The leachability of cadmium, cobalt, copper, lead, nickel and zinc metals and their oxides, sulfides and carbonates by water, 0.5 mol dm-3 CH3COOH, 0.1 mol dm -3 HCl/NaCI (1: 1 mixture) and 2 mol dm -3 HNO3 is reported. The concentrations of the leached heavy metals are compared with the trigger levels set by World Health Organisation (WHO). Three leaching solutions (nitric, sulfuric and hydrochloric acids) were used to extract copper, zinc, cobalt, nickel, iron and lead from spent catalysts prior to the application of separation technologies. Leaching experiments were conducted using both traditional methods and a microwave-assisted extraction technique. Data are provided on the effects of leaching temperature, leaching time, solid to liquid ratio and acid concentration on the extraction of different metals. The use of 2 mol dm-3 sulfuric acid at 50°C for 60 minutes and at a solid/liquid (S/L) ratio of 1: 25 achieved more than 90% extraction for all the metals studied. A comparison of the results from traditional and microwave extraction techniques demonstrates that microwave heating reduced the time required to obtain maximum metal extraction. The kinetics for the traditional extraction procedure showed that diffusion was the ratecontrolling process, but it was not possible to conclusively establish the rate controlling process for the microwave leaching. The feasibility of using an electrodialysis process to separate metal ions, such as copper from zinc, was examined. A laboratory-scale three compartments membrane system was designed, constructed, used and optimised for the separation process. The separation of copper from zinc in the electrodialysis process exploited the greater stability of the Cu-EDTA complex compared with the Zn-EDTA complex. It was observed that Zn 2+ ions migrated through the cation-exchange membrane from central compartment to catholyte and, simultaneously, the negative Cu-EDTA complex transferred to the analyte compartment crossing the anion exchange membrane. The technique was successfully used to separate mixtures of Cu: Cd and Zn: Ni. The technique could not, however, be used for the separation of Zn from Cd. An adsorption process was used to prepare copper, iron, nickel and zinc oxides catalysts on y-A1203 as support. The materials prepared were used in a fixed bed reactor to assess the catalytic oxidation of volatile organic compounds (methane and ethane) in air. Cu/y- A1203 was found to be the most promising catalyst for the complete oxidation of methane and ethane at temperatures of 575°C and 525°C, respectively. Increasing the calcination temperature in the drying and pre-treatment of the catalysts resulted in a decrease in the catalytic activity.

Cette thèse est composée de trois articles en économie des ressources naturelles non-renouvelables. Nous considérons tour à tour les questions suivantes : le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables ; le taux d’extraction optimal et le prix des res- sources non-renouvelables et durables. Dans le premier article, nous estimons le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables en utilisant les données sur le coût moyen d’extraction pour obtenir une approximation du coût marginal. En utilisant la Méthode des Moments Généralisés, une dynamique du prix de marché derivée des conditions d’optimalité du modèle d’Hotelling est estimée avec des données de panel de 14 ressources naturelles non-renouvelables. Nous trouvons des résultats qui tendent à soutenir le modèle. Premièrement, le modèle d’Hotelling exhibe un bon pouvoir explicatif du prix de marché observé. Deuxièmement, bien que le prix estimé présente un changement structurel dans le temps, ceci semble n’avoir aucun impact significatif sur le pouvoir explicatif du modèle. Troisièmement, on ne peut pas rejeter l’hypothèse que le coût marginal d’extraction puisse être approximé par les données sur le coût moyen. Quatrièmement, le prix in-situ estimé en prenant en compte les changements structurels décroît ou exhibe une forme en U inversé dans le temps et semble être corrélé positivement avec le prix de