Le procédé Bayer est utilisé dans l'industrie de l'aluminium pour extraire l'alumine de la bauxite. Une des étapes critiques de ce procédé est la décantation par gravité des impuretés contenues dans la bauxite préalablement mise en solution. Lors de cette séparation, la liqueur contenant l'alumine en solution est récupérée à la surverse du décanteur tandis que les résidus solides sont évacués par le puits de décharge situé au fond. Durant l'évacuation des résidus, une certaine quantité de liqueur Bayer emprisonnée à l'intérieur de la boue se trouve elle aussi évacuée. Pour optimiser cette séparation, il faut diminuer la quantité de liqueur évacuée et, par conséquent, optimiser le compactage de la boue rouge. Le compactage de la boue rouge est favorisé par l'introduction de grandes structures au fond des décanteurs appelées, râteaux. Ces râteaux, en plus d'augmenter le compactage de la boue, doivent favoriser sont déplacement vers le puits de décharge. Le but de ce projet de maîtrise est d'améliorer l'efficacité des décanteurs et de comparer l'efficacité de différentes configurations de râteaux à compacter et déplacer la boue. Pour évaluer l'efficacité des différentes configurations de râteau, les essais sont effectués, en continu, avec de la boue rouge floculée à l'intérieur d'un décanteur pilote d'échelle 1:11. Des débitmètres massiques sont placés à la surverse et à la sousverse du décanteur pour mesurer les quantités et les concentrations, tandis qu'une cellule de charge est placée sur l'arbre du râteau pour mesurer le couple. Les résultats obtenus montrent que l'espacement entre les lames du râteau est un facteur très important sur le compactage et le déplacement de la boue; si cette espacement est trop faible, il y a obstruction du râteau; si l'espacement est trop grand, le compactage est faible. Les résultats montrent aussi que le décentrage du puits d'alimentation permet la distribution du sable dans tout le volume boue du décanteur, ce qui augmente grandement la stabilité du couple et de la sousverse.

Dans les alumineries, l'anode, le réducteur de la cellule d'électrolyse, est composé de coke et de brai ce dernier agissant comme liant. Lors de la cuisson de la pâte anodique de nombreux HAP sont dégagés essentiellement par la technologie Söderberg. Le brai obtenu par la distillation du goudron est le principal responsable de l'émission de HAP. Certains de ces HAP sont reconnus pour leurs effets néfastes sur les organismes vivants. Les efforts ont amené vers la réduction des émissions totales de HAP et par la suite vers la fabrication de brais à bas HAP, c'est-à-dire au potentiel génotoxique réduit. Il devient toutefois de plus en plus ardu de minimiser la libération de HAP du brai sans connaître l'influence des transformations chimiques du brai et de la pâte en cours de chauffage. Le présent travail vise à étudier le comportement de divers brais et pâtes soumis à la pyrolyse. Deux montages expérimentaux ont été utilisés. Le premier enregistre la perte de masse en fonction de la température, recueille les hydrocarbures lourds émis aux gammes de température voulues et analyse en continu les gaz non condensables. Le second permet de quantifier la fraction massique de gaz condensables et non condensables ainsi que de recueillir les matières volatiles condensables. Dans les deux cas, quatorze HAP et le taux de matières solubles ont été analysés sur les échantillons de condensât. Les expériences ont été effectuées avec un brai de référence, deux brais réguliers avec leur pâte respective et deux brais à bas HAP possédant eux aussi leur pâte respective. Les échantillons dont la masse était de 10 g ou 50 g étaient soumis à un chauffage pouvant aller jusqu'à 1050 °C à des vitesses de chauffe de 10 °C/h, 30 °C/h, 50 °C/h et 100 °C/h. Ce travail décrit les courbes thermogravimétriques, la distribution des gaz non condensables H2 et CH4 en fonction de la température et celle des gaz condensables à des intervalles de température: 250-350 °C, 350-450 °C, 450-550 °C et 550-650 °C. Les résultats obtenus prouvent que la diminution de la masse favorise le dégagement des matières volatiles. La gamme de température de dégagement des gaz non condensables est prolongée par l'augmentation de la masse à faible vitesse de chauffage. On constate que les HAP légers se dégagent en majorité aux basses températures et diminuent avec l'élévation de la température tandis que les HAP à poids moléculaire élevé suivent le cheminement inverse. Les HAP émis sont principalement génotoxiques et la quantité libérée est en général inférieure à la composition intrinsèque. Les résultats obtenus par la lère et 2e partie expérimentales sont homogènes.

