Les CSD ( Centre de Stockage de Déchet (CSD) de classe II) deviennent des ouvrages de plus en plus techniques au sein desquels interagissent des matériaux naturels (argile, sable), artificiels (géosynthétiques) et des déchets dont le comportement est variable à la fois dans le temps et dans l'espace. Ces interactions restent relativement méconnues car, si l'on appréhende relativement bien le comportement des argiles ou des géosynthétiques en conditions dites normales, le comportement des déchets, par leur hétérogénéité et leur caractère évolutif, est marqué par un grand nombre d'inconnues. Le programme de recherche faisant l'objet de ce mémoire est relatif à la compressibilité des déchets. Les enjeux sont importants. S'agissant des nouveaux sites ouverts, ceux-ci sont à la fois d'ordre sécuritaire (estimation des tassements différentiels que la couverture devra supporter, stabilité des talus), économique (prévision de la capacité de stockage ultime, optimisation de la durée d'exploitation et période de pose de la couverture finale) et réglementaire (anticipation par rapport à la hauteur maximale autorisée pour le tumulus de déchet). Quant aux anciens sites à réhabiliter, la maîtrise des tassements, bien que plus complexe, est tout aussi primordiale.

Cette thèse porte sur le comportement des individus vis-à-vis de leurs déchets et plus précisément sur leur motivation à trier les déchets. L'enjeu est d'étudier ce comportement en dépassant les approches classiques en marketing sur le sujet. Celles-ci se concentrent essentiellement sur l'attitude en tant qu'antécédent du comportement de tri des déchets et sur la théorie du comportement planifié pour comprendre comment cette attitude se transforme en comportement effectif. Si ces études permettent effectivement de mieux comprendre le comportement de tri, elles présentent certaines limites et notamment la non prise en compte du contexte marqué par une certaines absence d'autonomie dans l'adoption de ce comportement et le rôle de l'Administration publique. Pour dépasser ces limites, cette recherche vise à établir la pertinence de l'application d'une théorie contemporaine de la motivation, la théorie de l'autodétermination, qui permet de rendre compte du besoin d'autonomie des individus dans leurs activités quotidiennes mais aussi du rôle de facteurs extérieurs à l'individu sur ce sentiment d'autonomie tel que l'Administration publique. Ainsi, cette recherche permet de mettre en évidence que la motivation autonome est la forme de motivation qui entraine les effets comportementaux et attitudinaux les plus positifs et que celle-ci peut être entravée ou favorisée par le style adopté par l'Administration publique dans sa volonté de conformer les citoyens à la politique publique de gestion des déchets mais aussi à travers l'image qu'elle renvoie au citoyen.

Ce travail est consacré à l'analyse et au développement de concepts et d'outils mathématiques en vue de leur application à des problématiques propres aux sites de stockage géologique profond de déchets radioactifs. La première partie porte sur l'estimation en champ lointain de la concentration de radionucléides issus du relâchement des colis de confinement, lorsque les incertitudes sur le relâchement sont prises en compte. En s'appuyant sur les travaux de A. Bourgeat et A. Piatniski sur l'homogénéisation d'une équation de convection-diffusion avec second membre aléatoire, on développe des outils numériques permettant d'approcher le comportement probabiliste du champ de concentration dans une configuration du type site de stockage. Dans une seconde partie, on s'intéresse à la migration de gaz dans et autour d'un site de stockage. Après une revue sur la modélisation physique des écoulements diphasiques de type eau/hydrogène en milieu poreux, on propose une nouvelle formulation mathématique du problème qui décrit, dans un même jeu d'équations, les écoulements à une (liquide) et deux (liquide/gaz) phases. Une étude de l'existence de solutions de cette formulation est menée à l'aide de la théorie générale des équations différentielles quasilinéaires elliptiques-paraboliques introduite par H.W. Alt et S. Luckhaus. Une méthode de résolution numérique du problème est mise en oeuvre pour la simulation de différents cas test, des plus simples au plus représentatif d'un site de stockage géologique. Enfin, l'homogénéisation périodique du modèle est effectuée et appliquée à la simulation de l'exercice Couplex-Gaz proposé par l'ANDRA