marché. Cinquièmement, pour neuf des quatorze ressources, la différence entre le prix in-situ estimé avec changements structurels et celui estimé en négligeant les changements structurels est un processus de moyenne nulle. Dans le deuxième article, nous testons l’existence d’un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal des ressources non-renouvelables est linéaire par rapport au stock de ressource en terre. Tout d’abord, nous considérons un modèle d’Hotelling avec une fonction de demande variant dans le temps caractérisée par une élasticité prix constante et une fonction de coût d’extraction variant dans le temps caractérisée par des élasticités constantes par rapport au taux d’extraction et au stock de ressource. Ensuite, nous mon- trons qu’il existe un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal est proportionnel au stock de ressource si et seulement si le taux d’actualisation et les paramètres des fonctions de demande et de coût d’extraction satisfont une relation bien précise. Enfin, nous utilisons les données de panel de quatorze ressources non-renouvelables pour vérifier empiriquement cette relation. Dans le cas où les paramètres du modèle sont supposés invariants dans le temps, nous trouvons qu’on ne peut rejeter la relation que pour six des quatorze ressources. Cependant, ce résultat change lorsque nous prenons en compte le changement structurel dans le temps des prix des ressources. En fait, dans ce cas nous trouvons que la relation est rejetée pour toutes les quatorze ressources. Dans le troisième article, nous étudions l’évolution du prix d’une ressource naturelle non-renouvelable dans le cas où cette ressource est durable, c’est-à-dire qu’une fois extraite elle devient un actif productif détenu hors terre. On emprunte à la théorie de la détermination du prix des actifs pour ce faire. Le choix de portefeuille porte alors sur les actifs suivant : un stock de ressource non-renouvelable détenu en terre, qui ne procure aucun service productif ; un stock de ressource détenu hors terre, qui procure un flux de services productifs ; un stock d’un bien composite, qui peut être détenu soit sous forme de capital productif, soit sous forme d’une obligation dont le rendement est donné. Les productivités du secteur de production du bien composite et du secteur de l’extraction de la ressource évoluent de façon stochastique. On montre que la prédiction que l’on peut tirer quant au sentier de prix de la ressource diffère considérablement de celle qui découle de la règle d’Hotelling élémentaire et qu’aucune prédiction non ambiguë quant au comportement du sentier de prix ne peut être obtenue de façon analytique. / This thesis consists of three articles on the economics of nonrenewable natural re- sources. We consider in turn the following questions : the in-situ price of nonrenewable natural resources, the optimal extraction rate and the price of nonrenewable and durable resources. The purpose of the first article is to estimate the in-situ price of nonrenewable natural resources using average extraction cost data as proxy for marginal cost. Using the regime switching Generalized Method of Moments (GMM) estimation technique, a dynamic of the market price derived from the first-order conditions of a Hotelling model is estimated with panel data for fourteen nonrenewable resources. I find results that tend to support the model. First, it appears that the Hotelling model has a good explanatory power of the observed market prices. Second, although the fitted prices seem to be subject to structural breaks over time, this does not have a significant impact on the explanatory power of the model. Third, there is evidence that marginal extraction cost can be approximated by average extraction cost data. Fourth, when allowing for structural breaks, estimates of the in-situ price decrease or exhibit an inverted U-shape over time and appear to be positively correlated with the market price. Fifth, for nine of the fourteen minerals, the difference between the estimates of the in-situ price with and without allowing for structural breaks is a zero-mean process.

