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

Dans le but d'évaluer la possibilité de mise en place une ingénierie écologique des processus microbiens de la digestion anaérobie dans les bioprocédés, différents leviers environnementaux ont été appliqués à des digesteurs de cellulose. Le premier levier étudié, de nature physico-chimique, était la température. Le deuxième faisait appel à une adaptation préalable d'une biomasse complexe par incubation avec des molécules simples avant mise en présence de cellulose. Le dernier consistait en la co-inoculation de diverses biomasses exogènes avec une boue anaérobie. Les conséquences des perturbations apportées par ces leviers sur les dynamiques métaboliques et écologiques de bioréacteurs anaérobies dégradant de la cellulose ont été évaluées. Différents indicateurs physico-chimiques ont été utilisés pour caractériser la dégradation de la cellulose (production de molécules intermédiaires, production de gaz, etc.). Les outils de la biologie moléculaire ont permis de caractériser les dynamiques microbiennes à l'échelle des communautés (par fingerprinting ARISA) ou des individus (par pyroséquençage de l'ADNr 16S). L'utilisation d'isotopes stables (cellulose marquée 13C), a permis de réaliser un traçage précis des flux de matières (intermédiaires de dégradation de la cellulose enrichis en 13C) et des microorganismes impliqués dans la chaîne de dégradation de la cellulose (groupes microbiens fonctionnels identifiés par la technique de « stable isotope probing »). Les expériences de changements de température ont montrél'influence importante de ce paramètre sur les communautés microbiennes, en particulier les archées. Elles ont mis en évidence le caractère asymétrique de l'effet de la température sur les communautés microbiennes et les conséquences irréversibles du passage par les conditions thermophiles. Ces propriétés ouvrent des perspectives intéressantes pour exploiter les chocs de température afin de modifier les propriétés de la biomasse. L'expérience de fonctionnalisation de la biomasse à l'aide de quatre molécules simples (acide propionique, acide butyrique, glucose et cellobiose) montre qu'un modelage des populations microbiennes par préadaptation est possible. Une fois en contact avec la cellulose, les biomasses fonctionnalisées génèrent des schémas de dégradation et des structures de communautés qui se répartissent de manière inattendue en deux catégories seulement. Ce résultat suggère qu'il est possible d'orienter les états d'équilibre d'une communauté microbienne complexe par préadaptation fonctionnelle. Enfin, des expériences de co-inoculation ont mis en avant la difficulté d'exploiter directement les propriétés enzymatiques de flores cellulolytiques performantes mais également les possibilités de modifier les équilibres de diversité au sein de la biomasse du bioprocédé. Ces expériences suggèrent qu'un paramètre tel que la diversité de la communauté d'un bioprocédé pourrait être manipulé par bioaugmentation. Ce travail démontre que nous disposons d'ores et déjà d'un certain nombre d'outils pour élaborer une ingénierie écologique des bioprocédés à travers une nouvelle démarche de gestion qui se place à l'échelle de l'écosystème microbien et des services associés. / In order to evaluate the possibility of establishing an ecological engineering of microbial processes of anaerobic digestion in bioprocesses, different environmental levers were applied to cellulose digesters. The first lever studied was temperature. The second involved preadaptation of a complex biomass by incubation with simple molecules, before addition of cellulose. The third lever consisted in co-inoculating various exogenous biomasses with anaerobic sludge. The consequences of these levers on metabolic and ecological dynamics of cellulose-degrading anaerobic bioreactors were evaluated. Different physicochemical indicators were used to characterize cellulose degradation (intermediate production, gas production, etc.). Molecular biology tools enabled the characterization of microbial dynamics at the community level (ARISA fingerprinting) or individual level (16S rDNA pyrosequencing ). The use of stable isotopes (13C-labeled cellulose) enabled the accurate tracing of both material flows (13C enriched cellulose intermediates) and microorganisms involved in the cellulose degradation chain (functional microbial groups were identified by "stable isotope probing" technique). Temperature changes showed the significant influence of this parameter on microbial communities, especially Archaea. The asymmetric nature of temperature effect on microbial communities, and the irreversible consequences of incubation in thermophilic conditions were highlighted. These properties open interesting perspectives for the use of temperature shocks to modify biomass properties. A biomass functionalization experiment was performed with simple molecules (propionic acid, butyric acid, glucose and cellobiose). It showed that shaping microbial communities through substrate adaptation was possible. Once in contact with the cellulose, functionalized biomasses generated patterns and structures of degradation communities who unexpectedly formed two categories only. This result suggests that it is possible to direct the equilibrium states of a complex microbial community by functional preadaptation. Finally, co-inoculation experiments highlighted the difficulty of directly exploiting the enzymatic properties of efficient cellulolytic flora. But, they also highlighted the possibility of changing biomass diversity balance in bioprocesses. Thus these experiments suggest that a parameter such as community diversity can be manipulated by bioaugmentation in bioprocesses. This work demonstrates that several tools are available to develop an ecological engineering of bioprocesses, through a new management approach at the microbial ecosystem (and related services) level.

