La formation d’émulsions stables eau/huile lors des processus de récupération et de raffinage du pétrole peut impacter défavorablement l’efficacité de ces opérations. Bien que résines et asphaltènes soient généralement tenus pour responsables de la stabilité des émulsions, la composition exacte des molécules présentes à l’interface eau/huile est en réalité assez mal connue. L’identification de ces molécules et la connaissance de leur influence sur la propriété des interfaces est une étape nécessaire pour mieux prédire les problèmes de stabilité des émulsions dans l’industrie pétrolière. Cette thèse présente des résultats de caractérisation analytique par GPC-ICP-HRMS et FTMS du matériel interfacial (IM) extrait de quatre bruts différents et des espèces transférées dans la phase aqueuse lorsque ces bruts contactent l’eau, ainsi que des propriétés rhéologiques en cisaillement et en dilatation des interfaces eau/huile en présence de ces composés. Les bruts ont été choisis en raison de leur capacité à former des émulsions eau-dans-huile de stabilités différentes. Les mesures d’élasticité de cisaillement ont montré que la majorité des interfaces eau/huile étudiées formaient une structure élastique susceptible de fausser la mesure du module dilatationnel de Gibbs par la méthode d’analyse du profil de goutte. Néanmoins, nous montrons à l’aide de simulations numériques que le module apparent Eapp mesuré dans un tel cas est proche de la somme du module de Gibbs et du module de cisaillement (G) multiplié par 2 du réseau interfacial dès lors que G reste petit (G < 10 mN/m), ce qui est très souvent le cas puisque nous observons que le réseau interfacial formé se rompt lors des expériences de dilatation. Une équation phénoménologique a été développée permettant d’attribuer un temps de relaxation unique aux processus de relaxation qui ont lieu aux interfaces eau/huile, ce qui nous permet de classer les différents systèmes entre eux. Nous avons également étudié les IM extraits des bruts selon la technique chromatographique dite « wet silica method » récemment développée par Jarvis et al. (Energy Fuels, 2015). Les expériences de rhéologie interfaciale confirment que cette méthode permet d’extraire les composés les plus tensioactifs présents aux interfaces eau-brut. Les analyses chimiques montrent que les IM sont partiellement composés d’asphaltènes et suggèrent que les composés contenant du soufre jouent un rôle important dans la stabilité des émulsions. Enfin, nous avons trouvé que les composés hydrosolubles transférés du brut à l’eau ont un comportement bénéfique, dans le sens où leur présence rend les émulsions eau-dans-brut moins stables. L’analyse FTMS de ces composés montre qu’ils appartiennent aux classes d’hétéroatomes suivant : O2, O3, S1, OS et O2S2 et qu’une partie de ces composés appartient à la classe des asphaltènes. / Crude oil recovery and refining operations rely on high consumption water processes, which may induce the formation of stable water-in-oil emulsions. Although asphaltenes and resins are known to influence the stability of crude oil emulsions, much is still unknown about the real composition of the w/o interfacial layer. Therefore, identifying these molecules and understanding their impact on the w/o interfacial properties are key points for better predicting emulsion problems in the petroleum industry. This thesis presents results on water/oil (w/o) interface characterization using shear and dilatational interfacial rheology as well as results on molecular characterization (GPC-ICP-HRMS and FTMS) of the crude oil interfacial material (IM) and of the amphiphilic crude oil species, which are transferred to the aqueous phase during the emulsification process. Four crude oils forming w/o emulsions of different stability were used in this study. Shear interfacial rheology experiments showed that most of the studied w/o interfaces were capable of forming an elastic interfacial network exhibiting shear elasticity G. A non-null G value interferes on drop deformation and thus on drop shape analysis (DSA) results. Nevertheless, the dilatational elasticity modulus measured by DSA (Eapp) was found to be representative of the sum of the Gibbs modulus plus 2 times G, as long as G  10 mN/m. This condition is generally satisfied since the asphaltene network is broken during dilatational experiments. Consequently, Eapp gives a good approximation of the real Gibbs modulus of the interface. A new phenomenological equation was proposed to fit the dilatational Eapp experimental data, allowing the assignment of a unique characteristic time to describe the w/o interfacial relaxation process and thus sample comparison. The IM of the crude oils was extracted using the “wet silica method” recently developed by Jarvis et al. (Energy Fuels, 2015). Results showed that this method collects the most-surface active compounds that adsorb in the time frame of the extraction procedure. Successive extractions collected species that were larger and less concentrated in the crude oil, but with higher adsorption energies. Molecular characterization revealed that the IM was partially composed of asphaltene compounds, and suggested that sulfur-containing compounds may play a major role in emulsion stability. Lastly, the oil-to-water transferred species were proven to impact the w/o interfacial properties and emulsion stability. Interestingly, concentrating these water-soluble species led to more efficient crude oil dehydration. FTMS analysis of the transferred species revealed that part of the compounds belonged to O2, O3, S1, OS and O2S2 heteroatom classes, and some of them have an asphaltene-type of molecules classification.