La spectrométrie gamma est une des mesures non destructives passives la plus utilisée pour la quantification des radionucléides dans les déchets nucléaires. Le travail de thèse a pour but l'amélioration de l'exploitation du spectre gamma (c'est-à-dire après l'étape d'acquisition du spectre). L'exploitation des spectres se faisant en deux étapes (restituer les énergies et les surfaces nettes des pics contenus dans le spectre et déterminer le rendement de détection de la mesure), le travail de thèse s'est divisé en deux parties. Dans un premier temps, nous avons mis en place un procédé de validation qui quantifie les incertitudes engendrées par l'extraction des énergies et des surfaces et qui est applicable à n'importe quel logiciel de déconvolution. Avec ce procédé, nous avons étudié les performances de la déconvolution effectuée par le logiciel SINBAD. Le travail de thèse a ainsi permis de disposer d'un outil automatisé d'extraction des énergies et des surfaces nettes des pics d'absorption validé et dont les incertitudes sont quantifiées. Enfin, la deuxième partie de la thèse a permis de définir une méthode automatisée de calcul du rendement de détection, applicable à n'importe quel objet mesuré. La faisabilité de la méthode sur des cas simples a été attestée par le travail de thèse. L'extrapolation à des cas plus complexes devra faire l'objet d'études supplémentaires.

Des 85 000 hectares de terres agricoles à l'île Maurice, prés de 85% est occupé par la canne à sucre, le reste étant composé de maraîchage et des cultures fruitières. Pour assurer sa pérennité et sa viabilité économique à long terme, l'industrie cannière s'appuie dans son programme de réforme sur une revalorisation de ses sous produits en développant une industrie d'éthanol à partir de la mélasse et en utilisant plus efficacement la bagasse durant la période de récolte pour produire l'électricité. Cependant ces deux filières génèrent beaucoup de déchets (400 000 T/an de vinasse durant la distillation d'éthanol, et 40 000 T/an de la cendre de charbon/bagasse durant la production d'énergie électrique), qu'il faudrait valoriser et gérer avec le moins d'effet néfaste possible sur l'environnement. Parmi les moyens disponibles pour la gestion de ces déchets, le recyclage agricole semble être le plus attrayant du point de vue agronomique et également sous l'aspect de protection de l'environnement. Dans ce contexte pour valider cette pratique de recyclage agricole à l'Île Maurice, une étude a été entreprise pour connaître les effets de l'épandage de fortes doses de vinasse et des cendres de bagasse/charbon sur les sols, la culture de la canne à sucre et sur la qualité des ressources en eau. L'analyse de la vinasse et de la cendre de charbon et de bagasse échantillonnées à intervalle régulier de trois mois entre 2005 et 2008 a montré que leur composition chimique est très variable. Néanmoins la caractérisation de la vinasse a confirmé qu'avec sa teneur en K (moyenne de 9.37 g/L), elle est utile principalement comme engrais potassique quoiqu'à un taux de 100 m3/ha son apport en termes d'azote (moyenne de 122 kg N/ha) et en matière organique (8-15% de matière sèche) sera aussi appréciable. Des métaux lourds (Cu, Zn, Ni, Mn, Pb) étaient également présents dans la vinasse mais leurs concentrations étaient négligeables et ne dépassaient souvent pas la limite de détection du spectrophotomètre d'absorption atomique utilisé pour la mesure (5 mg/kg pour le Cu, Zn, Ni, Pb, 10 mg/Kg pour le Mn) A l'opposé de la vinasse qui est acide (pH de 4.5 en moyenne), la cendre de bagasse ou de charbon possède un pH alcalin variant