La biomasse lignocellulosique en Malaisie peut être considérée comme l'une des sources d'énergie renouvelable prometteuse. Elle est principalement composée de cellulose, d'hémicellulose et de lignine et est adaptée pour des applications dans les domaines de l'énergie et de la chimie en raison de sa disponibilité suffisante, de son faible coût et de son caractère renouvelable. La production de biomasse lignocellulosique en Malaisie est considérée comme élevée et est issue en grande partie de l'industrie de l'huile de palme (environ 60 millions de tonnes de déchets d'huile de palme sont générés en un an). Les déchets de l’industrie de l'huile de palme pourraient être utilisés comme ressources alternatives pour la production de papier et de carton. Cependant, dans ce contexte, d'énormes quantités de lignine seraient rejetées (par l'industrie des pâtes et papier) en raison du manque de prise de conscience de son potentiel. Avec une teneur élevée en groupes fonctionnels divers (-OH phénoliques et aliphatiques, les carbonyles, les carboxyles, etc.), la lignine pourrait être utilisée en substitution de produits actuels dans des applications industrielles telles que l'inhibition de la corrosion des métaux et alliages. Les frondes de palmier à huile (OPF) étant l'un des plus gros contributeurs de déchets de biomasse en Malaisie, elles ont donc été utilisées comme matière première dans cette étude. Afin d'améliorer l'extractabilité de la lignine et ses propriétés, l'extraction a été effectuée de différentes façons (par délignification directe et / ou des méthodes de pré-traitement combiné). Cependant, la forte hydrophobicité de la lignine limite sa capacité à agir comme inhibiteur de corrosion efficace. Par conséquent, des modifications de la structure de la lignine OPF ont été effectuées de deux manières ; (1) en incorporant des piégeurs de recondensation de la lignine (2-naphtol et 1,8-dihydroxyanthraquinone) pendant le prétraitement par autohydrolyse avant le traitement organosolv (pourcentage de rendement de la lignine: AHN EOL = 13,42 ± 0,71% et AHD EOL = 9,64 ± 0,84%) et (2) le fractionnement de la lignine à partir de procédés de délignification directs (Kraft, à la soude et organosolv) par l'intermédiaire d'une technique d'ultrafiltration à membrane (rendement en pourcentage de fractions de lignine perméat: Kraft = 5,41 ± 2,04%; soude = 12,29 ± 0,54% et organosolv = 1,48 ± 0,15%). Les propriétés physiques et chimiques des lignines modifiées ont été évaluées en utilisant l'infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la résonance magnétique nucléaire (RMN), chromatographie par perméation de gel (GPC), l'analyse thermique et la Chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Des fractions de lignine modifiée présentant des teneurs en OH phénoliques élevées, des poids moléculaires, polydispersité et contenus en OH aliphatiques faibles ont abouti à des valeurs plus élevées de l'activité antioxydante. L'activité antioxydante semble être dépendante de la teneur en OH phénolique et en ortho-méthoxyle, grâce à la stabilité du radical formé et la capacité de réduire les ions Fe3+ en Fe2+ ions. En effet, les propriétés physico-chimiques améliorées et une activité anti-oxydante de lignine modifiée a donné une corrélation positive avec l'inhibition de la corrosion de l'acier doux dans l'action solution de HCl 0,5 M qui a été évaluée par spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE), de polarisation et de la perte de poids mesure potentiodynamique. La meilleure efficacité de pourcentage d'inhibition (ex: 81 à 90%) a été obtenu à la concentration de 500 ppm pour les inhibiteurs de la lignine, mais a diminué avec l'augmentation de la température (303 à 333 K). Les données thermodynamiques indiquent que l'adsorption de la lignine modifiée sur l'acier doux a été spontanée et que les inhibiteurs ont été principalement adsorbés physiquement (physisorption), ce résultat étant confirmé par l'énergie d'activation de l'adsorption, Ea. [...] / Lignocellulosic biomass in Malaysia can be considered as one of the promising sources of renewable energy. It is mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin and best-suited for energy and chemical applications due to its sufficient availability, inexpensive and is sustainable. In general, the production of lignocellulosic biomass in Malaysia was considered high and mainly derived from the palm oil industries (approximately 60 million tonnes of oil palm waste were generated in a year). The oil palm biomass waste could possibly be used as alternative resources for the production of paper and cardboard. However, massive amounts of lignin by-product could also be discarded in huge quantities (by the pulp and paper industry) due to lack of awareness on its potential. Having high content of diverse functional groups (phenolic and aliphatic –OH, carbonyls, carboxyls, etc.) and phenylpropanoid structure, lignin can lead to substitutes in industrial applications such as in corrosion inhibition of metals and alloys. Since the oil palm fronds (OPF) are one of the largest biomass waste contributors in Malaysia, it was therefore used as raw material in this study. In order to improve the lignin extractability and properties, the extraction was conducted in different ways (via direct delignification and/or combined pretreatment methods). Due to the high hydrophobicity of lignin, it limits the capability to act as efficient corrosion inhibitors. Hence, modifications of the OPF lignin structure were conducted in two ways; (1) by incorporating organic scavengers (2-naphthol and 1,8-dihydroxyanthraquinone) during autohydrolysis pretreatment before organosolv