Partant de la crise écologique liée à l’augmentation du volume des déchets, ce travail a pour ambition de comprendre comment encourager les consommateurs à réduire leurs ordures ménagères. Alors que les travaux sur le sujet se focalisent essentiellement sur la phase post-consommation, cette recherche propose de s’intéresser également à la phase d’achat pour saisir les stratégies de réduction des déchets « à la source ». Cette thèse est ainsi articulée autour de deux études empiriques complémentaires, l’une portant sur les déterminants du tri des déchets, l’autre sur les déterminants de l’évitement de produits suremballés. La première étude a consisté à proposer un modèle intégrateur explicatif de l’intention de tri. Prenant pour base la théorie du comportement planifié, des extensions progressives ont permis de prendre en compte l’effet de la préoccupation pour l’environnement (PPE), des normes morales et de la culpabilité anticipée. Une enquête quantitative (n=450) a permis de valider la pertinence du modèle et de mettre en évidence différentes routes d’influence. La seconde étude portant sur les motivations liées au choix de produits non suremballés a reposé, quant à elle, sur une adaptation de la théorie du risque perçu. Suite à une étude exploratoire (n=11) le concept a été élargi à la dimension environnementale. Un design quasi-expérimental conduit auprès d’un échantillon représentatif de la population des internautes (n= 808) a ensuite permis de manipuler le niveau de gamme et la saillance de l’absence de suremballage. Les résultats mettent en évidence le rôle significatif du risque perçu et des variables manipulées sur la probabilité de choisir le produit non suremballé. En outre, les deux études valident l’influence indirecte de la PPE sur les comportements écologiques. Les implications des deux études sont discutées conjointement. / Given the current ecological crisis due to the increase in the volume of waste, this research aims to understand how to encourage consumers to reduce their garbage. While most studies on this topic focus on the post-consumption phase, this research proposes to examine purchasing behaviors in order to capture consumers’ waste reduction strategies "at the source". This doctoral dissertation is based on two complementary empirical studies. The first one focuses on the determinants of recycling, the second one on the determinants of behaviors leading to avoid overpackaged products. In the first study, we developed an integrative model explaining intention to recycle. Based on the theory of planned behavior, progressive extensions enabled to take into account the effect of environmental concern (EC), moral norms and anticipated guilt. A quantitative survey (n = 450) confirmed the relevance of the model and highlighted different routes of influence. The second study dealing with the motivations underlying the choice of non-overpackaged products was based on perceived risk theory. Following an exploratory study (n = 11), the concept was extended to an environmental dimension. A quasi-experimental design among a representative sample of the population of Internet users (n = 808) was then used to manipulate the effect of range level and the salience of non-overpackaging. The results emphasized the significant role of perceived risk and the manipulated variables on the probability of choosing the product with no unnecessary packaging. In addition, both studies confirmed the indirect influence of EC on ecological behavior. The implications of both studies are discussed concurrently.

La thèse de doctorat projetée tendrait à interroger, du point de vue de la science politique en général, et de l'analyse des politiques publiques en particulier, la place, le rôle, et l'influence des acteurs privés dans l'élaboration et la mise en œuvre concrète des politiques de gestion publique du traitement des déchets. Dans le cadre du renouvellement des processus de gouvernement, par la promotion des « pratiques de gouvernance », on s'intéressera à trois problématiques principales. D'une part, l'évolution du rôle et des modalités d'action des autorités publiques est questionnée dans un contexte de décentralisation, de contractualisation et de communautarisation des politiques publiques de gestion des déchets. D'autre part, l'évolution des modes de régulation entre acteurs publics et privés dans la gestion des déchets, pose le problème de la transformation des rapports de pouvoir, mis en œuvre dans les sociétés démocratiques contemporaines, entre experts privés, autorités publiques politico-administratives et citoyens. Enfin, la prise en compte d'enjeux environnementaux, au sein de logiques de « développement durable », questionne le renouvellement des politiques publiques de gestion des risques et des outils d'évaluation et des modalités de l'expertise dans le domaine des déchets. / Le résumé en anglais n'a pas été communiqué par l'auteur.