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Les producteurs d'aluminium sont constamment confrontés à des défis concernant l'augmentation des coûts de production et notamment ceux liés au brai de goudron de houille. Le brai de goudron de houille est utilisé comme liant pour produire des anodes en carbone. Indépendamment des avantages techniques du brai de goudron de houille, il contient des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), connus pour être cancérigènes pour l'homme et nocifs pour l'environnement. De plus, l’augmentation phénoménale de la production d’aluminium des trente dernières années exerce une pression importante sur le marché du brai, causant une difficulté en l’approvisionnement de ce dernier. Pour surmonter ce défi, des sources de substitution au brai de goudron de houille capables de résoudre les problèmes de coût et de santé sans diminuer la qualité de l'anode sont donc d'un grand intérêt pour l’industrie. Le bio-brai produit à partir de bio-huile, pourrait être un bon candidat à cet égard. Cependant, les propriétés du bio-brai pourraient être significativement différentes de celles du brai de goudron de houille en fonction de ses origines et des conditions de son procédé. Cette étude se concentre sur la synthèse de bio-brai à partir de bio-huile dans différentes conditions de pyrolyse et la caractérisation de ses propriétés physiques et chimiques, dans le but de déterminer les conditions qui peuvent conduire à des propriétés appropriées pour la formulation d'anode. Nous avons d’abord synthétisé du bio-brai dans différentes conditions. Les bio-brais produits ont été soigneusement caractérisés afin de comprendre l’effet du procédé de fabrication sur leurs propriétés. Parmi les caractérisations typiques, on peut nommer l’analyse chimique et la détermination de la densité, du point de ramollissement, de la valeur de cokéfaction, de la teneur en insolubles de quinoléine (QI), de la teneur en HAP, de la masse moléculaire, de la viscosité, de la composition élémentaire, des structures chimiques ainsi que des mécanismes de réaction se produisant pendant le processus de pyrolyse. Ensuite, nous nous sommes concentrés sur la caractérisation de l'interaction du bio-brai avec du coke afin de comprendre son comportement et son rôle, en tant que lien, lors de la fabrication d’anode. Les informations sur la capacité de mouillage du bio-brai à la surface de la particule de coke sont d'un grand intérêt pour évaluer son utilisation éventuelle en tant que liant dans la formulation d’anode. iv Nous avons montré que la mouillabilité du bio-brai est fortement influencée par sa viscosité, sa tension superficielle, ses groupes chimiques fonctionnels de surface, sa quantité de QI et sa distribution de masse moléculaire. La bonne mouillabilité du bio-brai améliore la densification de l'anode et atténue ainsi l'effet négatif de sa faible valeur de cokéfaction sur la densité de l'anode cuite. Afin d'optimiser les propriétés du bio-brai, l'étude visant à ajuster la teneur en QI a également été effectuée afin d'améliorer ainsi sa valeur de cokéfaction en ajoutant différentes quantités d'additif (bio-char). / Aluminium producers are constantly facing challenges regarding the increase in production costs including those related to coal-tar-pitch (CTP). CTP, a fossil material with carbon footprint, is used as binder to produce carbon anodes. Regardless of the technical benefits of CTP, it contains polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), known to be carcinogenic for humans and detrimental to the environment. Furthermore, the escalating production capacity of aluminium during the past 3 decades exerts a considerable pressure on the pitch supply chain. To overcome this challenge, alternative sources to CTP capable of addressing the health issues and zero carbon footprint without decreasing anode quality, are thus of great interest. Bio-pitch, produced from bio-oil, could be a good candidate in this regard. However, the properties of bio-pitch could be significantly different from those of CTP depending on its origins and process conditions. This study focuses on the synthesis of bio-pitches from bio-oil under different pyrolysis conditions and characterization of its physical and chemical properties, aiming at determining the conditions which may result in suitable properties for anode formulation. We first synthesized biopitch from bio-oil under different conditions. The resulting biopitches were deeply characterized in order to understand the effect of process parameters on their properties. Among these typical characterizations are determination of density, softening point, coking value, quinoline insoluble, PAH content, molecular weight, viscosity, elemental composition, chemical structures as well as the reaction mechanisms occurring during the pyrolysis process. Then we focused on characterisation of biopitch interaction with coke in order to