treatment (percentage yield of lignin: AHN EOL = 13.42±0.71 % and AHD EOL = 9.64±0.84 %) and (2) fractionation of lignin from direct delignification processes (Kraft, soda and organosolv) via ultrafiltration membrane technique (percentage yield of permeate lignin fractions: Kraft = 5.41±2.04 %; soda = 12.29±0.54 % and organosolv = 1.48±0.15 %). The physical and chemical properties of the modified lignins were evaluated by using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, gel permeation chromatography (GPC), thermal analysis and high performance liquid chromatography (HPLC). Modified lignin fractions with higher phenolic –OH content but lower molecular weight, polydispersity as well as aliphatic –OH content resulted in higher values of antioxidant activities. The antioxidant activity seems be dependent on the increase of their free phenolic –OH and ortho-methoxyl content, through the stability of the radical formed and the ability to reduce Fe3+ ions to Fe2+ ions. Indeed, the improved physicochemical properties and antioxidant activity of modified lignin gave positive correlation with the mild steel corrosion inhibition action in 0.5 M HCl solution that were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), potentiodynamic polarization and weight loss measurements. The best percentage of inhibition efficiencies (IE: 81 – 90 %) were attained at the concentration of 500 ppm for all lignin inhibitors but decreased with the increase in temperature (303 – 333 K). Thermodynamic data indicated that the adsorption of the modified lignin onto the mild steel was spontaneous and the inhibitors were mainly physically adsorbed (physiosorption), supported by the activation energy of adsorption, Ea. The enhanced protective properties of the modified lignin will pave way for an alternative approach for the utilization of these natural waste materials

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 dépôt-précipitation. 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 $^\textup{α}$ /(Cu²⁺ + Cu $^\textup{α}$ ) (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/Mg$_\textup{x}$Fe$_\textup{y}$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 (UGSO-H) 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$^\textup{α}$ / (Cu$^\textup{α}$ + 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$^\textup{α}$/(Cu²⁺ + Cu$^\textup{α}$) (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/Mg$_\textup{x}$Fe$_\textup{y}$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$^\textup{α}$ / (Cu$^\textup{α}$ + 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.

Le traitement thermique de déchets industriels dangereux à forte teneur en soufre peut engendrer des difficultés de conduite des installations d'incinération du fait des brusques variations de charges en soufre. Ce travail de thèse a pour objectif l'optimisation de la formation d'espèces minérales soufrées stables à haute température lors de l'incinération de déchets dangereux. Les mécanismes de décomposition thermique de deux déchets (le Mancozeb et un charbon actif soufré) sous air et sous azote ont dans un premier temps été élucidés en thermogravimétrie. La connaissance des espèces soufrées émises en fonction de la température lors de la décomposition thermique a permis la sélection de composés minéraux dits "piégeants" pour capter le soufre sous forme solide. Des modélisations thermodynamiques par minimisation de l'enthalpie libre du système ainsi que des essais en four à moufle ont pour cela été conduits. Les conditions de piégeage du soufre par la chaux ont par la suite été optimisées dans un four horizontal de laboratoire. Pour chacun des deux déchets, la formation et la conservation au cours du temps d'espèces réductrices au sein du lit de déchet permet de piéger le soufre sous forme de sulfure de calcium à 1100 °C sous air. Des essais dans un pilote de laboratoire équipé d'un four à grille ont permis de confirmer les résultats obtenus au laboratoire et ont produit suffisamment de résidus pour soumettre le mâchefer contenant les sulfures à des tests de lixiviation selon la norme NF-EN 12457-2. Ils révèlent que le mâchefer produit est admissible en centre de stockage de déchet ultime de classe 1 conformément à la réglementation en vigueur. / Thermal treatment of dangerous wastes with high sulfur contents may lead to difficulties in thermal treatment unit control because of strong variation in sulfur contents. This work aims at favoring the in-situ formation of high temperature stable minerals in which sulfur is trapped. Thermal decomposition mechanism of two dangerous wastes (Mancozeb and a soiled activated carbon) have been investigated under both air and nitrogen atmosphere through thermogravimetric analysis. Knowing the temperature of gaseous emissions and the speciation of emitted sulfur compounds, made it possible to simulate the reactivity of sulfur with several calcium based products using the Enthalpy minimization model. Tests were then performed in a horizontal laboratory furnace to optimize the formation of sulfur minerals from lime and wastes, at 1100°C under air atmosphere. The occurrence of reducing conditions in some parts of the load leads to the formation of calcium sulfide, stable provided the reducing conditions are kept locally. Upscale tests were then performed in a grid furnace and confirmed the obtained at laboratory scale : sulfur is trapped by lime in calcium sulfide only in default of oxygen. The obtained sulfide containing residues were submitted to standardized leaching test NF-EN 12457-2. These residues respect the prevailing regulations concerning its admission in dangerous ultimate wastes storage center.