entre 7.5 à 11.5, et peut de ce fait, être utilisée comme amendement pour corriger l'acidité dans les sols. Appliquée à un taux de 100 T/ha, la cendre de charbon représenterait une source importante de potassium (moyenne de 139 kg K/ha) et surtout de phosphore (moyenne de 298 kg P/ha) à la canne à sucre. Contenant très peu de métaux lourds (Cu, Zn, Ni, Mn, Pb et Hg) et en général pas de micropolluants organiques, la cendre de charbon ne risque pas d'accentuer la présence de ces polluants organiques ou inorganiques dans le sol, dans la canne à sucre ou dans la nappe phréatique. Les études au laboratoire ont par contre démontré que la cendre de bagasse/charbon était capable de fortement immobiliser par adsorption, les herbicides atrazine et hexazinone avec des valeurs de Km (coefficients de sorption) de 0.13 pour atrazine et 0.32 pour hexazinone, rendant minime le risque de transfert de ces herbicides vers la nappe souterraine. Les analyses de sol ont confirmé que l'apport de la vinasse baissait le pH (de 5.9 à 5.4 en moyenne), mais cette baisse n'était que temporaire et pas assez significative pour affecter la croissance de la canne. Le pH du sol retournait à sa valeur initiale peu de temps après l'épandage de 100 m3/ha de la vinasse. La cendre de charbon avait eu un effet inverse en augmentant le pH du sol quoique cette hausse ne fût également pas significative pour la culture de la canne. Epandues à 100 m3/ha et à 100 T/ha la vinasse et la cendre de charbon, respectivement, avaient tendance à hausser la salinité du sol qui restait toutefois bien en dessous du seuil de 1700 RS/cm acceptable pour la culture de la canne à sucre. Si la vinasse à 100 m3/ha augmentait le carbone organique dans certains sols, tel ne fut cependant pas le cas pour la cendre de charbon à 100 T/ha. La vinasse comme la cendre de charbon avait un effet positif sur le niveau de calcium et de magnésium échangeables dans le sol. Ainsi à 100 T/ha la cendre de charbon augmentait dans le sol de Pamplemousses le Ca échangeable de 3.40 à 6.61 cmol+/kg après 12 mois, tandis que durant cette même période la vinasse à 100 m3/ha, et malgré sa forte teneur en potassium, portait le Ca échangeable de 1.66 à 1.83 cmol+/kg dans le sol de Union Park. Les essais aux champs établis dans quatre localités avec des doses croissantes de vinasse (25, 50 et 100 m3/ha) ont montré que le rendement de la canne à sucre que ce soit sous forme de canne ou de sucre n'était pas affecté de façon négative par ce déchet. Au contraire les résultats obtenus durant les trois années d'étude, qui ont permis de récolter une canne vierge et deux repousses, ont démontré que la vinasse avait donné un meilleur rendement en canne (moyenne de 84.9 T/ha annuellement pour les quatre sites) que le traitement recevant NPK uniquement sous forme d'engrais minéraux (moyenne de 77.3 T/ha annuellement pour les quatre sites). Puisque tous les traitements avaient reçu le même taux d'azote et de phosphate, ce rendement plus élevé de la vinasse était A part une meilleure nutrition potassique, probablement dû à une amélioration de la qualité du sol grâce aux matières organiques apportées par la vinasse. D'autre part, la cendre de charbon à 100 T/ha était définitivement néfaste à la canne à sucre comme indiqué par le rendement en canne plus faible (moyenne de 67.5 T/ha annuellement pour les quatre sites). A 50 T/ha, l'effet de la cendre de charbon sur le rendement dépendait du type de sol, étant plus affecté dans les sols lessivés comme à Belle Rive que dans les sols moins lessivés de la zone sous humide comme à Pamplemousses. En raison de leur faible teneur en métaux lourds, la vinasse aussi bien que la cendre de charbon n'ont pas d'effet sur la concentration des métaux lourds présents dans la canne à sucre. Pour connaître l'effet de l'épandage de 100 m3/ha de vinasse et de 100 T/ha de cendre de bagasse sur la qualité des eaux souterraines, l'eau percolant après chaque grosse pluie à un mètre de profondeur sous des lysimètres établis sur deux sites avec une pluviométrie différente (1500 mm/an à Réduit et plus de 3500 mm/an à Belle Rive) avait été recueillie et analysée durant la période 2005 à 2008. Les résultats ont montré que la vinasse à 100 m3/ha n'accentuait pas les pertes d'azote sous forme de nitrate. Les métaux lourds les plus mobiles en l'occurrence le cuivre, le zinc et le nickel ont également été retrouvés dans les percolâts mais leurs teneurs restaient bien en dessous des seuils recommandés pour l'eau potable préconisé par l'Organisation Mondiale de la Santé , c'est-à-dire, 1mg Cu/L, 5mg Zn/L et 0.02 mg Ni/L. Les résultats de quenching de fluorescence de la matière organique dissoute de la vinasse et de ses fractions (issues de la dialyse) avec le cuivre ont confirmé une bonne complexation entre cette matière organique dissoute et le cuivre. La cendre de bagasse n'avait pas engendré une présence plus prononcée des métaux lourds et des micropolluants organiques dans les eaux drainant à un mètre de profondeur des lysimètres. La seule différence remarquée entre la vinasse et la cendre de bagasse, était une capacité accrue de cette dernière à mobiliser le nitrate dans le sol. Ainsi suite à l'apport de 100 T/ha de cendre de bagasse, la concentration du nitrate dans les percolâts avait durant la période de novembre 2005 à février 2008 dépassé en de nombreuses occasions à Belle Rive et Réduit respectivement, le seuil de 10 mg N-NO3- /L recommandé pour l'eau potable par l'Organisation Mondiale de la Santé. En conclusion, cette étude a donné des résultats forts intéressants et valables qui indiquent que si l'épandage des fortes doses de vinasse peut être accepté, celle de la cendre de charbon est à éviter puisqu'elle n'est pas sans conséquence nuisible pour les sols ou les cultures et même les eaux souterraines. En effet, les fortes doses de cendre de charbon dans les champs de canne à l'île Maurice, conduiraient à une baisse de production et à une pollution plus accentuée de la nappe souterraine par le nitrate

Ce travail porte sur le comportement sous irradiation d'une vitrocéramique élaborée par traitement thermique d'une version riche en molybdène du verre de confinent de déchets nucléaires R7/T7 et plus particulièrement de la phase cristalline. Des terres rares (Nd3+ et Eu3+) sont utilisées à la fois comme simulants des produits de fission et des actinides mineurs et comme sondes structurales luminescentes. La phase cristalline présente dans ce type de vitrocéramique est un molybdate de calcium de type powellite CaMoO4 ayant incorporé divers éléments dont des terres rares. Les propriétés cristallochimiques de la phase powellite ont été étudiées notamment par spectroscopie Raman et photoluminescence grâce à divers échantillons naturels et céramiques de compositions allant de CaMoO4 à une modèle proche de celle des cristaux de la vitrocéramique : Ca0,76Sr0,1Na0,07Eu0,01La0,02Nd0,02Pr0,02MoO4. La largeur à mi-hauteur de la bande Raman à 880 cm-1 augmente linéairement en fonction du taux d'incorporation sur le site calcium, incorporation qui influe également sur les paramètres de maille. Le volume intrinsèque de la maille augmente ainsi de 2 %. L'étude d'analogues naturels contenant de l'uranium ainsi que de céramiques et vitrocéramiques irradiées aux ions hélium, argon et plomb a permis de montrer que la structure powellite était très résistante aux dégâts causés. Sous irradiation, le signal de luminescence de Eu3+ des différents échantillons tend à s'uniformiser. Cette uniformisation du signal se retrouve également en spectroscopie Raman. Alors qu'elle peut varier entre 6 et 12 cm-1 pour des céramiques saines, la largeur à mi-hauteur de la bande Raman à 880 cm-1 devient identique, de l'ordre de 18 cm-1, à partir de 10 dpa. Le désordre créé par les irradiations prend le pas sur celui créé par l'incorporation d'éléments dans la structure. Cependant, la spectroscopie Raman et la diffraction des rayons X montre que la structure reste cristalline, au moins partiellement. Sous irradiations, le gonflement de la powellite est en moyenne de 5 % mais est très hétérogène.