assess its behaviour and its role, as a binder, in anode formulation. Information on the wetting capacity of bio-pitch on the surface of coke particle is also of great interest in assessing its possible use as a renewable and environmental-friendly binder. It was shown that the wettability of bio-pitch is greatly influenced by its viscosity, surface tension, surface chemical functional groups, amount of quinoline insoluble, and molecular weight distribution. The good wettability of bio-pitch enhances the anode densification, thus mitigates the negative effect of its low coking value on the baked anode density. In order to improve the bio-pitch properties, the investigation to increase the QI content thereby to vi improve its coking value by adding different amounts of solid bio-char as an additive were also studied

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Les ressources naturelles sont d’une grande importance pour l’activité économique. Malgré le lien étroit qui existe entre les flux de ressources naturelles et le niveau de l’activité économique, l’attention accordée aux ressources naturelles dans la modélisation et l’analyse macroéconomique reste minime. Dans la majorité des cas, les ressources sont ignorées, ou lorsqu’elles sont prises en compte, les modèles aboutissent à des conclusions dissociant l’activité économique et les flux de ressource. Cette thèse propose un cadre permettant d’incorporer les ressources non renouvelables dans des modèles macroéconomiques. En particulier, une fonction de production est spécifiée pour l’extraction de la ressource. Aussi, nous intégrons la dynamique du stock de la ressource qui incorpore le progrès technique, et la découverte et le développement de nouvelles réserves. Nous dérivons des conditions pour caractériser des chemins d’exploitation optimale, et d’extraction soutenable. Ensuite, la thèse présente un modèle d’équilibre général stochastique (DSGE) dans lequel la production et l’utilisation du pétrole (ressource) sont analysées de manière exhaustive. Le modèle spécifie que le pétrole est extrait d’un stock dont le renouvellement est soit exogène, soit endogène et réagissant aux incitations économiques. Les simulations montrent que le fait de tenir compte des incitations économiques pour modéliser la production de la ressource affecte les implications à court et long termes du model. Enfin, la thèse se termine par une analyse de la rareté du pétrole. Elle examine aussi l’influence de certains facteurs économiques sur les augmentations des réserves dans un panel de 37 pays de 1980 à 2017. Nous trouvons que le prix du pétrole et le cumul des découvertes de pétrole sont positivement corrélés à l’évolution des ajouts aux réserves mondiales de pétrole. Deux nouveaux facteurs ont aussi été intégrés dans l’analyse, à savoir la rente pétrolière en pourcentage du PIB et l’ouverture commerciale qui sont significativement corrélées avec les découvertes de pétrole. / Natural resources, especially oil, are of tremendous economic importance. Despite the tight link between the flow of natural resources and measures of overall economic activity such as GDP, natural resources have not been given a commensurate attention in macroeconomic modelling and analysis through time. They are simply ignored in the vast majority of macroeconomic models, and those models that do integrate natural resources end up with conclusions decoupling the evolution of economic activities and the flow of natural resources. In this thesis, a framework for incorporating non-renewable resources into macroeconomic models is proposed. In particular, a simple production function is specified for the extraction process. In addition, we integrate a law of motion for the stock of non-renewable resources that incorporates technical progress and the discovery and development of new reserves. We derive conditions for optimal paths, and conditions for sustainable extraction ofthe resource.Next, we develop a closed-economy stochastic general equilibrium (DSGE) model in which oil (resource) production and usage are analyzed extensively. We suppose that oil is extracted out of a stock whose replacement can either be exogenous, or endogenous andreacting to underlying economic incentives. The simulations indicate that modeling resource production as responding to economic incentives has important effects on both the business cycleand long-term implications of the model. Finally, we analyse oil scarcity and examine the influence of competing economic factorsin driving oil reserve additions using a panel data model for 37 countries from 1980 to 2016. The results show a significant positive correlation of oil price and cumulative reserve additions with global oil reserve additions. Two new plausible economic factors have been considered, namely oil rent as per cent of GDP and trade openness which both present a significant correlation with the evolution of oil reserve additions.