Les stratégies d'amélioration de la résilience des territoires à risque ont pris une place prépondérante dans les politiques de gestion des inondations. Raisonner en terme de résilience, c'est-à-dire de capacité pour un système à se maintenir et à retrouver un fonctionnement acceptable après la catastrophe, permet de penser différemment et d'anticiper la longue période qui suit un événement catastrophique. Le rôle du service de gestion des déchets dans la résilience des territoires urbains a été peu étudié. Or, lors d'une inondation, l'eau dégrade tout ce qu'elle touche, générant par là même des déchets en quantité très importante. Infrastructures bloquées, réintégration dans les habitations et les entreprises retardée, atteintes à la santé et à l'environnement, impacts psychologiques sont autant d'exemples des conséquences de la présence de ces amas de déchets sur le territoire. Loin d'être anecdotique, la gestion de ces déchets est donc un enjeu de la post inondation. Le maintien d'un service de gestion des déchets est donc stratégique pour la résilience des territoires face aux catastrophes. Il est donc nécessaire de travailler à sa résilience. Pour cela, cette thèse propose une démarche permettant de diagnostiquer la résilience d'un service de gestion des déchets qui se base sur trois leviers d'actions :1) analyse de la capacité du service à connaître les sollicitations du système urbain en matière de gestion des déchets qui s'appuie sur la construction d'une méthode d'estimation et de caractérisation du gisement potentiel de déchets post inondation ; 2) analyse de la capacité du service à maintenir un fonctionnement acceptable pour le système urbain qui s'appuie sur l'utilisation de méthodes de diagnostic de la vulnérabilité et d'analyse de la sûreté de fonctionnement ; 3) analyse de la capacité du service à solliciter un territoire plus vaste pour parer à ses défaillances. Cette démarche de diagnostic a été mise en pratique sur un territoire d'étude / Improving the resilience of urban areas against flooding is one of the main principles for flood prevention. Thinking in terms of resilience, i.e. enabling for the system to maintain or recover acceptable operating levels after disaster, allows to think differently and to anticipate post disaster period. The role of waste management system in resilience of urban territories has been little studied. However, during flooding, water degrades everything it touches, thereby producing very important quantities of waste. Blocked infrastructures, attacks on health and environment, psychological impacts, and deterioration in the area's image are the impacts made by poor management of this new waste. Therefore, adapting waste management system and anticipating flooding contributes to improving urban areas' resilience. That's why, this thesis suggests an approach allowing to assess resilience of waste management system. This approach proposes three steps : 1) study of capacity of waste management system to know waste management needs of the urban system. For this, a method allowing to quantify and to describe the waste that could be generated by flood was developed ; 2) study of capacity of waste management system to maintain an acceptable operating level compared with the urban system solicitations. For this, vulnerability assessment methods and reliability assessment methods were applied ; 3) study of capacity of waste management system to mobilize others waste management infrastructures in the larger scale, if it is unable to adapt itself to perturbation. This approach was applied to a concrete case

Depuis une quarantaine d’années, les déchets ménagers et leur gestion sont assimilés à un enjeu écologique global. Alors que se popularisent les discours défendant une conception durable du développement, nos poubelles se multiplient. Qu’aspirons-nous à préserver lorsque, l’enjeu planétaire invoqué, un gouffre intermédiaire se dessine et nous invite à interroger ce lien communément admis entre déchets et pratiques de protection de l’environnement. Notre thèse consiste à affirmer que, sous couvert de leur « environnementalisation », et malgré l’inflation du temps et de l’espace qui leur sont consacrés, les déchets restent marqués par l’oubli des enjeux sociaux, techniques, matériels qui les caractérisent. Cet aveuglement, individuel et collectif, neutralise toute possibilité de penser le déchet comme indice : il voile sa fonction mémorielle et le condamne à n’être appréhendé que comme ce qui doit disparaître, que comme quantité de matière à contrôler, à éliminer. Le déchet durable est l’oxymore qui vise à problématiser cette multiplicité des modes de présence du déchet aujourd’hui. S’inspirant des figures du chiffonnier ou de l’archéologue, notre enquête socio-anthropologique s’applique à suivre ces déchets ménagers, depuis d’incertains océans de plastique jusqu’à quelques lombricomposteurs parisiens. A partir de cette confrontation à la matérialité, aux territoires