of recycling. In order to avoid a biased short-term view, the method of arbitration used is that of life cycle analysis. This holistic method makes it possible to take into account all life-cycle stages. Two analyzes are carried out in parallel. The first concerns life cycle costs and the second concerns environmental impacts. These two studies complement each other and add a environmental dimension, which is not negligible today, on decision-making. The first stage of this project consists of the design of the hybrid bridge deck aluminium on glued laminated timber beams using the CAN / CSA S6-14 standard. The bridge-type thus designed is subsequently used during life cycle analyzes. The economic analysis is done using the ISO 15686-5 standard (2017). The environmental impact analysis is done using the ISO 14040 and 14044 standards (2006). The use of wood and aluminium as well as the low number of maintenance operations make the aluminum/wood deck more economically advantageous over its entire lifespan. Conventional concrete/steel decks provide a clear reduction in initial construction costs, but this trend is reversed very quickly. The possible prefabrication of aluminium/steel and aluminium/ wood bridge decks reduces indirect construction costs. Thus aluminium/ wood bridge decks reduce 86 % of the total cost of the conventional bridge deck. In terms of environmental indicators, the aluminium wood/decki s also to be favored

Titre de l'écran-titre (visionné le 24 mai 2023) / Une grande variété de mobilier est présente dans les salles de classe des écoles primaires et secondaires du Québec. La gestion et l'acquisition du mobilier étant variable en fonction des établissements, le suivi d'inventaire et d'entretien se complexifie. Par ailleurs, la durabilité environnementale du mobilier y est peu considérée. Mettant en commun des connaissances issues des domaines du design et de l'écoconception, ce mémoire tente de comprendre dans quel état se trouve le mobilier scolaire québécois. Il repose sur une étude de cas multiples de 19 salles de classes dans 19 écoles au niveau primaire et de 40 salles de classe dans quatre écoles au niveau secondaire en utilisant différents outils de collectes de données matérielles (relevé photographique, relevé de plan et inventaire). Le cadre d'analyse par type d'usure repose sur les travaux de l'agence Rotor (2010) et de Zeisel (2006). À partir de ces données, une analyse a été effectuée afin de relever les typologies d'usure présentes sur le mobilier scolaire. Au total, dans les écoles primaires, 275 fiches ont été compilées représentant 433 chaises et 272 bureaux de l'élève dans 19 salles de classe de 19 écoles. Dans les écoles secondaires, 385 fiches ont été compilées représentant 1279 chaises et 1179 bureaux de l'élève dans 40 salles de classe de quatre écoles. À l'issu de ces observations matérielles, plusieurs types d'usure ont été relevés sur le mobilier : abrasion, rayure, dépôt, fatigue, déformation, dislocation, accessoire, identification et trace illégitime. Enfin, la recherche confirme que le mobilier est dans un état de désuétude avancé, bien qu'encore fonctionnel. Comme le mobilier brisé n'est plus présent dans les salles de classe, cette données n'a pas été exploitée. Enfin, des pistes de réflexion et des stratégies d'écoconception issue du modèle de Van Nes et Cramer (2005) pourraient être intégrées au design du mobilier pour favoriser une plus grande durabilité et circularité. / A large variety of furniture is present in the classrooms of Quebec's primary and secondary schools. The management and acquisition of furniture varies from one school to another, making inventory and maintenance follow-up more complex. Furthermore, the environmental sustainability of furniture is not given much consideration. By bringing together knowledge from the fields of design, architecture and eco-design, this thesis aims to understand the state of Quebec's school furniture. Using a multitude of case of studies from 19 classrooms at the elementary level and 40 classrooms at the secondary level using different material data collection tools (photographic survey, plan survey and inventory). The framework for analysis by wear type is based on the work of Rotor (2010) and Zeisel (2006). Based on these data, an analysis was conducted to identify the wear typologies found on school furniture. In total, in elementary schools, 275 records were compiled representing 433 chairs and 272 student desks in 19 schools in 19 classrooms. In the secondary schools, 385 records were compiled representing 1279 chairs and 1179 student desks in 40 classrooms in four schools. As a result of these material observations, several types of wear were noted on the furniture: abrasion, scratching, deposition, fatigue, deformation, dislocation, accessory, identification and illegitimate trace. Finally, the research confirms that the furniture is in an advanced state of disuse, although still functional. As broken furniture is no longer present in the classrooms, this data was not exploited. Finally, avenues of reflection and eco-design strategies derived from the Van Nes and Cramer (2005) model could be integrated into the design of furniture to promote greater sustainability and circularity.