Cette thèse a pour objectif d’étudier la faisabilité du couplage d’un NOxTrap et d’un catalyseur SCR. L’efficacité du système fonctionnant en régime séquentiel nécessite d’optimiser la formation de NH3 au cours de la purge du NOxTrap. L’impact de Rh sur la formation de NH3 et sur l’efficacité globale du système a été étudié. Une évaluation sur banc moteur en conditions réelles a montré qu’il est possible de former NH3 au cours de la purge grâce à l’injection d’un reformat. NH3 formé peut être stocké sur un catalyseur SCR placé en aval pour réduire les NOx lors du basculement en phase pauvre. L’efficacité de ce système dépend de la durée de la purge, de la température, de la quantité de NH3 formée au cours de la purge et de la capacité de stockage du catalyseur SCR. L’étude comparative de deux systèmes en présence et en absence de Rh permet de mieux cerner le rôle de Rh. Les phénomènes observés sur banc moteur ont pu être reproduits en micro-réacteur où les observations par spectroscopie IR in situ ont pu être corrélées aux mesures d’activité en conversion des NOx. Nous avons pu observer la formation de nitrates et de nitrites sur Al2O3 et sur Ba au cours du stockage. Lorsque la durée de la purge est longue, leur réactivité au cours de la purge suit un processus en deux étapes. La sélectivité en N2, N2O et NH3 dépend de la quantité et de la nature du réducteur. H2 est le meilleur réducteur notamment à basse température avec une très bonne sélectivité en NH3. En revanche, la présence de CO inhibe le stockage et la réduction des NOx à basse température. Au-delà de 250°C, la formation d’isocyanates intervient sur Al2O3 et BaO pouvant produire par hydrolyse de l’ammoniac. / This thesis aims to investigate the feasibility of coupling a NOxTrap with a SCR catalyst. The efficiency of such a system running in sequential conditions depends on the extent of NH3 formed during the purge of the NOxTrap. The impact of Rh for further optimization has been investigated. An evaluation in real exhaust conditions on a driving bench showed that it is only possible to form NH3 during the purge of a NOxTrap by injecting extra reducing agent via a reformate mainly composed of CO and H2. Once formed NH3 can be stored on the SCR catalyst placed downstream and then react with NOx when the catalyst is exposed in lean conditions during the storage phase. The efficiency of this system depends not only on the purge duration and but also on the temperature. In fact, the performance of this system is linked to the quantity of NH3 formed during the purge of a NOxTrap and the NH3 storage capacity of the SCR catalyst. Similar trends were observed on a micro-reactor at the lab-scale. Further IR operando study showed that nitrates and nitrites are stored on alumina and mostly on barium oxide during the storage phase. Their ability to react during the purge follows a process in two stages when the purge duration is long enough. The selectivity in N2, N2O and NH3 depends on the quantity and on the nature of the reducing agents. H2 is probably the best one with a high efficiency in NOx reduction even at low temperature providing selectivity enhancement in NH3. However, the presence of CO was found to inhibit the storage and the reduction of NOx at low temperature. Above 250°C the formation of isocyanates on Al2O3 and BaO takes place and would produce NH3 via hydrolysis.