et aux pratiques du déchu, il s’agit d’affirmer que là où la présence irrévocable des déchets est décrite comme un problème, la question de notre présence aux déchets se pose inévitablement. / Over the past forty years, household waste and its management have been assimilated to a global environmental issue. While sustainable development is becoming a pressing issue, the number of our garbage bins is increasing. So what is it that we aim to preserve when we are dutifully sorting out our garbage? Between the very local gesture of discarding and the global environmental issue, there is a tremendous gap. The link between everyday practices of waste and environmental issues is so underdetermined that it has to be analysed. The main claim of this dissertation is that despite a growing concern with environment and the increasing time and space devoted to waste management, we remain unaware of the social, technological and material issues at stake. Because of this individual and collective blindness waste is not seen as a clue: as its memorial function is neglected waste is still perceived as what has to disappear, as a material quantity that has to be controlled and eliminated. The en-durable waste is an oxymoron that leads to further investigate the multiple modes of presence of waste in today’s life. Inspired by the personae of the ragman and of the archaeologist, this socio-anthropological investigation follows household waste from uncertain oceans of plastic to few Parisian vermicompost bins. Based on this confrontation to the materiality of waste, to the territories and to practices of wasting, this dissertation claims that where the unavoidable presence of waste is described as a problem, it is question of our presence to waste that is at stake.

Dans le but d'évaluer la possibilité de mise en place une ingénierie écologique des processus microbiens de la digestion anaérobie dans les bioprocédés, différents leviers environnementaux ont été appliqués à des digesteurs de cellulose. Le premier levier étudié, de nature physico-chimique, était la température. Le deuxième faisait appel à une adaptation préalable d'une biomasse complexe par incubation avec des molécules simples avant mise en présence de cellulose. Le dernier consistait en la co-inoculation de diverses biomasses exogènes avec une boue anaérobie. Les conséquences des perturbations apportées par ces leviers sur les dynamiques métaboliques et écologiques de bioréacteurs anaérobies dégradant de la cellulose ont été évaluées. Différents indicateurs physico-chimiques ont été utilisés pour caractériser la dégradation de la cellulose (production de molécules intermédiaires, production de gaz, etc.). Les outils de la biologie moléculaire ont permis de caractériser les dynamiques microbiennes à l'échelle des communautés (par fingerprinting ARISA) ou des individus (par pyroséquençage de l'ADNr 16S). L'utilisation d'isotopes stables (cellulose marquée 13C), a permis de réaliser un traçage précis des flux de matières (intermédiaires de dégradation de la cellulose enrichis en 13C) et des microorganismes impliqués dans la chaîne de dégradation de la cellulose (groupes microbiens fonctionnels identifiés par la technique de " stable isotope probing "). Les expériences de changements de température ont montrél'influence importante de ce paramètre sur les communautés microbiennes, en particulier les archées. Elles ont mis en évidence le caractère asymétrique de l'effet de la température sur les communautés microbiennes et les conséquences irréversibles du passage par les conditions thermophiles. Ces propriétés ouvrent des perspectives intéressantes pour exploiter les chocs de température afin de modifier les propriétés de la biomasse. L'expérience de fonctionnalisation de la biomasse à l'aide de quatre molécules simples (acide propionique, acide butyrique, glucose et cellobiose) montre qu'un modelage des populations microbiennes par préadaptation est possible. Une fois en contact avec la cellulose, les biomasses fonctionnalisées génèrent des schémas de dégradation et des structures de communautés qui se répartissent de manière inattendue en deux catégories seulement. Ce résultat suggère qu'il est possible d'orienter les états d'équilibre d'une communauté microbienne complexe par préadaptation fonctionnelle. Enfin, des expériences de co-inoculation ont mis en avant la difficulté d'exploiter directement les propriétés enzymatiques de flores cellulolytiques performantes mais également les possibilités de modifier les équilibres de diversité au sein de la biomasse du bioprocédé. Ces expériences suggèrent qu'un paramètre tel que la diversité de la communauté d'un bioprocédé pourrait être manipulé par bioaugmentation. Ce travail démontre que nous disposons d'ores et déjà d'un certain nombre d'outils pour élaborer une ingénierie écologique des bioprocédés à travers une nouvelle démarche de gestion qui se place à l'échelle de l'écosystème microbien et des services associés.