Selon le Règlement sur les matières dangereuses du Gouvernement du Québec, les résidus de bois encollés de résine sont susceptibles d’être des matières dangereuses résiduelles toxiques, car ils contiennent du formaldéhyde. La gestion des résidus toxiques est problématique pour l’industrie de la seconde transformation du panneau, car il pourrait s’avérer que la majorité des usines ne disposent pas de chaudière de combustion d’une puissance assez élevée pour brûler leurs résidus de panneaux en conformité avec les exigences gouvernementales. La récupération de ces résidus pourrait être envisageable, mais une connaissance plus approfondie de la nature de ceux-ci est essentielle pour être en mesure d’envisager cette option. L’objectif de cette étude est de caractériser les résidus provenant de l’industrie québécoise de la seconde transformation des panneaux de particules et de fibres de bois dans le but d’éclairer le choix des options de récupération, d’utilisation ou de disposition de ces résidus. Une enquête réalisée auprès des industriels de seconde transformation du panneau a permis de dresser un portrait des résidus générés. Un questionnaire a été transmis par la poste à un échantillon d’usines de chaque secteur industriel. L’utilisation d’une méthode en cinq points de contact a mené à l’obtention d’un taux de réponse de 32%. Une quantification des résidus a été réalisée dans le but final d’extrapoler les résultats à l’ensemble de l’industrie québécoise. L’analyse des résultats a permis de dresser un portrait des résidus de panneaux quant à la gestion, la disposition et la contamination de ceux-ci. L’enfouissement est le mode de disposition le plus répandu et les entreprises de petite taille ont plus tendance à faire appel à cette pratique. La gestion des résidus de panneaux est problématique chez 30% des industriels et certains d’entre eux ont déjà tenté de trouver de meilleurs débouchés que ceux dont ils disposent actuellement. / According to Québec’s Règlement sur les matières dangereuses, wood residues containing resin are likely to be toxic residual dangerous matters because of their formaldehyde content. The management of these residues is problematic for the secondary board manufacturers because the majority might not operate a combustion boiler with high enough power to burn board residues in conformity with regulatory requirements. The recovery of these residues could be possible, but no decision can be taken without knowing the nature of the residues. The objective of this study is to characterize the residues coming from the secondary board manufacturers in the province of Québec in order to find opportunities for recuperating, recycling or disposing of these residues. A survey of secondary board processing plants has been conducted to draw a picture of the disposal of residues. A mail questionnaire was sent to a sample of plants within each industrial sector. The five points of contact method was applied, yielding a response rate of 32%. A quantification of the residues was made and the data was used to extrapolate the results to the whole of Québec industry. A segmentation of the results according to the size of the plant or to the industrial sector was made and significant differences were found between classes regarding the management, the use and the contamination of the residues. The majority of secondary board manufacturers send their board residues to landfill sites. This is the case of most small size mills. The survey indicates that 30 percent of the mills have experienced serious problem in managing these residues and they have already tried to find a better solution to dispose of them.

La capture du CO2 est, de nos jours, une opération très convoitée car elle permet de réduire les émissions des gaz à effets de serre. Elle peut également être appliquée dans l’intensification des procédés de vaporeformage par l’utilisation des adsorbants chimiques «haute-température» (vaporeformage couplé avec la capture in-situ du CO2 (sorption-enhanced steam reforming, SESR)), afin d’augmenter significativement la pureté de l’hydrogène en une seule étape. Parmi les adsorbants solides utilisés dans ce procédé, ceux qui sont à base de CaO ont montré une certaine efficacité. Toutefois, l’agglomération des particules de CaO au cours de l’opération cyclique carbonatation/régénération rend leur utilisation à échelle industrielle difficile. L’ajout de composants inertes à l’adsorbant est l’une des stratégies utilisées afin d’augmenter sa stabilité. L’objectif principal de ce travail est la valorisation d’un résidu métallurgique (oxyde d’UGS, UGSO) afin de développer un matériau hybride adsorbant-catalyseur pour application dans la production d’hydrogène de haute pureté par SESR du glycérol. Plusieurs échantillons contenant des proportions différentes UGSO/CaO ont été préparés et testés pour évaluer l'efficacité de l’UGSO dans la stabilisation de l’adsorbant. Les expériences ont été réalisées en utilisant un analyseur gravimétrique intelligent (IGA, Hiden