La présente étude traite du comportement de mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM) en scénario de valorisation (sous-couche routière), dans l'optique d'évaluer l'impact environnemental. La démarche mise en oeuvre associe des approches de caractérisation physico-chimique et minéralogique, d'expérimentation à différentes échelles (laboratoire et sites réels), et de modélisation hydro-géochimique. L'utilisation conjointe de différentes techniques d'investigation cristallochimique (microscopie optique, DRX, MEB, XRF, SIMS, EXAFS) ont permis d'apporter de nouvelles informations sur les teneurs en éléments traces des verres primaires et sur la spéciation de Pb dans une phase dite scoriacée. Le suivi des percolats issus d'une portion de route construite avec des mâchefers dix ans après la mise en service ainsi que l'observation des MIOM prélevés dans la sous-couche a fourni un retour d'expérience inédit tout en mettant en évidence le rôle prépondérant de l'hydrodynamique sur la stabilité du matériau et l'atténuation du caractère alcalin et chargé des eaux de percolation. Un modèle géochimique de MIOM a été élaboré à partir des données issus de l'étape de caractérisation, des résultats expérimentaux des essais de lixiviation et des informations recueillies lors du suivi de sites réels. Ce modèle a été appliqué pour simuler, via le code de calcul couplé géochimie-transport HYTEC, le comportement des éléments inorganiques et l'évolution minéralogique inhérent aux différents essais en laboratoire, à la portion de route suivie durant cette thèse et à un autre site réel faisant l'objet d'une étude suédoise.

À l'heure actuelle, le rythme d'exploitation des ressources naturelles est supérieur à la capacité de régénérescence de la planète. Par conséquent, pour la première fois de son histoire, l'être humain est contraint de revoir ses habitudes de consommation, sans quoi les ressources disponibles pourraient ne plus être en mesure de répondre aux besoins des générations futures. Devant ce constat, plusieurs indices révèlent que la gestion des déchets représente une partie importante de la solution. En s'inscrivant dans une démarche de réduction, de réutilisation, de recyclage et de valorisation (notion de 3RV), il en résulte une prolongation du temps de séjour des matériaux dans les systèmes, donc une réduction de la demande en ressources naturelles. Cependant, en raison des impacts additionnels attribués aux activités de gestion (transports, procédés de transformation, etc.), la hiérarchisation proposée ne représente pas toujours le choix le plus avantageux en termes d'acceptabilité sociale, de performance économique ou de compatibilité environnementale. Bien que plusieurs outils soient disponibles pour appuyer les prises de décision en matière de gestion des déchets, les utilisateurs dénoncent leur manque de flexibilité, leur portée limitée, leur incapacité de résoudre des problèmes complexes et leur difficulté d'utilisation. Dans le but de corriger ces lacunes, le projet de recherche porte sur l'élaboration d'une nouvelle approche intégrée d'aide à la décision (la gestion dynamique des déchets, GDD) qui vise à soutenir une gestion systémique et évolutive des déchets. En s'inspirant de la loi de la conservation de l'énergie, et plus particulièrement du théorème de Bernoulli, la GDD permet d'assurer l'alimentation constante des filières dites favorables (à faible impact) dans un système, tout en minimisant les impacts globaux engendrés. Pour comparer les différentes options dans un système, la thèse présente également une méthodologie en vue de ramener un ensemble de critères sous une base commune. Les valeurs ainsi obtenues, les indices globaux d'attribution (IGA), sont calculées à l'aide d'outils d'analyses reconnus et servent en tant que " charges " dans l'approche réseau développée. Les résultats obtenus démontrent qu'une gestion fondée sur les principes de conservation d'énergie est appropriée pour étudier les systèmes de gestion des déchets dans une optique d'aide à la décision. En plus de soutenir la gestion territoriale, la GDD permet une meilleure compréhension de la dynamique des systèmes et des variables sensibles. Bien que la GDD s'inscrive dans les principes d'un développement socio-économique durable, l'atteinte des objectifs environnementaux repose avant tout sur la volonté collective d'adopter des comportements en ce sens et sur un leadership soutenu de la part des décideurs.