La première partie de ce travail concerne l’évaluation d’une pression d’hydrogène gazeuse produite par les alvéoles HA transitant par les interfaces jusqu’aux scellements de galerie. En effet, les calculs réalisés sans prise en compte des interfaces montrent, que le transfert de l’hydrogène se fait principalement par diffusion de l’hydrogène dans l’eau à travers le massif d’accueil. En revanche, dans un stockage, la présence de nombreuses interfaces de construction (jeu noyau bentonite – argilite etc.), ou induites par la fracturation des matériaux sous l’effet de la pression d’hydrogène, sont le siège des chemins préférentiels pour le transfert de l’hydrogène sous forme gazeuse. Le modèle GTI (Gaz Transfer in Interface) a donc été retenu pour simuler le transfert d’hydrogène produit par les alvéoles HA jusqu’à la galerie remblayée. La pression d’hydrogène maximale dans le remblai est obtenue dans le cas où l’interface reste toujours ouverte. A 4500 ans elle passe de 5,2 MPa (interface toujours ouverte) à 3,8MPa par l’effet soupape dû à l’augmentation de la pression d’hydrogène. Les comparaisons des simulations numériques avec et sans prise en compte des pressions d’hydrogène montrent que les pressions d’hydrogène n’impactent pas ou très peu les pressions interstitielles, les contraintes effectives radiales et orthoradiales. Il en résulte que les simulations peuvent être conduites en considérant une pression d’hydrogène à la pression atmosphérique, ce qui revient à travailler en milieu biphasique.La deuxième partie concerne les zones fracturées induites par l’excavation des ouvrages. Ainsi les observations dans le laboratoire Meuse Haute Marne montrent des zones fracturées anisotropes autour des galeries et des alvéoles HA constituées de discontinuités verticales et horizontales. Les faibles anisotropies des contraintes et des modules d’Young pour des galeries orientées suivant σH (σv approximativement égal à σh) ne permettent pas de reproduire la forte anisotropie des zones fracturées dans le plan σv - σh par un modèle hypo-élasticité avec anisotrope initiale de diagenèse. Pour modéliser ces discontinuités, un modèle rhéologique a été développé par EGC nommé SC2D associant deux types de comportements élasto-plastiques : l’un est associé à un endommagement anisotrope traduisant le comportement de l’argilite renforcée par de la calcite et l’autre caractérisant la phase argileuse c'est-à-dire l’argilite sans renfort de la calcite et des déformations plastiques lorsque l’état de contrainte atteint la surface de diagenèse. Les coefficients d’endommagement sont évalués à partir d’une extension de la relation de Weibull en considérant les déformations d’extension dans les directions de diagenèse X(σH), Y(σh), Z(σv). Les zones fracturées autour des galeries sont caractérisées par les domaines où les coefficients d’endommagement sont unitaires. Par ailleurs, les discontinuités sont activées lorsqu’un coefficient d’endommagement atteint l’unité et ces discontinuités sont perpendiculaires aux directions de diagenèse et sont donc verticales ou horizontales. / The first part of this work is about the evaluation of a pressure of gaseous hydrogen produced by HA cells passing through the interfaces to the drift. Indeed, the calculations without consideration of interfaces show that the transfer of hydrogen takes place primarily by diffusion of hydrogen into the water through the foundation. However, in storage, the presence of many interfaces by construction (between bentonite core - Argillite etc.) or by fracturing of materials under the effect of hydrogen pressure, are the preferential pathways for transfer of gaseous hydrogen. The GTI (Gas Transfer in Interface) model was chosen to simulate the transfer of hydrogen produced by the HA cells to the backfilled drift. The maximum hydrogen pressure in the backfill is obtained in the case where the interface is always open. At 4500 years it goes from 5.2 MPa (always open interface) to 3.8 MPa by the valve effect due to the increase of hydrogen pressure. The comparisons between numerical simulations with and without taking into account the hydrogen pressures show that hydrogen pressures no or very little impact the pore pressure, the effective radial and orthoradial stresses. As a result, the simulations may be performed by considering a hydrogen pressure at atmospheric pressure, which is to work in a biphasic medium. The second part concerns the fractured zones induced by the excavation of volume. And the observations in the laboratory Meuse Haute Marne show the anisotropic fractured areas around drifts and HA cells consist of vertical and horizontal discontinuities. The weak anisotropies of stresses and Young modulus for the drifts oriented along σH (σv approximativement égal à σh) is not possible to reproduce the strong anisotropy of fractured areas in the plane σv - σh by a hypo-elasticity model with anisotropic initial diagenesis. For modelling these discontinuities, a rheological model was developed by EGC named SC2D combining two types of elastic-plastic behavior: one is associated with an anisotropic damage resulting behavior of the argillite enhanced by calcite and the other characterizing the phase of clay that means the argillite without reinforcement by calcite and plastic deformation when the stress state reaches the surface of diagenesis. Damage coefficients are evaluated from an extension relation of Weibull in considering the expansion deformations in the directions of diagenesis X(σH), Y(σh), Z(σv). The drifts around the fractured zones are characterized by areas where damage coefficients are unitary. Furthermore, the discontinuities are activated when damage reachesoefficient unit and these discontinuities are perpendicular to the directions of diagenesis and vertical or horizontal with them.