Les sols représentent environ 63% des émissions de N2O et à eux seuls les sols tropicaux représentent 23% de ce budget soit une contribution bien plus élevé que les sols tempérés. Ces sols sont connus pour abriter une grande biodiversité d'invertébrés dominés par quatre types i.e. termites, vers de terre, fourmis et larves de scarabaeid. Ces groupes macrofaunal sont considérés comme des ingénieurs des sols via notamment leurs actions de régulation de la disponibilité des ressources chimiques, tels que l'azote minéral pour les micro-organismes. Cette régulation est due à leurs capacités de digestion spécifiques de la matière organique ainsi que la création et/ou la modification des habitats des sols. Cette étude est basée sur l'hypothèse suivante (i) l'environnement digestif et les structures biogéniques de ces ingénieurs du sol sont considérées comme des « hot spot » d' émissions de N2O (ii) les taux d'émission de N2O varient en fonction de leurs régimes alimentaires, cette macrofaune ingérant des substrats avec différents C:N (iii) le taux d'émission de N2O de chaque invertébré est corrélé à la densité des communautés bactériennes digestives impliquées dans l'émission de N2O (bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes) et à leur teneur en azote minéral dans leur tube digestif. Pour évaluer ces différentes hypothèses, des mesures des taux d'émission de N2O ont été effectuées in vitro en aérobiose pour la macrofaune (30 espèces différentes en provenance d'Afrique, d'Amérique du Sud et d'Europe) et leurs matériels biogéniques associées (nids, turricules). L'abondance des gènes fonctionnelles des bactéries nitrifiantes (AOA et AOB) et dénitrifiantes (nirK, nirS, nosZ) ont été quantifiés par PCR quantitative. Les termites humivores et champignonnistes ainsi que les larves de scarabaeid émettent des quantités significatives de N2O alors que les fourmis n'en émettent pas. Quand aux termites xylophages et litièrivore, ils absorbent le N2O. Les structures biogéniques des vers de terre (turricules) et des fourmis (nid) émettent des quantités importantes de N2O ce qui n'est pas le cas des nids de termites. La faune du sol et leurs structures biogéniques associées, sont donc, dans la majorité des cas étudiés, un lieu d'émission de N2O, confirmant ainsi notre première hypothèse. Ce travail a également démontré qu'il y a avait une étroite corrélation entre régime alimentaire et intensité de l'émission de N2O au sein de chaque type de macrofaune étudié. En revanche, l'abondance des gènes des communautés digestive nitrifiantes et dénitrifiantes et le contenu en N minéral au sein du tube digestif ne semblent pas être des proxies pertinents des émissions de N2O. A partir de ces mesures, des calculs ont été effectuées pour déterminer l'importance de ces émissions à l'échelle des écosystèmes tropicaux étudiés (forêt et savane). Ces calculs suggèrent que la macrofaune du sol dans ces écosystèmes pourrait contribuer entre 0,1 à 11,7% et 0,1 à 8,8% du budget total des émissions de N2O, respectivement. Les résultats de ces travaux devraient contribuer à une meilleure prise en compte de la composante biotique dans la modélisation des émissions de gaz à effet de serre provenant des sols en milieu tropical. / Soils account for about 63% of N2O emissions. Tropical soils are estimated to emit 23% of global N2O emission budget which is much higher than temperate soil N2O emissions. These soils also harbor a huge biodiversity of invertebrates dominated by four types of macrofauna i.e. termites, earthworms, ants and scarabaeid grubs. These macrofaunal groups are considered as soil engineers because they regulate the availability of chemical resources, like mineral nitrogen, for the microorganisms via their specific digestion capabilities and/or by creating and modifying soil habitats. This study is based on the following hypothesis (i) the gut environment or biogenic structures of these soil engineers are considered as hotspots of N2O emission (ii) the N2O emission rates will vary according to their feeding behavior as these macrofauna thrive on diverse substrates with different C:N ratio (iii) the rate of N2O emission in each soil fauna will also depend on the gut density of the bacterial communities involved in the N2O emission (nitrifiers and denitrifiers) and on the mineral nitrogen content within the gut. To assess these different hypotheses in-vitro short-term N2O emission rates were assessed for either live macrofauna (30 species collected from Africa, South America and Europe) or their biogenic materials or both under aerobic incubations. Genes abundance of nitrifiers (AOA and AOB) and denitrifiers (nirK, nirS, nosZ) were quantified by real time quantitative PCR. Soil-feeders and fungus-growing termites and scarabaeid grubs emitted in-vivo N2O while ants did not. Surprisingly, wood- and grass-feeding termites revealed an uptake of N2O. Biogenic structures of earthworms and ants emitted substantial amount of N2O while those of termites did not. The emission difference between macrofauna or their biogenic materials and their control materials was significant for most of the macrofaunal groups studied confirming our first hypothesis. We also confirmed that the feeding behavior (total N content and C:N ratio of food material) is the main factor explaining the observed N2O emission pattern of each macrofaunal group investigated whereas genes abundances, particularly of denitrifiers and gut N mineral content did not appear to be relevant proxies of the N2O emissions rates. A back-on-the-envelope data upscaling suggests that soil macrofauna could contribute from 0.1–11.7% and 0.1–8.8% of the total soil N2O emissions, respectively, for the tropical rainforest and dry savanna ecosystems. This work should contribute to a better estimation of the soil biotic compartment in the different models of greenhouse gas emissions from tropical soils.