Isochema). Pour tous les échantillons étudiés, une meilleure stabilité a été enregistrée lors de l’ajout de l’UGSO. Les résultats ont montré que l’échantillon contenant 10% en masse UGSO a présenté la meilleure stabilité avec une conversion de CaO de 76% au 18ème cycle carbonatation/régénération, contre une conversion de 55% pour l’échantillon CaO pur testé dans les mêmes conditions. Ce meilleur rapport UGSO/CaO a été ensuite utilisé pour préparer un matériau hybride adsorbant-catalyseur et ses performances ont été testées dans le procédé SESR du glycérol. Les résultats ont montré une production d’hydrogène de pureté élevée avec un rendementde 96%. Les résultats obtenus dans ce mémoire peuvent contribuer à l’optimisation du procédé de vaporeformage du glycérol couplé à l’adsorption in-situ duCO2. / Résumé en espagnol / CO2 capture is, nowadays, a widely discussed subject as it helps reducing the greenhouse gas emissions. It can also intensify steam reforming processes through the use of high-temperature sorbents, in order to produce high purity hydrogen in a single step (sorption-enhanced steam reforming, SESR). Among the solid sorbents used in this process, those based on CaO have shown good results. However, the agglomeration of sorbent particles (sintering) during the cyclic operation carbonation/regeneration makes their use difficult at an industrial scale. The addition of inert compounds to the sorbent is one of the strategies used to increase its stability. The main objective of this work is the valorization of a metallurgical waste called UGS oxide (UGSO), in order to develop a hybrid sorbent-catalyst material for application in the production of hydrogen with high purity by SESR of glycerol. Several samples with different UGSO/CaO ratios were synthesized and tested to evaluate the efficiency of UGSO in thesorbent stabilization. The experiments were performed using an intelligent gravimetric analyzer (IGA, Hiden Isochema). For all samples, a better stability was obtained in the presence of UGSO. The results showed that the sorbent containing 10 wt.% UGSO achieved the best stability with a CaO conversion of 76% at the 18th carbonation/regeneration cycle compared to 55% for pure CaO (limestone) tested under the same conditions. This optimal UGSO/CaO ratio was then used to prepare a hybrid sorbent-catalyst material and its performance was tested in the SESR of glycerol. The results showed the production of hydrogen with high purity (97%) and yield (96%). The results obtained in this master thesis can contribute to the optimization of the sorption enhanced steam glycerol reforming process.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2024 / L'industrie québécoise des produits forestiers génère de grandes quantités de résidus qui peuvent être utilisés en agriculture comme amendements ou sources d'éléments fertilisants afin de restaurer la fertilité des sols. Cependant, l'épandage de ces produits sur nos terres agricoles peut susciter des inquiétudes quant à l'accumulation d'éléments traces métalliques (ÉTM) dans les sols et les cultures et peu d'études ont évalué leurs effets à long terme. Une expérience a été réalisée entre 2000 et 2008 sur un sol loameux situé à Yamachiche, QC afin de mesurer l'effet à long terme d'apports annuels répétés de biosolides mixtes papetiers (BMP) lorsqu'appliqués seuls ou en mélanges avec des résidus alcalins (RA) sur le pH du sol et les formes labiles des ÉTM, notamment le Cu, Zn, Ni, Mo et Cd, dans le sol et les plantes après six [soya (Glycine max (L.) Merr.)] et neuf années de culture [maïs (Zea mays L.)]. Cette étude exhaustive faisait appel à diverses méthodes d'extraction de routine ainsi qu'à un schéma de fractionnement révélant l'accumulation dans certains pools d'ÉTM dans le sol après l'ajout des matériaux et prédisant la transformation des ÉTM entre les différentes formes dans le sol et leur libération potentielle dans l'environnement. Les BMP ont été apportés annuellement à des taux de 0, 30, 60 ou 90 t ha⁻¹ (base humide) en surface après le semis. De la chaux calcique (CC), de la boue de chaux (BC) et de la cendre de bois (CB) ont été appliquées chacune à raison de 3 t ha⁻¹ (base humide) conjointement avec 30 t ha⁻¹ de BMP. Dans un premier temps, les résultats montrent que l'application répétée du mélange BMP + BC a produit les augmentations de pH les plus importantes, suivies par le mélange BMP + CC. Ces augmentations de pH ont aidé à diminuer la teneur en ÉTM labiles dans le sol. Cependant, l'application répétée de doses élevées de BMP (90 t ha⁻¹) a augmenté l'indice de disponibilité des ÉTM dans le sol ainsi que le taux de leur prélèvement par les cultures. Dans un deuxième temps, il a été observé que les applications répétées de BMP à doses élevées ont augmenté les concentrations d'ÉTM dans les plantes et le sol après six et neuf ans dans l'ordre Cd > Mo (soya) > Zn > Cu. Les RA ont augmenté le pH du sol et la disponibilité du Mo et ont diminué la disponibilité du Zn et du Cd. Les tiges des