Cette thèse propose deux études empiriques consacrées à l’analyse des déterminants du commerce international de déchets plus précisément les déchets dangereux d’une part et les déchets métalliques d’autre part. Cette analyse a été réalisée en utilisant des méthodes économétriques adaptées au contexte et à partir des données statistiques de l’Eurostat (pour les déchets dangereux) et de UN Comtrade (pour les déchets recyclables). Si la littérature sur les déterminants du commerce international de déchets est peu abondante et limitée, c’est à cause de l’absence d’une définition universelle du déchet (due à la pluralité des définitions) débouchant sur l’absence d’une base de données spécifique aux déchets en passant par les problèmes de classification et de non concordance des flux de déchets. Il revient au chercheur de construire sa propre base de données à partir de sa propre définition. Nous proposons dans cette thèse d’apporter des éclairages sur certains points encore peu étudiés. Le premier chapitre s’intéresse à la relation dialectique entre définition du déchet et réglementation s’y afférente et aux aspects théoriques du commerce international de déchets en se basant sur ceux du commerce international de biens normaux. L’analyse révèle que le déchet est un bien particulier ce qui rend son commerce aussi particulier. Aussi, ces définitions se superposent, s'opposent et / ou se complètent. En outre, l’Union Européenne est la zone pionnière en termes de politique de déchet et le déchet est très réglementé notamment avant sa production (prévention) et dès sa production jusqu’à son traitement final. Le deuxième chapitre examine les déterminants du commerce de déchets dangereux de l’UE et demande si la politique européenne en matière de déchets a réussi ou échoué. Nous constatons que la proximité et les différences de capacité de traitement de déchets entre les pays et les réglementations sont des déterminants importants de ce commerce. En particulier, les pays ayant des capacités de traitement des déchets dangereux élevées observent une augmentation de leurs importations de déchets dangereux. Nous constatons également que ces pays ont des indices de performance environnementale élevés . Ces résultats impliquent que la politique de gestion des déchets de l'UE joue un rôle important dans l'élaboration du commerce européen des déchets dangereux. Enfin, il semble qu'il n'y ait pas d'effet havre de déchet pour le commerce des déchets dangereux de l'UE. Le troisième chapitre teste les déterminants du commerce de déchets métalliques plus précisément les hypothèses selon lesquelles la spécialisation industrielle captée par les avantages comparatifs révélés, les prix de la matière vierge et de la matière secondaire sont des déterminants importants pour le commerce de déchets métalliques dans le monde. Nous trouvons que la spécialisation industrielle est un facteur motivant les exportations et décourageant les importations. La décision d’exporter ou d’importer dépend surtout de la sensibilité au prix comparé du métal et des déchets métalliques. Lorsque le métal coûte plus cher que les déchets métalliques les pays importateurs spécialisés dans la métallurgie préfèrent importer des déchets métalliques afin de les substituer à la matière vierge et/ou de conserver cette dernière. Les pays exportateurs préfèrent exporter les déchets métalliques lorsque leur prix est dans la phase ascendante et le prix de la matière vierge est dans sa phase descendante. Ceci, afin de conserver la matière vierge et utiliser la matière secondaire à sa place. Dans tous les cas, un arbitrage se fait entre les prix de la matière vierge et de la matière secondaire. Par ailleurs, l’écart de réglementation joue un rôle important dans l’arbitrage. Les déchets métalliques ne sont pas exportés vers les pays à faible performance environnementale. A l’inverse, les importations sont réalisées en provenance de ces derniers. / This thesis consists of two empirical studies on the analysis of international waste trade determinants, more precisely the hazardous waste on the one hand and the metallic waste on the other hand. Different econometric methods were used on statistical data from Eurostat (for hazardous waste) and UN Comtrade (for recyclable waste). If the literature on the determinants of international trade in waste is scarce and limited, it is because of the absence of a universal definition of waste (due to the plurality of definitions) leading to classification problems, non-matching of waste flows and the absence of a specific database. It is up to the researcher to build his own database from his own definition. We propose, in this thesis, to provide insights on some points which have been too few studied. The first chapter studies the dialectical relationship between waste definition and its related regulations; and focuses on the theoretical aspects of international trade in waste based on those of the international trade in goods. The analysis reveals that waste is a particular good, which makes its trade also particular. Thus, its definitions are superimposed, opposed and / or complement each other. Moreover, the European Union is the pioneer zone in terms of waste policy and waste is highly regulated, especially before its generation (prevention) and from its generation to its final treatment.The second chapter examines the determinants of trade in hazardous waste and asks whether the EU waste policy has succeeded or failed. We find that proximity and differences in waste treatment capacity across countries and in regulations are important determinants of this trade. In particular, countries with high hazardous waste treatment capacities demonstrate increased hazardous waste imports. We also find that these countries have high environmental performance indices. These results imply that EU waste management policy plays an important role in shaping European trade in hazardous waste. Finally, it seems that there is no waste haven effect for the EU hazardous waste trade.The third chapter tests the determinants of international trade in metallic waste, more precisely the assumptions that industrial specialization captured by revealed comparative advantages, virgin material and secondary material prices are important determinants of international trade in metallic waste. We find that industrial specialization is a motivating factor for exports and discouraging for imports. The decision to export or import depends especially on metal and metal scrap price sensitivity. When metal costs more than metallic waste, importing countries specialized in metallurgy prefer to import metallic waste in order to substitute it to the virgin material and / or to preserve the latter. Exporting countries prefer to export metallic waste when its price is in the ascending phase and the price of virgin material is in its downward phase. This, in order to preserve the virgin material and to use the secondary material at its place. In any case, an arbitration is made between the price of the virgin material and the price of the secondary material. Furthermore, the regulation gap plays an important role in arbitration. Metallic wastes are not exported to countries with low environmental performance. Inversely, imports are made from the latter.