Depuis une dizaine d’années, les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans de nombreuses applications, et en particulier dans l'aéronautique grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques et leur faible densité. Ainsi les derniers modèles d'Airbus (A350) et de Boeing (B787) utilisent plus de 50% en masse de composites, principalement des polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP). Toutefois, l'augmentation de l'utilisation des CFRP soulève des préoccupations environnementales quant à leur fin de vie à travers l'élimination des déchets, la consommation de ressources non renouvelables ainsi que la nécessité de recycler les déchets CFRP. Dans ces travaux de thèse, un modèle générique est développé afin de proposer une gestion optimale des déchets de CFRP aéronautiques en prenant en compte simultanément des objectifs économiques et environnementaux. Ainsi, dans un premier temps une approche systémique suivant les lignes directrices d’une approche par Analyse de Cycle de Vie est effectuée afin de modéliser les impacts environnementaux des procédés de recyclage des CFRP, avec une attention toute particulière sur l’impact de réchauffement climatique. Ensuite, toute la chaîne logistique du recyclage des déchets CFRP est modélisée en partant des sites de démantèlement des avions jusqu’à la réutilisation des fibres recyclées vers d’autres applications possibles. Une stratégie d’optimisation multi-objectif de programmation mathématique, d’-contrainte et de technique lexicographique est développé mettent également en jeu des techniques d’aide à la décision appropriées (M-TOPSIS, PROMETHEE-GAIA). Différentes configurations de chaînes logistiques de déchet CFRP sont ainsi proposées et plusieurs scénarios sont étudiés et optimisés de façon à prendre en compte les sites de recyclage déjà existants dans une vision mono-période ainsi que déploiement de nouveaux sites selon une approche multipériode. Le cas de la France sert d’illustration à la démarche et les configurations proposées pour implanter de nouveaux sites de façon optimale traitant une fibre recyclée facilement valorisable pour des applications ciblées sont analysées et discutées minimisant le coût ou maximisant le profit pour un critère économique et minimisant un critère environnemental basé sur le potentiel de réchauffement climatique. / Composites have been increasingly used in different applications in the last decade, especially in aerospace due to their high strength and lightweight characteristics. Indeed, the latest models of Airbus (A350) and Boeing (B787) have employed more than 50 wt% of composites, mainly Carbon Fibre Reinforced Polymers (CFRP). Yet, the increased use of CFRP has raised the environmental concerns about their end-of-life related to waste disposal, consumption of non-renewable resources for manufacturing and the need to recycle CFRP wastes. In this study, a generic model is developed in order to propose an optimal management of aerospace CFRP wastes taking into account economic and environmental objectives. Firstly, a life-cycle systemic approach is used to model the environmental impacts of CFRP recycling processes focusing on Global Warming Potential (GWP) following the guidelines of Life Cycle Assessment (LCA). The whole supply chain for recycling CFRP pathways is then modelled from aircraft dismantling sites to the reuse of recycled fibres in various applications. A multi-objective optimisation strategy based on mathematical programming, -constraint and lexicographic methods with appropriate decisionmaking techniques (M-TOPSIS, PROMETHEE-GAIA) has been developed to determine CFRP waste supply chain configurations. Various scenarios have been studied in order to take account the potential of existing recycling sites in a mono-period visions as well as the deployment of new sites in a multi-period approach considering the case study of France for illustration purpose. The solutions obtained from optimisation process allow developing optimal strategies for the implementation of CFRP recovery with recycled fibres (of acceptable quality) for the targeted substitution use while minimising cost /maximising profit for an economic criterion and minimising an environmental impact based on GWP.

