La transformation des résidus forestiers en bioénergie est une façon de récupérer et d'ajouter de la valeur à ces résidus et de produire une forme d'énergie renouvelable pouvant remplacer des produits d'origine fossile. L'objectif de ce projet était de quantifier la variabilité chimique et physique de résidus forestiers de différentes classes de décomposition et d'espèces récoltées dans six régions du Québec. Les résidus étudiés étaient composés de parties d'arbre (troncs ou branches) laissées sur les parterres de coupe après la récolte de bois destiné aux produits du sciage et de la pâte. L'analyse de ces données nous a permis de constater que les variables telles que l'espèce et la région expliquent en partie la variabilité des caractéristiques chimiques du bois. Ces données sont essentielles pour évaluer le potentiel de ces résidus pour la production de bioénergie et pour optimiser les procédés de conversion. La compréhension des différences entre les résidus permettra d'identifier les meilleures stratégies pour transformer ceux-ci en produits de bioénergie par des processus thermochimiques ou biochimiques. Cette étude des propriétés physiques et chimiques des résidus forestiers au Québec offre des perspectives significatives pour le développement futur et l'optimisation de la production de bioénergie au Québec. Une meilleure compréhension des facteurs qui influencent la faisabilité de la conversion de la biomasse forestière en énergie permet de concevoir des stratégies plus efficaces de gestion durable des forêts. En outre, ces connaissances pourraient contribuer au développement de technologies et de procédés plus efficaces pour la production de bioénergie à partir de la biomasse forestière, ce qui pourrait avoir un impact positif sur l'industrie énergétique du Québec et sur sa capacité à répondre à la demande croissante d'énergie d'une manière respectueuse de l'environnement. / The conversion of forest residues into bioenergy is a way of recovering and adding value to these residues and producing a renewable form of energy that can replace products of fossil origin. The aim of this project was to quantify the chemical and physical variability of forest residues of different decomposition classes and species harvested in six regions of Quebec. The residues studied consisted of tree parts (trunks or branches) left on cutblocks after the harvesting of wood for sawmills and pulp mills. Analysis of these data showed that variables such as species and region of origin explain some of the variability in wood chemical characteristics. These data are essential for assessing the potential of these residues for bioenergy production and for optimizing conversion processes. Understanding the differences between residues will enable us to identify the best strategies to transform them into bioenergy products through thermochemical or biochemical processes. This study of the physical and chemical characteristics of forest residues in Quebec offers significant perspectives for the future development and optimization of bioenergy production in Quebec. A better understanding of the factors influencing the feasibility of converting forest biomass into energy will enable us to design more effective strategies for sustainable forest management. Furthermore, this knowledge could contribute to the development of more efficient technologies and processes for the production of bioenergy from forest biomass, which could have a positive impact on Quebec's energy industry and its ability to meet the growing demand for energy in an environmentally friendly way.

Les coûts de transport représentent une grande partie des coûts d'exploitation des entreprises de recyclage du bois. Le problème que nous étudions est le problème du transport avec retour en charge, au sein duquel une entreprise doit décider comment connecter ses points d'approvisionnement et de demande en utilisant des itinéraires. Dans ce mémoire, le problème résolu est un cas particulier du problème de transport dans lequel le producteur n'a qu'une seule usine. Ce cas spécial est rarement étudié dans la littérature scientifique. Nous utilisons un modèle de programmation linéaire pour résoudre ce problème. Nous présentons les résultats obtenus lorsque nous appliquons cette approche aux données d’une entreprise de recyclage du bois. Nous étudions l'effet de l'horizon temporel de planification en comparant la planification annuelle des transports à la planification hebdomadaire. Nous comparons aussi l’effet de différents calculs de distance, différents types de camion et différents objectifs d’optimisation. Les résultats montrent 42% d'économies de temps de déplacement pour la planification annuelle et 36% d'économies pour la planification hebdomadaire. Nous analysons également la répartition des économies entre un ensemble de transporteurs et rapportons que 49% des économies impliquent le transporteur priorisé par la société de recyclage. Lorsque