La production et l'utilisation de substances et de produits dérivés de la chimie et de la pétrochimie sont au cœur des procédés industriels contemporains. Au cours des dernières décennies, l'élimination des résidus toxiques générés par ces activités industrielles a soulevé des défis majeurs pour les pouvoirs publics mandatés de protéger l'environnement et la santé publique. Au Québec, vingt ans après les travaux de la Commission d'enquête sur les déchets dangereux (1989-1990) et quatre décennies après les premières tentatives de gestion environnementale de ces résidus, les modalités suivant lesquelles les déchets dangereux sont pris en charge demeurent encore largement méconnues. Comment ces activités ont-elles pris forme et se sont-elles consolidées? Quels ont été les types d'intervention des instances publiques pour minimiser les impacts environnementaux et sanitaires de ces résidus dangereux? S'intégrant dans une pensée «cycle de vie» reflétant la mouvance internationale vers une gestion écologiquement rationnelle des déchets dangereux, cette vaste analyse documentaire a porté sur l'ensemble des types d'interventions ayant jalonné les différentes phases de la gestion des déchets dangereux (production, transport, transfert, entreposage, traitement, dépôt définitif) éliminés par la première installation québécoise de traitement des résidus industriels, l'incinérateur de résidus organiques liquides et semi-liquides de Mercier. Cette installation soulève, depuis son inauguration en 1972, d'importants doutes et questionnements sur les impacts potentiels et avérés de ses activités sur la santé et l'environnement. En 2008, l'incinérateur de Mercier était entre autres le plus important émetteur de mercure au Québec (Vandelac et al., 2010). Située au confluent des sciences de l'environnement, de la sociologie et de la science politique, cette recherche inspirée des approches écosystémiques à la santé brosse un portrait global des caractéristiques, impacts, politiques, modalités d'application du cadre règlementaire et pratiques relatives à chaque phase du cycle de gestion des déchets dangereux incinérés à Mercier. Nous avons dégagé les principales lignes de force, lacunes et contradictions ayant marqué l'action publique sur ces questions entre 1972 et 2008. Cet effort de synthèse sociohistorique s'est par ailleurs inspiré d'éléments de la sociologie du risque d'Ulrich Beck (2001) pour mieux comprendre comment ces déchets industriels ont été mis en politiques par les pouvoirs publics, et comment ils sont devenus les produits centraux d'une véritable «industrie du risque» dont le cycle de gestion privée des déchets dangereux incinérés à Mercier est un exemple-clé. Ce mémoire de maîtrise ouvre finalement des pistes d'analyse pour une éventuelle transition de l'action publique vers des stratégies démocratiques de minimisation de la production des déchets dangereux, inspirées notamment de la production propre et des approches de cycle de vie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : déchets dangereux, matières dangereuses résiduelles, Ville Mercier, Montérégie, incinération, société du risque, cycle de vie, industrie de l'environnement.

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.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'amélioration sans précédent de la technologie accélère sans aucun doute l'industrialisation, mais conduit en même temps à la détérioration des ressources naturelles et à l'intensification de nombreux problèmes environnementaux tels que les émissions incessantes de gaz à effet de serre anthropiques. En particulier, il est essentiel d'avoir une action immédiate pour atténuer les émissions de CO₂ afin de répondre aux préoccupations liées au réchauffement de la planète et aux changements climatiques. Cependant, les quantités ahurissantes de CO₂ rejetées dans l'atmosphère pourraient devenir une matière première abondante si elles étaient converties en produits de valeur. La conversion du CO₂ en produits à valeur ajoutée (produits chimiques et carburants alternatifs) a beaucoup attiré l'attention dans les dernières décennies. L'hydrogénation directe du CO₂ en CO et méthanol est d'ailleurs une avenue très intéressante en raison de ses rôles cruciaux dans l'industrie chimique et énergétique. D'un autre côté, suite à la mise en œuvre des politiques environnementales pour traiter les graves problèmes liés aux résidus industriels, une attention considérable a été accordée à l'exploitation des déchets industriels en tant que catalyseurs hétérogènes dans l'industrie chimique. À titre d'exemple, au complexe de Rio Tinto Fer & Titane située à Sorel-Tracy (Québec, Canada), le résidu d'oxydes métalliques (UGSO) issu du procédé de production de scories à haute teneur en titane (Upgraded Titania-rich Slag, UGSᵀᴹ) est présentement sans valeur marchande et déposé dans un site de déchets miniers. Un concept économique et respectueux de l'environnement serait de valoriser ces déchets solides en tant que partie principale des matériaux catalytiques. Dans ce contexte, la valorisation des déchets industriels (CO₂ et UGSO) pour produire du CO et du méthanol est une approche prometteuse pour résoudre non seulement des problèmes environnementaux mais