Cette thèse est composée de trois articles en économie des ressources naturelles non-renouvelables. Nous considérons tour à tour les questions suivantes : le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables ; le taux d’extraction optimal et le prix des res- sources non-renouvelables et durables. Dans le premier article, nous estimons le prix in-situ des ressources naturelles non-renouvelables en utilisant les données sur le coût moyen d’extraction pour obtenir une approximation du coût marginal. En utilisant la Méthode des Moments Généralisés, une dynamique du prix de marché derivée des conditions d’optimalité du modèle d’Hotelling est estimée avec des données de panel de 14 ressources naturelles non-renouvelables. Nous trouvons des résultats qui tendent à soutenir le modèle. Premièrement, le modèle d’Hotelling exhibe un bon pouvoir explicatif du prix de marché observé. Deuxièmement, bien que le prix estimé présente un changement structurel dans le temps, ceci semble n’avoir aucun impact significatif sur le pouvoir explicatif du modèle. Troisièmement, on ne peut pas rejeter l’hypothèse que le coût marginal d’extraction puisse être approximé par les données sur le coût moyen. Quatrièmement, le prix in-situ estimé en prenant en compte les changements structurels décroît ou exhibe une forme en U inversé dans le temps et semble être corrélé positivement avec le prix de marché. Cinquièmement, pour neuf des quatorze ressources, la différence entre le prix in-situ estimé avec changements structurels et celui estimé en négligeant les changements structurels est un processus de moyenne nulle. Dans le deuxième article, nous testons l’existence d’un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal des ressources non-renouvelables est linéaire par rapport au stock de ressource en terre. Tout d’abord, nous considérons un modèle d’Hotelling avec une fonction de demande variant dans le temps caractérisée par une élasticité prix constante et une fonction de coût d’extraction variant dans le temps caractérisée par des élasticités constantes par rapport au taux d’extraction et au stock de ressource. Ensuite, nous mon- trons qu’il existe un équilibre dans lequel le taux d’extraction optimal est proportionnel au stock de ressource si et seulement si le taux d’actualisation et les paramètres des fonctions de demande et de coût d’extraction satisfont une relation bien précise. Enfin, nous utilisons les données de panel de quatorze ressources non-renouvelables pour vérifier empiriquement cette relation. Dans le cas où les paramètres du modèle sont supposés invariants dans le temps, nous trouvons qu’on ne peut rejeter la relation que pour six des quatorze ressources. Cependant, ce résultat change lorsque nous prenons en compte le changement structurel dans le temps des prix des ressources. En fait, dans ce cas nous trouvons que la relation est rejetée pour toutes les quatorze ressources. Dans le troisième article, nous étudions l’évolution du prix d’une ressource naturelle non-renouvelable dans le cas où cette ressource est durable, c’est-à-dire qu’une fois extraite elle devient un actif productif détenu hors terre. On emprunte à la théorie de la détermination du prix des actifs pour ce faire. Le choix de portefeuille porte alors sur les actifs suivant : un stock de ressource non-renouvelable détenu en terre, qui ne procure aucun service productif ; un stock de ressource détenu hors terre, qui procure un flux de services productifs ; un stock d’un bien composite, qui peut être détenu soit sous forme de capital productif, soit sous forme d’une obligation dont le rendement est donné. Les productivités du secteur de production du bien composite et du secteur de l’extraction de la ressource évoluent de façon stochastique. On montre que la prédiction que l’on peut tirer quant au sentier de prix de la ressource diffère considérablement de celle qui découle de la règle d’Hotelling élémentaire et qu’aucune prédiction non ambiguë quant au comportement du sentier de prix ne peut être obtenue de façon analytique. / This thesis consists of three articles on the economics of nonrenewable natural re- sources. We consider in turn the following questions : the in-situ price of nonrenewable natural resources, the optimal extraction rate and the price of nonrenewable and durable resources. The purpose of the first article is to estimate the in-situ price of nonrenewable natural resources using average extraction cost data as proxy for marginal cost. Using the regime switching Generalized Method of Moments (GMM) estimation technique, a dynamic of the market price derived from the first-order conditions of a Hotelling model is estimated with panel data for fourteen nonrenewable resources. I find results that tend to support the model. First, it appears that the Hotelling model has a good explanatory power of the observed market prices. Second, although the fitted prices seem to be subject to structural breaks over time, this does not have a significant impact on the explanatory power of the model. Third, there is evidence that marginal extraction cost can be approximated by average extraction cost data. Fourth, when allowing for structural breaks, estimates of the in-situ price decrease or exhibit an inverted U-shape over time and appear to be positively correlated with the market price. Fifth, for nine of the fourteen minerals, the difference between the estimates of the in-situ price with and without allowing for structural breaks is a zero-mean process.