deux cultures ont emmagasiné davantage d'ÉTM selon les taux d'application que les grains, mais leurs concentrations étaient généralement bien inférieures aux valeurs critiques. Toutefois, le rapport Cu/Mo des plants de soja à un pH > 6,8 a chuté en-dessous de 2:1 et pourrait présenter un risque d'induire un trouble du métabolisme du Cu chez les ruminants. Dans un dernier temps, l'étude du fractionnement des ÉTM selon la méthode de Tessier a révélé que l'ajout de BMP augmentait les concentrations de Zn et de Cd échangeables, de Cd lié aux carbonates, de Zn et de Cd liés aux oxydes de Fe-Mn, de Cu et de Zn liés aux composés organiques, ainsi que de Zn et de Cd de la fraction résiduelle. En revanche, cet ajout a diminué la concentration de Cu liée aux oxydes de Fe-Mn dans la couche supérieure de 30 cm. Avec les sous-produits de chaulage, il a été observé un passage des formes échangeables des ÉTM étudiés aux formes liées aux carbonates. Même avec une très faible augmentation des ÉTM, les BMP + RA ont augmenté la mobilité du Zn et du Cd du sol après neuf ans d'application, et cette redistribution des métaux s'est traduite par des concentrations plus élevées dans les grains des cultures. Ces résultats suggèrent que les applications répétées de doses de BMP supérieures à 60 t ha⁻¹ (base humide) peuvent contribuer à augmenter les teneurs en ÉTM sous formes labiles dans la couche arable du sol et peuvent ainsi nuire à la durabilité de l'agroécosystème. L'épandage à faible dose de BMP avec un complément d'engrais N minéral est la solution à privilégier dans une perspective d'agriculture durable. / The Quebec's forest industry generates large amounts of residues which can be used in agriculture as amendments or sources of fertilizer elements to help restore soil fertility. However, the application of these products on agricultural lands can raise concerns about the accumulation of metals in soils and crops and few studies have evaluated their long-term effects. An experiment was carried out between 2000 and 2008 on loamy soil located in Yamachiche, QC to measure the long-term effect of repeated annual applications of combined paper mill biosolids (PB) when applied alone or in mixtures with alkaline residuals (AR) on soil pH and labile forms of metals including Cu, Zn, Ni, Mo and Cd in soil and plants after six and nine years [soybean (Glycine max (L.) Merr.)] and [corn (Zea mays L.)] cultivation, respectively. This constitutes a comprehensive study using various routine extraction methods as well as a fractionation scheme revealing the accumulation of certain pools of metals occurring after the addition of materials and predicting the transformation of metals between the different forms in the soil and their potential release into the environment. Paper mill biosolids were added annually at rates of 0, 30, 60 or 90 t ha⁻¹ (wet basis) to the surface after sowing. Calcitic lime (CC), lime mud (LM) and wood ash (WA) were each applied at 3 t ha⁻¹ (wet basis) together with 30 t ha⁻¹ of PB. First, the results showed that repeated application of PB + LM produced the largest increases in pH, followed by the PB + CC. These increases in pH helped to decrease the content in labile metals in the soil. However, the repeated application of the high rate of PB (90 t ha⁻¹) also increased the availability index of metals in the soil as well as the uptake of metals by crops. Secondly, it was observed that repeated applications of PB at high rates increased metal concentrations in plants and soil after six and nine years in the order Cd > Mo (soybean) > Zn > Cu. Liming increased soil pH and Mo availability and decreased Zn and Cd availability. Stalks of both crops stored more metals at application rates than grains, but their concentrations were generally well below critical values. However, the Cu/Mo ratio of soybean plants at pH > 6.8 dropped below 2:1 and could pose a risk of inducing Cu metabolism disorder in ruminants. Finally, the fractionation of metals according to Tessier scheme indicated that the addition of PB increased the levels of exchangeable Zn and Cd, Cd linked to carbonates, Zn and Cd linked to Fe-Mn oxides, Cu and Zn bound to organic compounds and Zn and Cd of the residual fraction. However, it decreased the fractions of Cu bound to Fe-Mn oxides in the upper 30 cm layer. With the addition of liming by-products, a shift from exchangeable forms to carbonate-bound forms was observed. Even with a very small increase in metals, PB + AR increased the mobility of soil Zn and Cd after nine years of annual application, and this metal redistribution resulted in higher concentrations in crop grains. These results suggest that the repeated application of PB at a dose greater than 60 t ha⁻¹ (wet basis) can contribute to increasing the levels of metals in labile forms in the topsoil and can thus harm the sustainability of the agroecosystem. Low dose spreading of PB with reduced rate of mineral N fertilizer is the preferred solution from a sustainable agriculture perspective.