contribuer également à un développement durable. Cette thèse porte sur l'étude de la valorisation de deux déchets industriels (CO₂ et UGSO) en produits à valeur ajoutée. Plus précisément, le sujet s'inscrit dans le cadre du: (1) développement des catalyseurs Cu/UGSO pour la réaction inverse du gaz à l'eau (reverse water-gas shift, RWGS) à basse température (250-400 °C) et à pression atmosphérique, (2) développement des catalyseurs CuZn/UGSO et des méthodes de préparation pour la réaction d'hydrogénation du CO₂ en méthanol, (3) développement des catalyseurs CuZnZr/UGSO et modification de l'UGSO pour améliorer la synthèse du méthanol. L'effet et l'optimisation des conditions opératoires (notamment la température et le ratio H₂/CO₂) sur la performance des catalyseurs pour obtenir un rendement élevé des produits souhaités ont été investigués en profondeur. (1) De façon innovante, un catalyseur à base du résidu métallurgique UGSO promu au Cu a été développé et appliqué pour la première fois dans la réaction RWGS. Une série de catalyseurs xCu/UGSO (x = 5-20 wt% Cu) a été préparée par la méthode de dépôtprécipitation. La formation de spinelle de ferrite de cuivre aide à améliorer la dispersion du Cu au sein du support et à favoriser la conversion du CO₂. Parmi les matériaux xCu/UGSO, le 15Cu/UGSO est celui qui a offert la conversion du CO₂ la plus élevée, ce qui est attribuable à une aire de surface du catalyseur et à une aire de surface du cuivre métallique plus élevées. Les analyses H₂-TPR et XPS indiquent que l'effet synergique le plus fort entre les espèces Cu et Fe conduit à la plus grande réductibilité et au plus grand ratio du Cu[exposant α] /(Cu²⁺ + Cu[exposant α] ) (α = 0, 1+) dans le catalyseur 15Cu/UGSO, ce qui pourrait expliquer sa conversion du CO₂ la plus élevée. En conséquence, une conversion du CO₂ de 36.1% et une sélectivité en CO de 99.3% sont obtenues à 400 °C et à pression atmosphérique, ce qui surpasse les performances catalytiques des certains catalyseurs à base du Cu rapportés dans la littérature dans les mêmes conditions de réaction. (2) Pour la première fois, le déchet métallurgique UGSO a été utilisé en tant que support dans le développement de catalyseurs efficaces pour la réaction de synthèse du méthanol par hydrogénation du CO₂. Une série de différents catalyseurs CuZn/UGSO a été développé par la méthode de dépôt-précipitation. L'ajout du Cu/Zn dans la structure du Fe₃O₄/MgₓFe[indice y]O₄ s'est avéré améliorer la dispersion du Cu²⁺ et du Zn²⁺, tandis que la présence du MgO facilite la sélectivité envers le méthanol. Par l'addition du Zn, une diminution de la sélectivité envers le méthanol est observée à cause du ZnO aggloméré en contact étroit avec le Cu, tandis que la sélectivité pour CO augmente en raison de la diminution de la taille des particules du CuO. Par rapport au 10Cu7.5Zn/UGSO (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn), le rendement en méthanol le plus élevé obtenu par le 10Cu7.5Zn/UGSO-EtOH (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn, incluant l'addition d'éthanol après la coprécipitation) est le résultat d'une conversion du CO₂ et d'une sélectivité plus élevées pour le méthanol. Les tailles des particules plus fines du CuO et ZnO, le pourcentage du Cu⁰ /Cu⁺ plus élevé, les lacunes d'oxygène et le nombre de sites basiques forts plus élevés à la surface du catalyseur sont les raisons qui justifient une conversion plus élevée du CO₂. De plus, une plus grande sélectivité du 10Cu7.5Zn/UGSO-EtOH pour le méthanol est assignée à la plus forte interaction du Cu et ZnO et au nombre plus élevé de sites basiques moyens. Ce catalyseur à base de résidus offre un rendement en méthanol 150% supérieur à celui d'un catalyseur commercial de synthèse de méthanol à base du Cu (Thermo Scientificᵀᴹ) à 260°C/20 bar. (3) Finalement, de nouveaux catalyseurs à base de Cu-ZnO-ZrO₂ ont été développés pour une amélioration de la synthèse du méthanol en utilisant l'UGSO en tant que support catalytique, avec une attention particulière sur la compréhension (i) de la synergie entre les espèces Cu/Zn/Zr et la composition de l'UGSO et son influence sur l'activité catalytique et la stabilité, et (ii) de l'effet du pourcentage de Zr et la modification de l'UGSO sur la relation structure-activité des catalyseurs développés. En tant que promoteur, le Zr a amélioré la dispersion du Cu et a facilité la conversion du CO₂. Parmi les matériaux CZxZr/UGSO développés, CZ9Zr/UGSO (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn, 9 wt% Zr) offre le rendement en méthanol le plus élevé, attribuable à (i) un ratio Mg/Cu plus élevé et et (ii) un contact interfacial Cu-ZrO₂ plus élevé. Un traitement supplémentaire de l'UGSO par l'H₂O₂ (UGSOH) a augmenté 3 fois la surface spécifique de l'UGSO, en offrant au catalyseur CZ9Zr/UGSO-H une conversion de CO₂ supérieure par rapport au matériel de référence CZ9Zr/UGSO, à toutes les températures de réaction investiguées. Cet écart a été attribué à (i) une surface plus élevée du support UGSO-H qui améliore la dispersion et la réductibilité des espèces du Cu, (ii) un ratio plus élevé du Cu[indice α] / (Cu[indice α] + Cu²⁺) (α = 0 or 1+), et (iii) une concentration plus élevée de lacunes d'oxygène à la surface du