Depuis maintenant plusieurs années, la gestion des déchets ménagers doit faire face à des difficultés liées à l'implantation d'équipements de traitement qui suscitent des conflits de manière systématique. De ce fait, la dimension sociale est devenue le point d'achoppement de cette politique publique longtemps appréhendée à travers des aspects techniques. Face à ces difficultés, diverses procédures institutionnalisées de nature informative et participative ont été inventées. Parallèlement, l'ancrage territorial du « problème déchets » s'est progressivement affirmé, notamment dans le cadre des processus de planification.<br />La recherche porte sur les dispositifs à caractère participatif spécifiques à la politique française de gestion des déchets. Elle vise à interroger la capacité de ces procédures -considérées comme instruments d'action publique- à accompagner la gestion territorialisée des déchets. Mobilisant des outils propres à l'analyse des politiques publiques, elle s'attache à comprendre tant la fabrique institutionnelle de dispositifs visant à optimiser l'acceptation des équipements de traitement des déchets que leur mise en œuvre territorialisée, à partir d'une réflexion organisée en trois temps.<br /><br />Un travail d'analyse de la politique française de gestion des déchets (1975-2005) fait apparaître comment les conflits d'implantation sont devenus le problème central de la gestion des déchets, et la restauration d'un sentiment de confiance une priorité pour les décideurs. L'analyse est articulée autour de trois entrées : l'identification des instruments d'action publique utilisés, la construction progressive d'un public-cible multiforme, le cadre territorial.<br /><br />En écho à l'analyse de la politique au niveau national, une seconde partie propose une analyse menée dans un contexte local. L'étude du processus de la planification en Indre-et-Loire et du conflit lié au projet d'un incinérateur permet de mettre en évidence dans quelle mesure s'est opérée une réouverture du « problème déchets » dans un contexte de crise, et de comprendre l'utilisation des instruments participatifs. Une mise en perspective avec le cas de Montréal (Québec) apporte un éclairage intéressant, notamment en matière de consultation publique et d'organisation territoriale. <br /><br />Une troisième partie est consacrée aux Commissions locales d'information et de surveillance (CLIS), en tant qu'outils emblématiques de la conflictualité des déchets. A la suite d'une réflexion sur la construction institutionnelle de ces dispositifs, une observation empirique rend compte de leur mise en œuvre en région Centre.

Le but de cette étude était de caractériser à l'échelle moléculaire la maturité d'un compost de déchets verts et de biodéchets et son incorporation dans un sol.<br />Cinq nouveaux critères de maturité ont été déterminés par thermo-gravimétrie et thermochimiolyse. Cette technique permet d'observer l'augmentation de l'activité bactérienne (rapport acides ramifiés/linéaires et mono/diacides). De plus l'oxydation de composés triterpèniques dans les lipides est mise en évidence. L'évolution de la matière organique (MO) des substances humiques (SH) ne fait pas apparaître de lien direct avec les lipides libres.<br />L'apport de compost sur un sol instable augmente l'activité biologique améliorant ainsi sa stabilité structurale et limitant les risques d'érosion. Des marqueurs lipidiques du compost ont été suivis après épandage. L'incorporation de la MO du compost dans les SH est démontrée par l'augmentation du rapport acides ramifiés/linéaires et la présence d'omega-méthoxyesters.