Le Golfe de Gabès, situé dans le bassin méditerranéen oriental, réunit plusieurs traits distinctifs lui conférant une forte sensibilité vis à vis des contaminations d'origine anthropique. D'une part, l'influence des courants Atlantiques y très limitée, d'autre part, son orientation et sa morphologie caractérisée par une faible profondeur sur une grande étendue ne permettent qu'un faible taux de renouvellement des eaux. Dans cet environnement vulnérable, plus de 200 millions de tonnes de phosphogypse (sous- produit résultant de la production d'acide phosphorique) ont été rejetés dans l'environnement marin depuis près d'un demi-siècle en ayant comme conséquence une dégradation conséquente de l'écosystème benthique en particulier des herbiers de posidonies. La caractérisation du phosphogypse conduit à identifier les différentes modalités des transferts au sein des milieux marins des métaux contenus initialement dans le phosphate. Sa charge en métaux toxiques est essentiellement associée à la matière organique qui s'agrège lors de son transfert dans l'émissaire industriel pour former une mousse se déplaçant à la surface de la mer. Cette mousse présente une structure complexe constituée de matière organique amphiphile jouant le rôle de tensioactif au contact de l'eau de mer et de gypse synthétique qui en constitue le squelette auxquels s'ajoutent halite, sphalérite et francolite. Elle se dégrade en fonction de l'état d'agitation du milieu marin via la dissolution du gypse relarguant ainsi sa charge polluante selon l'amplitude de la houle. Une fraction limitée des métaux passe directement en solution transportés par l'action des courants côtiers. Enfin, des grains de phosphate brut sont transportés soit par roulement-saltation soit en suspension. Ils s'accumulent surtout au niveau de la plage de Chatt Essalam du fait des impacts hydrodynamiques des structures portuaires du site. Les métaux toxiques affectent également les sédiments de surface et les organismes benthiques. En particulier, les mattes posidonies jouent le rôle d'archivage de la contamination permettant ainsi de retracer l'évolution de la contamination métallique des eaux marines depuis le début du développement industriel de la côte en 1972. Enfin, une première évaluation des pertes financières associées aux services écosystémiques fournis par les herbiers de Posidonies à l'activité économique de la pêche côtière, conduit à mettre en perspective le coût d'une partie des externalités négatives associées à la contamination chronique à l'échelle de la partie centrale du Golfe de Gabès. / The Gulf of Gabes, located in the oriental Mediterranean basin, has many particular properties making it very sensitive to anthropogenic contaminations. One of the distinguishing features of Gabes Gulf is low water flush-activity related mainly to its orientation and morphology marked by its largely-extended shallow plateau as well as to the limited influence of Atlantic water currents. For more than 50 years, than 200 million tons of phosphogypsum (by-product of phosphoric acid production) have been continuously dumped in this vulnerable environment leading to an accentuated degradation of the local benthic habitat represented mainly by the seagrass meadows of Posidonia oceanica. Within this context, knowing the characterization of phosphogypsum will certainly help to identify the different transfer modalities of the metals (composing the initial phosphate ore) within the marine environment. The pollutants load of phosphogypsum is mainly associated to the organic matter which aggregates during the transfer process via the evacuation channel leading to the formation of floating foam. These latter foams are passively transported by winds and local currents to distant areas and are found to be rich in organic matter with an amphipathic character that makes them act as a surfactant in contact with seawater. The skeleton of phosphogypsum foam was also found to be composed of synthetic gypsum as well as halite, sphalerite and francolite. The degradation of the phosphogypsum foam is accentuated by the degree of agitation/hydrodynamics of the marine environment through the dissolution of gypsum, leading to the release of its polluting components following the swell amplitude. It is worth noting that a limited metal fraction passes directly into solution. These latter metals are hence transported by the coastal currents. As for the phosphate grains, they are trained towards the south either by rolling-saltation or in suspension, and end by accumulating mainly in Chat Essalam beach due to the hydrodynamics effects exerted by the ports structures leading to modify the coastline. In addition, the toxic metals affect also the surface sediments as well as the benthic organisms and hence these latter can inform about the health status and the contamination history of the local marine environment. Within this context, the mats of Posidonia oceanica meadows can be used as an archiving tool of the contamination history in the Gulf of Gabes and allow hence retracing the evolution of metallic contamination of sea waters since the set-up of the coastal industrial complex in Gabes city (i.e. 1972). Finally, a first assessment of the financial losses linked to the ecosystemic services provided by Posidonia oceanica seagrass beds to coastal fisheries activity was conducted allowing to evaluate the cost of a part of the negative consequences linked to the industrial chronic pollution at the central part of Gabes Gulf.