CZ9Zr/UGSO-H réduit. Conséquemment, le catalyseur CZ9Zr/UGSO offre un rendement de méthanol 57% plus élevé à 240°C/20 bar qu'un catalyseur commercial de synthèse de méthanol à base du Cu (Thermo Scientificᵀᴹ). En résumé, dans la perspective d'un développement durable, nous avons considéré très intéressant et approprié de développer des technologies de valorisation des déchets industrielles pour la production de produits de valeur. Les résultats de cette thèse montrent que l'UGSO est un bon candidat comme support catalytique pour l'hydrogénation du CO₂ en CO et en méthanol. L'activité catalytique significative des catalyseurs Cu/UGSO et CuZnZr/UGSO peuvent ouvrir une fenêtre sur l'utilisation de ce résidu en tant que support catalytique pour d'autres procédés d'hydrogénation du CO₂. L'utilisation de ressources à faible coût (CO₂ et résidus UGSO) dans la fabrication de produits à valeur ajoutée (CO et méthanol) devient de plus en plus attrayante afin d'atteindre les objectifs du développement durable en minimisant les conséquences environnementales négatives de ces déchets néfastes. / The unprecedented improvement in technology undoubtedly accelerates industrialization meanwhile leads to the deterioration of natural resources and intensifies many environmental problems such as the ceaseless emission of anthropogenetic greenhouse gas. It is essential to have an immediate action toward mitigating the CO₂ emission to address the concerns related to global warming and climate change. The staggering CO₂ effluents present in the atmosphere could become an abundant chemical feedstock if they were converted into valuable products. Recent decades have witnessed a surge of CO₂ valorization through hydrogenation into CO and methanol. On the other side, as a consequence of implementing environmentally friendly policies in addressing the severe issues related to residues, a considerable attention has been paid on the exploitation of industrial waste materials as heterogeneous catalysts for the transformation of chemicals. As an example, at Rio Tinto Iron & Titane Company situated in Sorel-Tracy (Québec, Canada), the so-called Upgraded Titania-rich slag oxides (UGSO) residue produced as a by-product of the UGS has negative marketable value and is disposed in a mining waste site. It would be attainably low-budget and friendly environment concepts if we could valorize this solid waste as a main part of heterogeneous catalytic materials. In this context, the valorization of the industrial wastes (CO₂ and UGSO) to value-added products is a promising approach to not only solve the environmental issues but contribute to the sustainable development. The objective of this thesis is to study the valorization of two industrial wastes (CO₂ and UGSO) into value-added products. In this regard, this work focused on: (1) developing Cu/UGSO catalyst for CO₂ hydrogenation into CO at low temperature (250-400 °C) and atmospheric pressure, (2) developing CuZn/UGSO catalysts and preparation methods for CO₂ hydrogenation into methanol, (3) developing CuZnZr/UGSO and modifying UGSO for the enhanced methanol synthesis. The effect of operating parameters (temperature, H₂/CO₂ ratio) and their optimization to achieve high yield of desired products are investigated in depth. (1) For the first time, an innovative Cu-promoted metallurgical residue (UGSO) was developed for the valorization of CO₂ into CO. A series of xCu/UGSO catalysts (x = 5-20 wt% Cu) were prepared via deposition-precipitation method. The formation of copper ferrite spinel helps improve the dispersion of Cu and promote the conversion of CO₂ to CO. Among the xCu/UGSO catalysts tested, 15Cu/UGSO achieved the highest CO₂ conversion, which is attributed to the highest BET and Cu metallic surface areas. H₂-TPR and XPS analyses suggest that the strongest synergetic effect between Cu and Fe species leads to the highest reducibility and largest ratio of Cu[superscript α]/(Cu²⁺ + Cu[superscript α]) (α= 0, 1+) in the 15Cu/UGSO catalyst, which can also explain its highest CO₂ conversion. As a result, CO₂ conversion of 36.1% and CO selectivity of 99.3% were achieved at 400 °C and atmospheric pressure, which far outstrip the catalytic performance of some literature-reported Cu-based catalysts in the same reaction conditions. (2) For the first time, Fe/Mg containing metallurgical waste (UGSO) was utilized as support for the development of innovative catalysts for CO₂ hydrogenation into methanol. A series of different CuZn/UGSO catalysts were developed by conventional and modified deposition-coprecipitation methods. The addition of Cu/Zn into the structure of Fe₃O₄/MgₓFe[subscript y]O₄ was found to improve Cu²⁺ and Zn²⁺ dispersion. By Zn addition, methanol selectivity decreases due to the agglomerated ZnO in close contact with Cu while CO selectivity increases owing to the decrease of CuO particle size. Compared to 10Cu7.5Zn/UGSO (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn), the higher methanol yield obtained over 10Cu7.5Zn/UGSO-EtOH (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn, ethanol addition after coprecipitation) is a result of both higher CO₂ conversion and methanol selectivity. The finer particles sizes of CuO and ZnO, higher Cu⁰/Cu⁺ percentage, higher concentration of oxygen vacancies and number of strong basic sites on catalyst surface are the main reasons for its higher CO₂ selectivity in comparison with 10Cu7.5Zn/UGSO. In contrast, the higher methanol selectivity of 10Cu7.5Zn/UGSO-EtOH is assigned to the stronger interaction of Cu and ZnO and the higher number of medium basic sites. 