Dans le concept actuel du stockage géologique des déchets radioactifs en France, les interfaces entre la roche encaissante, une argilite, et les matériaux cimentaires utilisés pour les bouchons de scellement et les corps des alvéoles de stockage pourraient subir une température de 70°C due à l’activité exothermique de déchets. Les évolutions minéralogiques, microstructurales et leurs conséquences sur les propriétés de transport à ces interfaces sont mal connues dans ces conditions de température.Deux dispositifs expérimentaux sont conçus. Le premier consiste à créer des interfaces pâte de ciment CEM I / argilite de Tournemire en cellules de diffusion. La chimie des solutions est suivie dans le temps et quatre échéances permettent d’étudier l’évolution temporelle des matériaux. Le second dispositif consiste à créer de telles interfaces in situ à 70°C dans le laboratoire souterrain de Tournemire. Ce dispositif, plus représentatif des conditions de stockage, est démantelé après un an d’interaction. Au préalable, le comportement de la pâte de ciment CEM I à l’issue d’une augmentation de température de 20 à 70°C est analysé. La modélisation en transport réactif (Hytec) est utilisée en support à la compréhension des évolutions physico-chimiques.La néoformation de tobermorite, de phillipsite (in situ uniquement), de C-A-S-H et de calcite formant un ruban à l’interface est avérée. Une cinétique de précipitation de la tobermorite a ainsi pu être évaluée. La pâte de ciment est décalcifiée et carbonatée. La porosité totale diminue dans la pâte de ciment, malgré une ouverture de la macroporosité par dissolution de portlandite. L’argilite semble être peu altérée. La température accélère la diffusion, tandis que les variations de porosité et le ruban ne changent pas significativement les propriétés de diffusion sur une année. / Radioactive wastes in future deep geological disposals will generate heat and locally increase temperature in the engineered barriers and host-rock. In the French design of disposal cells, temperature may reach 70°C in cementitious materials and at their contact with the clayey host-rock. The impact of temperature under such disposal conditions is still poorly known, especially regarding the geochemical and physical evolution at the interface between these two materials.Two experimental devices are designed. The first involves creating interfaces between OPC paste and argillite of Tournemire in diffusion cells. The evolution of solutions and materials are analysed over time. The second device involves creating OPC paste / argillite interfaces at 70°C under in situ conditions in the underground laboratory of Tournemire (France). This device, more representative of a deep disposal, is dismantled after one year. Prior to interface study, behaviour of the OPC paste after a temperature increase from 20 and 70°C was analysed and simulated. Reactive transport modelling supports the experimental results in order to better understand the physico-chemical evolutions at the interface.Neoformation of tobermorite (well-crystallised C-S-H), phillipsite (only in situ), C-A-S-H and calcite formed a layer at the interface. A kinetic of tobermorite precipitation is evaluated. Significant decalcification and carbonation were noticed in the cement paste. Total porosity decreases in the cement paste despite an opening of the macroporosity due to portlandite dissolution. Argillite seems to be weakly altered even if alkaline plume goes deeply through it. Porosity changes do not alter significantly diffusive properties at the studied time scale.

Une ville peut être considérée comme un éco-sociosystème conçu par l'homme, ayant des analogies paradigmatiques avec les écosystèmes naturels. Une telle perspective met l'accent sur les interrelations et les complémentarités actuelles et potentielles entre différentes activités humaines conduites dans la ville. Ainsi, l'urbanisation engendre, dans une perspective de développement durable, un effet négatif sur l'environnement et la santé des populations. Plus spécifiquement, la croissance démographique et économique ainsi que l'étalement de l'espace urbain de la ville de Santiago soulèvent d'immenses problèmes. Ceux-ci requièrent des investissements considérables pour leurs solutions et créent des besoins en matière de services urbains que cette ville peut difficilement se permettre. Par exemple, les déchets domestiques pourraient être récupérés et utilisés pour la satisfaction d'autres besoins humains : v. g. compost pour la production alimentaire et énergétique. L'éco-sociosystème urbain apparaît donc comme un vaste réservoir de ressources potentielles à identifier et dans lesquelles il faut puiser pour tenter d'arrêter la détérioration (et peut-être améliorer la qualité) de la vie urbaine, particulièrement pour les sous populations marginalisées.

La gestion des déchets municipaux en Algérie est considérée comme une action prioritaire du ministère chargé de l'environnement ces dernières décennies. Pour cela un ensemble de textes et d'organismes ont été adoptés. Des moyens humains et techniques ont été engagés depuis 2001 pour améliorer ce service. En même temps la production de déchets ne cesse d'augmenter suite à l'augmentation de la population et à la croissance économique. Ces quantités pourraient dépasser les 30 Millions de tonnes en 2025 si aucune politique de prévention n'est mise en œuvre et les mêmes tendances macroéconomiques se prolongent dans les années qui viennent. L'adoption de l'enfouissement technique des déchets comme mode d'élimination a engendré des coûts supplémentaires aux collectivités. Le financement de ce service par une taxe forfaitaire reste inapplicable. La qualité de service rendu est un facteur très important pour inciter les ménages à participer financièrement pour couvrir les coûts de la collecte et de traitement de leurs déchets. Adopter un mécanisme de consigne peut être un dispositif qui permet la réduction à la source des déchets d'emballage. Une réorganisation des circuits de collecte influencera sur la baisse des coûts notamment celle liée à la distance de collecte.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.