Depuis une vingtaine d'années, la valorisation des sous-produits industriels et des matières résiduelles dans les procédés productifs suscite beaucoup d'intérêt de la part des dirigeants industriels et politiques. Cet intérêt grandissant se justifie sans doute par le désir de nouvelles opportunités d'affaires et par l'urgence qu'il y a à mettre en œuvre les principes du développement durable aux échelles macroéconomique et microéconomique. Depuis lors, la valorisation résiduelle a fait l'objet de nombreuses recherches qui s'articulent autour du concept d'écologie industrielle. Celle-ci propose un cadre de référence à l'optimisation de l'usage des ressources dans les systèmes productifs. Les recherches ont été largement dominées par les approches scientifiques et d'ingénierie. Ces approches abordent l'écologie industrielle, en particulier la valorisation résiduelle, dans la perspective de l'analyse des flux de matière et d'énergie et du développement des technologies de réduction et de transformation des déchets, essentiellement au niveau global et interentreprises. Cependant, de telles approches ignorent largement le fonctionnement des pratiques de valorisation résiduelle au niveau intra-entreprise. Ainsi, en ce qui concerne la valorisation résiduelle, la vision technoscientifique pose le problème de l'écologie industrielle en termes de modélisation mathématique et de description des outils de mise en œuvre de l'écologie industrielle. La présente recherche aborde la problématique de la valorisation résiduelle dans une perspective différente. Elle se veut managériale. Elle s'attache à analyser les mécanismes de la valorisation résiduelle comme pratique d'écologie industrielle à l'échelle des différentes fonctions des entreprises industrielles canadiennes étudiées. Par cette analyse, la recherche vise à comprendre les enjeux de ces pratiques pour la gestion des ces entreprises ainsi que les difficultés auxquelles les gestionnaires de ces mêmes entreprises font face. Pour atteindre cet objectif, cette recherche repose sur une approche qualitative et empirique prenant la forme d'une étude de cas qui emprunte des éléments de la grounded theory. Pour mieux analyser la valorisation résiduelle dans la perspective managériale, le cadre conceptuel est forgé à partir d'une synthèse des courants de pensée en écologie industrielle identifiés dans la littérature. Le cadre conceptuel proposé repose ainsi sur les notions de reconnaissance d'opportunités, de transformation des sous-produits industriels et de gestion des processus d'affaires. C'est à partir de ces trois notions que les concepts fondamentaux de l'étude ont été définis. À partir des résultats portant sur les définitions de la valorisation ainsi que sur les motivations favorisant des initiatives d'écologie industrielle dans les entreprises visitées, la recherche propose un modèle conceptuel de la valorisation résiduelle, modèle qui repose sur les concepts d'introduction, de transformation des résidus en produits à valeur commerciale, de réseau d'échange des sous-produits et de développement des marchés pour les produits élaborés à partir des résidus industriels (ITEM). Ce modèle conceptuel a permis d'examiner les structures et le fonctionnement des pratiques de valorisation dans les entreprises étudiées. Cet examen montre que l'utilisation des sous-produits industriels se fait aux trois échelles de la chaîne de production : à l'entrée, puis pendant le processus de conversion de ces résidus et, enfin, à la sortie des produits élaborés. Les différents modes d'utilisation des sous-produits définissent à leur tour quatre modes de valorisation résiduelle : la transformation des résidus en produits à valeur commerciale, la substitution des matières nobles par différents résidus, l'utilisation des matières résiduelles comme source énergétique et l'utilisation des matières résiduelles pour renforcer la qualité des produits finis. À partir de ces modes d'utilisation identifiés, la présente étude propose une typologie des pratiques de valorisation résiduelle. L'analyse de la gestion environnementale des pratiques de valorisation dans les cas étudiés montre que la valorisation résiduelle éco-efficiente constitue la forme la plus avancée des pratiques d'écologie industrielle, c'est-à-dire celle qui se rapproche le plus des principes écologiques d'optimisation de l'usage des ressources dans les procédés productifs (Frosch et Gallopoulos, 1989). L'intégration de l'écologie et de l'économie se traduit par un processus graduel, sous-jacent aux résultats économiques favorables de l'entreprise. La valorisation résiduelle soulève des problèmes majeurs par rapport à l'introduction de résidus dans les procédés, à la transformation de ceux-ci en produits commerciaux et au développement des marchés. L'intensité et l'extension de la plupart de ces problèmes font de la valorisation résiduelle un type particulier d'activité industrielle appelé ici « hyperflexible », en comparaison avec d'autres activités basées sur l'introduction des matières premières standardisées. Les résultats de la présente thèse montrent, d'abord, la pertinence de l'analyse des pratiques de valorisation résiduelle dans une perspective empirique et de gestion. Ce qui remet en cause deux choses : les approches physico-chimiques sont les seules qui offrent un cadre de référence, et les bases sur lesquelles devrait reposer l'écologie industrielle sont un moyen de mettre en œuvre les principes du développement durable. Plusieurs études théoriques ont tenté de soutenir cette tendance dans le développement actuel de l'écologie industrielle comme domaine d'étude et de recherche. La présente recherche contribue à montrer que la prise en compte de la dimension managériale ou les expériences de valorisation des sous-produits industriels dans les entreprises font partie intégrante des thèmes de l'écologie industrielle au même titre que les modélisations et les analyses physico-chimiques. Ce qui apporte une réponse au débat actuel portant sur le statut « positif » ou « normatif » de l'écologie industrielle. La présente thèse montre ainsi la nécessité d'incorporer l'approche managériale dans le développement de l'écologie industrielle. Ensuite, les résultats de la présente recherche donnent une consistance opérationnelle aux pratiques d'utilisation et de transformation des sous-produits et des matières résiduelles dans les procédés productifs. Les différents concepts construits et défendus dans cette étude précisent et délimitent les frontières de la valorisation résiduelle comme pratique d'écologie industrielle, ce qui contribue à consolider les concepts et à donner de la rigueur aux concepts et aux termes utilisés en écologie industrielle, et de façon plus précise, la valorisation résiduelle. Enfin, à partir des expériences concrètes du vécu des gestionnaires, la thèse contribue à montrer les difficultés opérationnelles de la valorisation résiduelle, comme pratique d'écologie industrielle dans l'entreprise.