10Cu7.5Zn/UGSO-EtOH offers a 150% higher methanol yield than a commercial Cu-based methanol synthesis catalyst at 260 °C and 20 bar. (3) Finally, we propose novel Cu-ZnO-ZrO₂-based catalysts supported over UGSO for the enhanced methanol synthesis, with special focus on understanding the effect of (i) synergy between Cu/Zn/Zr and UGSO composition on the catalytic activity and stability, and (ii) Zr loading and UGSO modification on the structure-activity relationship of the developed catalysts. Zr acts as a structure promoter to enhance Cu dispersion and facilitates CO₂ conversion. Among the CZxZr/UGSO, the highest methanol yield is achieved for CZ9Zr/UGSO (10 wt% Cu, 7.5 wt% Zn, 9 wt% Zr), attributable to (i) the highest surface ratio of Mg/Cu and (ii) the highest interfacial contact Cu-ZrO². Further modification of UGSO by H₂O₂ (UGSO-H) increases by 3 times the surface area and offers to CZ9Zr/UGSO-H higher CO₂ conversion than the CZ9Zr/UGSO at all reaction temperatures. This discrepancy can be attributed to (i) the higher surface area of the UGSO-H support which results in a higher dispersion and reducibility of Cu species; (ii) the higher ratio of Cu[superscript α] / (Cu[superscript α] + Cu²⁺) (α = 0 or 1+); and (iii) the higher concentration of oxygen vacancies on the surface of the reduced CZ9Zr/UGSO-H. As a results, CZ9Zr/UGSO-H performs 57% higher methanol yield at 240°C/20 bar compared to a commercial Cu-ZnO-based catalyst. In summary, from the perspective of a sustainable development, it is vital to develop technologies for valorizing industrial landfill wastes for the production of valuable products. The results of this thesis show that UGSO is a good candidate as a catalytic support in CO₂ hydrogenation into CO and methanol. The significant catalyst activity of Cu/UGSO and CuZnZr/UGSO can open a window to the utilization of this residue as catalytic support in other CO₂ hydrogenation processes. The use of low-cost resources (CO₂ and UGSO) in the manufacturing of value-added products is becoming increasingly attractive in order to meet sustainable developments goals, while minimising the negative environmental consequences of hazardous wastes.

La masse des déchets, restée négligeable pendant les premiers millénaires de l’aventure humaine, a dangereusement augmenté avec la révolution industrielle et l’avènement de la société de consommation. Les déchets peuvent désormais détruire les lois de la nature. Ils engendrent des dégradations graves et irréversibles de l’environnement et des risques technologiques majeurs.Face à cette réalité, le droit communautaire des déchets et la jurisprudence de la Cour de Justice avaient mis en oeuvre trois systèmes immunitaires. Ils peuvent être désignés sous les termes d’immunité métaphysique, représentant un système de valeurs, d’immunité légale, correspondant à la coercition, à la solidarité, à l’information et à la participation, et d’immunité biologique, assurant le maintien de la corporalité.Cette avancée environnementale a été partiellement compromise par la marchandisation des déchets. En effet, le trait dominant de la marchandise est l’abstractivité, laquelle s’étend à tout ce qui entoure la forme–marchandise. Ainsi, la valeur marchande abstraite n’est capable que de différenciation quantitative contrairement à l’approche qualitative des défenseurs de l’environnement. Cette abstraction a permis de dépasser la pensée métaphysique et juridique qui dédaigne les résidus, mais a imposé un processus spatio-temporel qui détermine des formes de pensée nuisibles pour l’équilibre du milieu naturel / The mass of waste that remained negligible during the early millennia of human experience, dangerously increased with the industrial revolution and the advent of the consumer society. Wastes can henceforth destroy the laws of nature. They cause serious and irreversible degradation of the environment and major technological risks.Given this reality, the community law of the waste and the jurisprudence of the Court of Justice had implemented three immune systems. They can be designated by the terms of metaphysics immunity, representing a system of values, legal immunity, corresponding to coercion, solidarity, information and participation, and biological immunity ensuring the maintenance of corporeality.This environmental advance has been partially undermined by the merchandising of waste. Indeed, the dominant feature of the merchandise is the abstraction, which extends to everything surrounding the merchandise form. Thus, the abstract merchandise value is only capable of quantitative differentiation as opposed to the qualitative of the environmental advocates. This abstraction allowed exceeding legal and metaphysical thought that disdains the residues, but it imposed a spatiotemporal process that determines the forms of thought harmful to the balance of the natural environment.