nous ajoutons des contraintes aux types de camions pouvant effectuer des retours en charge, les économies chutent à 17%. Ces contraintes résultent du fait que les entreprises de recyclage du bois utilisent différentes catégories de matériaux et nécessitent par conséquent des configurations de camions spécifiques. Enfin, une analyse des coûts de transport et des revenus de la société de recyclage montre que notre modèle peut potentiellement augmenter considérablement les revenus de transport. / Transportation costs represent a large portion of the operation costs for wood recycling companies. The problem we study is the transportation with backhaul problem in which a company must decide how to connect its supply and demand points using routes. In this master’s thesis, the problem solved is a special case of the transportation problem where the producer only has one mill. This special case is rarely studied in the scientific literature. We use a linear programming model to solve these problems. We present results obtained when applying this approach to data from a wood recycling company. We investigate the effect of the planning time horizon by comparing yearly transportation planning against weekly planning. We also compare the effect of different distance calculations, different types of trucks and different optimization goals. The results show 42% in traveled time savings for yearly planning and 36% in savings for weekly planning. We also analyse the distribution of the backhaul savings among a set of carriers and report that 49% of the savings involved the recycling company’s prioritized carrier. When we add constraints on truck types that can perform backhauls, savings drop to 17%. These constraints result from the fact that wood recycling companies handle different categories of materials and therefore require specific truck configurations. Finally, an analysis of the recycling company’s transportation costs and revenues show that our model has the potential to substantially increase transportation revenues.

L'industrie d'extraction des molécules volatiles de HVA reste typiquement artisanale, l'opération est réalisée par entraînement à la vapeur généralement en plusieurs heures. L'extraction par solvant organique n'est en effet utilisée qu'à de très faibles échelles. L'entraînement à la vapeur souffre cependant d'inconvénients majeurs dont la durée particulièrement importante et la forte consommation d'énergie, ainsi que l'énorme dégradation thermique liée aux modifications chimiques irréversibles des composants thermolabiles. En revanche, bien que l'utilisation de solvants implique inévitablement des étapes de séparation et mène ainsi à un produit relativement pur, la présence de traces de solvants reste en contradiction avec les normes de qualité de plus en plus contraignantes. Ces difficultés ont mené à proposer l'utilisation de fluides à l'état supercritique (exemple : CO2) dans l'extraction des huiles essentielles. Bien que le procédé permette d'obtenir un extrait de haute qualité, les conditions technologiques (~100 bar) requises impliquent un coût trop élevé. En raison de son importance économique, et afin de répondre aux exigences sans cesse croissantes des consommateurs, nous avons mené une étude visant la définition, l'optimisation et la réalisation à l'échelle industrielle d'un procédé innovant applicable au cas du bois. Ce procédé de Détente Instantané Contrôlée (DIC), est fondé sur le processus d'autovaporisation instantanée. L'autovaporisation du liquide complexe (eau + composés volatiles) est corrélée au passage abrupt donc très rapide du système vers un niveau de pression voisin de 50 mbar, à partir d'un état initial de haute pression de vapeur (quelques bars) et de température nettement supérieure à celle de l'équilibre final. Le taux d'évolution ∆P/∆t supérieur à 2.105 Pa.s-1 caractérisant la détente DIC, permet des modifications de structure des parois cellulaires et la libération de composés « volatiles ». Le refroidissement lié à cette détente induit l'arrêt des réactions de dégradation thermique. Ce procédé permet d'aboutir à un produit de haute qualité (absence de solvant organique et de dégradation thermique). La cinétique de l'opération est très intéressante, quelques minutes permettent d'aboutir à des rendements d'extraction importants ce qui implique des coûts de fonctionnement particulièrement intéressants. Les résultats obtenus démontrent l'efficacité du procédé DIC, les rendements d'extraction sont supérieurs à ceux de l'entraînement à la vapeur (de l'ordre de 1.2% au lieu de 0.8%). Le procédé peut être exploiter dans des scieries de grande taille pour l'extraction des molécules de HVA à partir de la sciure de bois destinée à être brûlé. Il peut être aussi utilisé pour l'extraction des huiles essentielles à partir de multiples végétaux tel que la lavande le romarin le ylang ylang...ou pour l'extraction des principes actifs à partir des fruits et légumes.