La lignine est un biopolymère intégré aux parois cellulaires de toutes les plantes vasculaires. Des découvertes récentes dans le domaine médical quant à l'utilisation de la lignine et de ses produits de biotransformation laissent entrevoir l'avenir de ce biopolymère avec beaucoup d'optimisme. En effet, des propriétés antitumorales, antivirales (anti-SIDA, anti-herpès), anticholestérolémiques et anti-influenza ont été signalées dans la littérature récente (Sakagami et al., 1991). La lignine alcaline de l'épinette noire est extraite selon le procédé KRAFT modifié pour les besoins de cette étude, ce qui permettra l'obtention d'une lignine soluble. Pour ce faire, le bois est préalablement débarrassé des extractibles lors d'une extraction au soxhlet dans un mélange de solvant éthanol:toluène (1:2). La farine de bois ainsi préparée sera cuite durant une heure à l'autoclave dans une solution alcaline de NaOH 5% (M/V) à une pression de 5,44 atm (80psi) et une température de 150oC. Une filtration permet ensuite de séparer la lignine de la cellulose et des hémicelluloses, pour obtenir une lignine soluble. La lignine recueillie est ensuite purifiée par précipitation avec de l'acide sulfurique (Mansour et al., 1984). Des analyses spectroscopiques sont effectuées sur les échantillons de lignine alcaline de l'épinette noire afin de caractériser ce polymère. La spectroscopie infrarouge permet l'identification des différents groupements fonctionnels qui caractérisent la lignine. L'unité guaïacyle est caractéristique de la lignine extraite des bois mous comme l'épinette noire et se caractérise par une bande d'absorption à 1270 cm (1). La spectrométrie à résonance magnétique nucléaire (RMN) est utilisée conjointement avec la spectrométrie de masse avec atomes rapides (FAB/MS) afin de confirmer la présence de certaines structures dimériques dans la lignine. Les structures dimériques ayant des liaisons inter-unités de type B-O-4', B-5', B-1', B-B, 5-5' et 4-O-5' sont identifiées dans la lignine alcaline de l'épinette noire. De plus, des techniques récentes de spectrométrie à résonance magnétique nucléaire à deux dimensions (RMN-2D) sont maintenant des méthodes de choix pour l?élucidation des structures de biomolécules comme la lignine. Différentes techniques de RMN 2D homonucléaires 1H1H (ROESY et TOCSY) et hétéronucléaire 13C-1H (HMQC), ont été appliquées à la lignine alcaline de l'épinette noire. L'interprétation de ces spectres permet de confirmer la présence des principales unités dimériques de la lignine déjà proposées. La lignine alcaline de l'épinette noire est ensuite biotransformée par la moisissure blanche Phanerochaete chrysosporiwn. La culture de ce champignon en présence de lignine permet la dégradation des polymères de lignine en unités plus petites. Des mécanismes de polymérisation et dépolymérisation sont aussi observés par chromatographie d'exclusion sur gel. On remarque deux populations de masses moléculaires différentes d'environ 75 000 et 450 Daltons qui varient selon les temps de biotransformation.