Le recyclage des matières résiduelles est une forme de traitement valorisant qui les réintroduit dans le cycle de production et de consommation dans les buts de réduire l'exploitation des ressources naturelles et de protéger l'environnement. Il existe différentes méthodes de gestion des matières résiduelles qui vont de l'enfouissement, à l'incinération et à la valorisation. Toutefois, avec les quantités croissantes de génération de déchets et les effets néfastes que ces matières entraînent pour les générations présentes et futures, leurs traitements doivent désormais répondre à des normes environnementales. Les acteurs économiques et environnementaux, qui œuvrent de près dans les domaines soit de la gestion des matières résiduelles ou de la préservation de l'environnement, s'affrontent dans l'espace politique afin que les programmes gouvernementaux mis en œuvre s'accordent avec leurs croyances politiques. Le gouvernement du Québec est actuellement à l'étape de la mise en œuvre de la troisième politique québécoise de gestion des matières résiduelles dans la perspective de réduire les quantités de déchets à éliminer et de protéger l'environnement. Le recyclage s'impose progressivement comme une forme de traitement majeur : non seulement il entraîne la réduction et la réutilisation des matières premières, mais il introduit le concept de valorisation des matières résiduelles. Le recyclage-valorisation devient, par conséquent, un mode de gestion écologiquement rationnel des matières résiduelles qui s'impose dans la politique gouvernementale québécoise puisqu'il rallie à la fois l'impact de la vision des acteurs environnementaux et de celle des acteurs économiques. ______________________________________________________________________________

La gestion des déchets industriels est devenue une préoccupation majeure ces dernières années. La réglementation de plus en plus stricte et la hausse du prix des métaux incitent les industriels à réduire la quantité de déchets qu'ils produisent, limiter leur caractère polluant et assurer leur valorisation optimale. L'objectif des travaux de recherche entrepris est de procéder à la valorisation de déchets solides zincifères par couplage des deux étapes les plus courantes de l'hydrométallurgie, la lixiviation et l'électrodéposition du métal, au sein d'une seule et même cellule électrochimique. Ainsi la technique utilisés est basée sur la lixiviation du solide par les protons générés électrochimiquement à l'anode et la migration des ions résultants vers la cathode où ils se réduisent pour produire du zinc métallique. Les compositions d'électrolytes et la densité de courant optimale ont été définies lors des études séparées de l'électrolixiviation et de l'électrodéposition. Les expériences ont été réalisées sur un déchet synthétique composé d'oxyde de zinc dispersé dans du sable et à partir d'une cellule à trois compartiments (deux compartiments contenant les électrodes et un placé entre les deux et contenant le solide). Après avoir réalisé le couplage des deux étapes sur le déchet synthétique, ce protocole a été appliqué au traitement de déchets réels, tels que les oxydes pyrométallurgiques provenant du traitement des poussières d'aciérie électrique et les broyats de piles alcalines et salines, dans une cellule à deux compartiments. Ainsi, en imposant une densité de courant de 4,5 A/dm2, la quasi-totalité (99%) du zinc contenu dans le premier solide est lixivié en 6 heures et environ 95% dans le cas des broyats de piles. Dans tous les cas, un dépôt de zinc de haute pureté, utilisable en l'état, est obtenu / Nowadays removal of heavy metals in industrial solid wastes is more and more important because of their high cost and the reduction in available natural resources. This work deals with zinc beneficiation of industrial solid wastes by an electrochemical technique combining electroleaching and electrowinning in a single-cell process. This technique is based on leaching of the solid by the protons generated at the anode and migration of the resulting ions towards the cathode where deposition takes place. Electrolyte compositions and optimal current density were yielded by separate investigations of electroleaching and electrodeposition. Batch experiments were then carried out in a three-compartment cell, two electrode compartments and a solid waste chamber placed between these. The preliminary investigations were conducted using a synthetic waste prepared by dispersing zinc oxide in silicon dioxide (sand). Best performance was obtained in 6 hour treatment, at 4,5 A/dm2, with sulphuric/sulphate solution as anolyte and catholyte and with catholyte circulation. In this case, 97% of zinc oxide leaching and 75% of zinc-could be recovered in the form of deposited metal. Then this technique has been developed for the batch treatment of real metal oxides issued from pyromettallurgical oxide and around 95% forspent batteries. A high purity zinc deposit was produced