L'urbanisation est en croissance et empiète sur les terres agricoles, il est donc impératif de trouver de nouvelles méthodes de production. Les toits verts, utilisés pour pratiquer l'agriculture urbaine, gagnent en popularité. Cependant, les substrats de culture pour les toitures végétalisées doivent respecter plusieurs critères et leur composition a un impact sur les végétaux. Dans une optique de développement durable et d'économie circulaire, l'objectif de ce projet était de développer des substrats de culture faits de matériaux recyclés pour la production horticole sur toitures. Les essais ont eu lieu sur le toit vert expérimental de l'Université Laval où des substrats à base de brique concassée, de verre cellulaire et de paillis minéralisé, avec ou sans perlite, avec une base de sable et de mousse de tourbe, ont été évalués et comparés aux substrats commerciaux pour les toitures végétalisées ou un substrat horticole. Le rendement de la laitue, tomate, basilic et mini pak-choï a été comparé et l'évolution des paramètres physiques, chimiques et biologiques des substrats a été caractérisée dans le temps. Globalement, les rendements des cultures sur substrats à base de briques et de verre cellulaire ont été comparables ou supérieurs à ceux du substrat commercial pour toiture, à l'exception de la laitue en 2023. La présence de perlite dans le mélange à base de brique n'a pas eu d'effets sur les rendements pour toutes les cultures. Le substrat à base de verre cellulaire utilisé seul a surpassé le substrat à base de verre cellulaire et perlite en 2022 pour la tomate, la laitue et le basilic. Les substrats composés de paillis minéralisés n'ont généralement pas bien performé, probablement dû à leur pH élevé qui a pu affecter la disponibilité des nutriments. Ainsi, l'intégration de matériaux recyclés comme la brique concassée et le verre cellulaire dans les substrats de culture horticole pour les toits semble être une option prometteuse, offrant une stabilité et une bonne porosité en air. Le verre a également l'avantage d'être léger et a tendance à garder le substrat plus frais. / Urbanization is expanding and encroaching on agricultural land, making it crucial to discover new production methods. Green roofs, which are becoming increasingly popular, serve as a means of practicing urban agriculture. However, the composition of roof growing media has a significant impact on plant growth and productivity, and they must meet several criteria. The objective of this project was to develop growing media made from recycled materials for horticultural production on rooftops. The experiment was conducted on the green roof at Université Laval using growing media made of crushed brick, foamed glass, and mineralized mulch, with or without perlite, compared with commercial rooftop and horticulture growing media. The study compared the yield of lettuce, tomato, basil, and tiny bok choy, and characterized the evolution of physical, chemical, and biological parameters of the growing media over time. Overall, the yields in growing media made from bricks and foamed glass were comparable or superior to those of the commercial roof growing media, except for lettuce in 2023. The presence of perlite in the brick-based mix had no effect on yield for all crops. The foamed glass growing medium used alone outperformed the foamed glass and perlite growing medium in 2022 for tomato, lettuce, and basil. Growing media made of mineralized mulch did not perform well, likely due to their high pH, which might have affected nutrient availability. Therefore, incorporating recycled materials like crushed brick and cellular glass into horticultural substrates for roofs seems to be a promising option. These materials offer stability, good air porosity, and foamed glass is also lightweight, keeping the growing media cooler.

Nul ne peut ignorer que le pneu usagé, ce déchet encombrant, constitue une menace et à l'environnement par le risque potentiel d'incendie et de lixiviation, et à la santé des habitants qui vivent à proximité des dépotoirs par le risque potentiel de maladies dues aux fumées toxiques, qui résulteraient des incendies éventuels, ou dues aux piqûres de moustiques qui peuplent les interstices des amas constitués. Une gestion proactive du pneu en fin de vie s'impose indéniablement si l'on veut éviter aux générations futures d'être confrontées eux également a la complexité du problème des gisements historiques. Nous proposons dans ce recueil un modèle de plan de gestion global d'un projet d'édification d'une entité industrielle, s'assignant comme vocation spécifique le recyclage et la pré-valorisation des pneus en fin de vie. Ainsi donc une entité industrielle apte à se déployer dans le mouvement de la logistique inverse et à s'inscrire dans l'effort du développement durable. Ce modèle quoiqu'essentiellement théorique devrait permettre, d'une part, aux investisseurs économiques, citoyens des pays en développement plus particulièrement, désireux de se lancer dans la filière en question, d'avoir en mains un savoir-faire essentiel et des outils indispensables dont ils devraient naturellement disposer. Et, d'autre part, aux chercheurs scientifiques s'intéressant à l'étude d'autres produits en fin de vie, de s'inspirer de la logique de l'étude et de l'approfondissement de l'analyse qui ont conduit à l'aboutissement de ce modèle.