De grandes quantités de coke de pétrole (coke vert) sont utilisées comme matière première pour la fabrication des électrodes en électro-métallurgie, et plus particulièrement dans l'industrie de l'aluminium. Avant d'être mis en forme avec le brai liant, le coke subit un traitement thermique à haute température, désigné sous le vocable "calcination". Au cours de la calcination, le départ des matières volatiles (hydrocarbures lourds, hydrogène et méthane) engendre des modifications structurales à l'échelle cristalline, procurant au coke calciné des propriétés bien spécifiques, en vue de répondre aux critères de qualité des futures électrodes. Une étude de la cinétique de dévolatilisation d'échantillons représentatifs de coke de pétrole est menée à l'aide d'un montage thermogravimétrique, dans des conditions proches de celles existant dans les fours industriels (taux de chauffage variable, pourcentage d'oxygène croissant dans le milieu). Bon nombre d'auteurs soutiennent que la dévolatilisation n'est pas influencée par la nature du milieu dans lequel elle est conduite. Notre étude confirme cette affirmation à faible taux de chauffage seulement. Par contre, lorsque le taux de chauffage croît, la dévolatilisation est retardée en atmosphère oxydante, par rapport au milieu neutre. Un modèle cinétique permet de comparer les paramètres cinétiques globaux (ordre de la réaction, énergie d'activation) caractérisant le phénomène de dévolatilisation dans les deux milieux, sous différents taux de chauffage. Au cours de la calcination, les produits volatils de dégazéification, une fois dégagés de la masse de coke, constituent une protection autour de la particule solide, si bien que la combustion du résidu carboné ne s'amorce qu'à haute température. La combustion des volatils et du coke est favorisée par un chauffage lent. Il réside toutefois une différence essentielle entre la combustion en phase gazeuse des volatils et la combustion solide-gaz du résidu de coke. En effet, la combustion des volatils est rapide, alors que le résidu de coke se consume lentement dans des conditions bien précises de vitesse de chauffage et de disponibilité en ce qui concerne l'oxygène comburant. Il importe davantage, dans le cadre de cette étude, de définir les conditions dans lesquelles le coke est attaqué par l'oxygène, plutôt que de s'attacher à la cinétique proprement dite de combustion du coke. Une analyse structurale des échantillons de coke calciné met en évidence l'influence de la nature du milieu sur les propriétés du coke. On étudie l'effet de la température de calcination, du taux de chauffage et du palier de température en fin de calcination sur l'épaisseur cristalline, la porosité apparente et la densité du coke calciné; et ce sous atmosphère contrôlée (neutre et oxydante). L'évolution de la structure interne du coke au cours du traitement thermique suit la tendance déjà observée antérieurement par d'autres auteurs; toutefois la présence d'oxygène dans le milieu réactionnel influence quelque peu les paramètres structuraux, dans des conditions bien spécifiques de température, de vitesse de chauffage ou de palier de température.