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / La combinaison d'un ratio élevé résistance-poids, une haute résistance à la corrosion, une bonne recyclabilité et une facilité de fabrication font des alliages d'aluminium, un excellent candidat pour des constructions durables et esthétiques. Son utilisation dans les infrastructures implique un entretien relativement faible tout au long de leur cycle de vie et est particulièrement adaptée pour les environnements froids et corrosifs, comme le Canada. Bien que l'utilisation de l'aluminium dans les ponts remonte à 1933, le pont d'Arvida au Québec, est le premier pont autoroutier entièrement en aluminium, inauguré en 1950. D'après les expériences passées, il est évident que ce pont nécessite un relativement faible entretien à ce jour, tandis que le remplacement du tablier en béton a été l'une des principales sources de problèmes d'entretien. Malgré sa bonne performance à ce jour, aucune analyse approfondie n'a été réalisée sur ce pont qui pourrait fournir des informations utiles sur les performances des alliages d'aluminium dans les constructions de ponts. L'objectif principal de cette recherche est d'évaluer la performance du pont Arvida sur deux aspects spécifiques : son intégrité structurale et sa performance à long terme d'un point de vue économique. Dans le cadre de cet objectif, une analyse structurale numérique a été réalisée sur le pont à l'aide du logiciel d'ingénierie *SAFI Bridge Structural Engineering*, et sa performance a été évaluée selon les critères de conception actuels de la norme CSA S6-19. Les résultats de cette analyse ont montré que la structure actuelle du pont Arvida ne serait pas en mesure de supporter les charges de circulation modernes recommandées par la norme canadienne. En fait, cela explique la limitation de poids actuelle imposée à ce pont par les autorités. Pour évaluer davantage la performance économique à long terme de ce pont, une analyse du coût du cycle de vie a été réalisée sur la structure existante en utilisant les coûts passés fournis par le ministère des Transports du Québec ainsi que des coûts futurs projetés. Traditionnellement, les coûts initiaux des matériaux ont été les facteurs décisifs pour la sélection des matériaux de construction. Cependant, ces dernières années, les coûts d'entretien des infrastructures existantes ont considérablement augmenté, ce qui a nécessité une approche alternative pour la sélection des matériaux. À cet égard, l'analyse du coût du cycle de vie (ACCV) des infrastructures permet une comparaison équitable entre différentes alternatives, car elle prend en compte non seulement les coûts initiaux de construction, mais aussi les coûts d'entretien, les coûts de retards des utilisateurs, les coûts de démolition et tous les autres coûts qui peuvent survenir pendant la durée de vie de la structure. L'ACCV du pont Arvida montre que les coûts d'entretien associés à la réhabilitation du tablier de béton gouvernent le coût total d'acquisition du pont. De toute évidence, le tablier en béton annule tous les avantages de la structure en aluminium à faible entretien. Afin de mettre et confirmer les avantages à long terme d'un tablier en aluminium sur le pont existant, une autre ACCV a également été réalisée avec un tablier en aluminium hypothétique. La comparaison des résultats conclue que l'alternative du tablier en aluminium peut réduire significativement les coûts d'entretien malgré des coûts initiaux élevés, et ainsi l'utilisation de l'aluminium dans la construction de ponts peut être bénéfique sur une durée de vie plus longue. / The combination of high strength-to-weight ratio, excellent durability, corrosion resistance, recyclability, and formability make aluminum alloys an excellent candidate for both sustainable and aesthetically pleasing constructions. More importantly, the application of aluminum alloys can be beneficial in civil infrastructure due to their relatively low maintenance over the life cycle, especially for cold and corroding environments, such as Canada. Although the use of aluminum in bridge applications has started dating back to 1933, the Arvida Bridge in Quebec, Canada is the first all-aluminum arch deck type bridge that was built in 1950. From past experiences, it has been evident that this bridge has so far required relatively low maintenance while replacement of the concrete deck has been one of the primary sources of maintenance issues. Despite its good performance till date, an in-depth analysis has not been undertaken on this bridge that can provide useful insights on the performance of aluminum alloys in bridge constructions. The overarching goal of this research is to assess the performance of the Arvida bridge over two specific aspects: its structural integrity and its long-term performance from an economic standpoint. With this objective, a numerical structural analysis has been performed on the bridge in the *SAFI Bridge Structural Engineering* software and its performance has been evaluated under the current design criteria recommended by the Canadian Standard Association for highway bridges (CSA S6-19). The outcomes from this analysis pointed that the current Arvida bridge structure would not be able to carry the modern traffic loads recommended by the Canadian standard. In fact, this explains the current weight limitation on this bridge that has been imposed by the authority. To further evaluate the long-term economic performance of this bridge, life-cycle cost analysis (LCCA) that allows a fair comparison between different alternatives and projects since it takes into account not only the initial costs of construction but also the maintenance costs, user delays, demolition costs and any other costs that can occur in the life span of the structure. To estimate the total life cycle cost of the Arvida bridge, the past construction and maintenance costs have been extracted from the information provided by the *Ministère des Transports du Québec (MTQ)* while the future costs that can incur until the end of design life of the bridge have been estimated. The results of the LCCA shows that the maintenance costs corresponding to the concrete deck rehabilitation governs the overall costs. Clearly, the concrete deck dismisses all the advantages of the low-maintenance aluminum structure. In order to highlight the long-term benefit of low maintenance aluminum deck on the existing bridge, an alternative LCCA has also been performed with a hypothetical aluminum deck. The comparison of the results of the LCCA on these two options (i.e., existing concrete deck and alternative aluminum deck) has implied that an aluminum deck alternative can significantly reduce the maintenance costs despite having higher initial cost, and thus, the use of aluminum in bridge construction can be beneficial for a longer life span.

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

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