Le perméat de lactosérum est un des constituants majeurs des eaux résiduaires produites lors de la transformation du lait et il représente une demande biologique en oxygène (DBO) comprise entre 40 000 et 60 000 ppm. De ce fait, le perméat pose une sévère menace envers l'environnement s'il y est rejeté sans traitement. Les traitements biologiques des déchets organiques deviennent de plus en plus populaires de nos jours puisqu'ils sont plus efficaces et économiques et qu'ils causent très peu de pollution. La conception de tout bioréacteur, en vue d'une opération optimale, requiert une bonne connaissance de la cinétique des biotransformations effectuées. C'était le but de cette étude. L'étude expérimentale a été menée afin d'évaluer les paramètres cinétiques intrinsèques de la digestion anaérobie du perméat de lactosérum par une population bactérienne mixte. Les essais ont été réalisés dans un réacteur agité de 2 L où le perméat était la seule source de carbone organique. La population mixte provenait d'un digesteur anaérobie de boues produites par une installation aérobie de traitement d'eaux usées municipales et fut, par la suite, acclimatée avant l'inoculation. La demande chimique en oxygène (DCO) du perméat et sa concentration en équivalent-glucose ont été mesurées et étaient respectivement égales à 68 000 et 62 000 mg/L. Les essais ont été réalisés à diverses concentrations initiales du substrat, c'est-à-dire pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L et dans tous les cas, la température a été maintenue constante à 37°C. Le pH du contenu du réacteur a été mesuré à intervalles d'une heure et ajusté à la valeur de 7.0, si nécessaire. La concentration de la biomasse a été déterminée par la mesure des poids secs et la concentration du glucose, par la méthode phénol-acide sulfurique. Les résultats expérimentaux obtenus, concernant la croissance de la biomasse et la biodégradation du substrat, n'ont pu être représentés par les modèles conventionnels cités dans la littérature. Pour chacun des essais, la croissance de la biomasse en fonction du temps a été représentée par une droite. Pour la cinétique de biodégradation du substrat, l'équation proposée a été basée sur le comportement d'une réaction autocatalytique. Les valeurs obtenues pour la constante cinétique k étaient, pour So = 6.38, 21.02 et 48.77 g/L, très voisines l'une de l'autre et la valeur moyenne était égale à 0.052 (g biomasse-h/L)-1. Par contre, pour So = 10.85 g/L, sa valeur était beaucoup plus élevée et égale à 0.096 (g biomasse-h/L)-1. Cette anomalie est peut-être due à une vitesse de croissance bactérienne et une production d'enzymes plus élevées d'une ou plusieurs espèces de la population mixte bactérienne pour les autres essais à des concentrations initiales de substrat différentes. La valeur du coefficient de rendement initial, Yo, était plus élevée que celle du rendement glogal, ïx/a, pour trois des concentrations initiales du substrat. L'exception était pour la concentration initiale égale à 10.85 g/L. Les valeurs numériques de Yo, pour So = 6.38, 10.85, 21.02 et 48.77 g/L, étaient respectivement égales à 0.056, 0.034, 0.065 et 0.050. Celles pour Yx/a étaient respectivement égales, dans le même ordre, à 0.030, 0.054, 0.045 et 0.038.

La production de fromage entraîne le rejet d'énormes quantités de résidus. Le perméat de lactosérum est une solution riche en lactose et en minéraux convenable pour la fermentation. Les réacteurs anaérobies en continu sont très efficaces pour la production d'acide propionique par Propionibacterium acidipropionici; cependant, les paramètres permettant de mesurer l'activité de dégradation de la DCO et la production d'acides organiques volatils ne sont pas au point. Cette étude apporte une lumière nouvelle sur la relation entre la quantité de protéines et la concentration d'adénosine 5'-triphosphate (ATP) pour l'évaluation de l'activité d'un bioréacteur à lit fluidisé en continu. Il y est démontré que la concentration d'ATP dans le biofilm explique mieux l'activité de diminution de la teneur en lactose exprimée en équivalents glucose et la production d'acides gras volatils que la quantité de protéines du biofilm. Une méthode novatrice de coloration et de photographie du biofilm y est aussi explorée.

Dans ce travail, du polyéthylène linéaire de densité moyenne (LMDPE) et des microcapsules Expancel ont été utilisés pour produire des mousses polymères avec un gradient de densité. En contrôlant indépendamment les plaques supérieure et inférieure d'un moule de compression à des températures différentes et en contrôlant le temps de moulage, des mousses symétriques et asymétriques ont été produites. Aussi, l’effet du type et de la concentration des agents gonflants sur le profil de densité et la morphologie (taille des bulles et la densité des bulles) des mousses a été étudié. Finalement, on rapporte et on discute les propriétés mécaniques en flexion et en tension en relation avec le profil de densité et la morphologie. / In this work, linear medium density polyethylene (LMDPE) and Expancel microbeads were used to produce density graded polymer foams using compression molding. By controlling independently the top and bottom plate temperatures in the mold, different temperatures and molding times were used to produce symmetric and asymmetric foams. The effect of blowing agent type and content were also studied to control the density profile and foam morphology (cell size and cell density) across thickness. Finally, the mechanical behavior in flexion and tension is reported and discussed in relation with foam morphology and structure.

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