Cette thèse analyse comment les fluctuations du prix du pétrole affectent les économies des pays exportateurs de produits de base. Plus précisément, l'objectif de cette thèse est d'étudier les impacts macroéconomiques, financiers et environnementaux des fluctuations des prix du pétrole, en accordant une attention particulière à l'hypothèse de la monnaie du pétrole. À cette fin, cette thèse se compose de trois chapitres. Les premier et deuxième chapitres portent sur le taux de change réel des devises de plusieurs pays exportateurs de pétrole. Le troisième chapitre explore les liens entre le prix des biocarburants et le compte courant des pays émergents et en développement exportant ou important des matières premières agricoles contrôlant l'effet non linéaire potentiel exercé par le prix du pétrole sur cette relation. Ces chapitres montrent que si le prix du pétrole a un effet macroéconomique sur les économies exportatrices de pétrole et les pays exportateurs de produits agricoles, son impact varie d'un pays à l'autre et il n'y a pas de règle unique pour décrire le fonctionnement de ces économies. / This thesis analyzes how fluctuations in the price of oil affect the economies of commodity exporting countries. More specifically, the aim of this thesis is to investigate the macroeconomic, financial and environmental impacts of oil price fluctuations, by paying particular attention to the oil currency hypothesis. To this end, this thesis is composed of three chapters. The first and second chapters deal with the real exchange rate of the currencies of several oil exporting countries. The third chapter explores the links between the price of biofuels and the current account of emerging and developing countries exporting or importing agricultural raw materials controlling for the potential nonlinear effect exerted by the price of oil on this relationship. Altogether these chapters show that while the price of oil has a macroeconomic effect on oil exporting and agricultural commodities exporting countries, its impact varies across countries and there is no one fits all rule.

Plus de cinquante ans après leur indépendance, la majorité des pays de la région Afrique du Nord et Moyen-Orient (MENA) demeurent tributaire des revenus générés par l'exportation des hydrocarbures. Ces pays peinent à développer leurs économies malgré les grands potentiels (humains et naturels) dont ils disposent. L'indice de développement humain dans beaucoup de pays pétroliers de la région est plus inférieur que dans certains pays de l'Afrique subsaharienne ou de l'Amérique latine. Les gouvernements de ces pays sont confrontés aujourd'hui, plus que jamais, aux problèmes de chômage, de la corruption, de l'économie informelle, etc. L'épuisement certain, dans les quelques années à venir, du pétrole, ainsi que la chute des prix depuis mi 2014, sont les raisons essentielles qui devraient pousser les gouvernements de ces pays à préparer l'après pétrole, à travers la promotion des investissements nationaux et étrangers, le développement des autres secteurs d'activité, hors hydrocarbures, comme l'agriculture, l'industrie et le tourisme. Les mutations que connaît la région MENA, depuis les soulèvements populaires de 2011, ainsi que l'avancée de l'État Islamique, freinent considérablement les réformes économiques entamées dans nombreux pays tels que la Libye, l'Irak (depuis son invasion en 2003) et le Yémen. Les rivalités entre les autres puissances comme l'Iran et l'Arabie Saoudite, ainsi que l'Arabie Saoudite et l'Algérie n'arrangent pas non plus la coopération intra régionale, d'où la nécessité pour les pays arabes de s'allier et de coopérer, en matière économique comme politique, afin de développer l'économie de l'ensemble des pays de la région. / More than fifty years after their independence, most of the countries of Middle East and North Africa (MENA) region are still subject to the revenue generated by the export of hydrocarbons. They have difficulty to develop their economy in spite of their important capacities (natural and human). The IWD in those petroleum countries in this region is lower than some countries in Sub-Saharan Africa and Latin America. Nowadays, Governments are facing to unemployment, corruption, informal economy, etc. And, the clear depletion of oil in the future, as the falling oil prices since 2014, are critical reasons to encourage Governments in a reflexion on the post-oil, through the promoting of national and international investments, the diversification of lines of business, non-hydrocarbons, as agriculture, industry or tourism. Mutations in MENA region, not only popular uprising in 2011 but also the advance of Islamic State, are a brake on economical reforms started in Libya, Iraq (since 2003) and Yemen. The rivalries between Iran and Saudi Arabia, and Algeria and Saudi Arabia damage the intra-regional cooperation. That is why those regional countries have to connect and collaborate, on economical and political subjects, in order to develop the economy of the entire region.

Ce mémoire porte sur les effets de l'abondance des ressources naturelles dans les pays d'Afrique de l'ouest. Dans le contexte actuel marqué par la montée des cours du pétrole et l'augmentation de la place de la production africaine d'hydrocarbures sur les marchés mondiaux, il importe de répondre impérativement à une question : l'abondance des ressources naturelles, les hydrocarbures tout spécialement, s'avère-t-elle une malédiction ou une bénédiction pour l'Afrique ? L'analyse comparative que nous avons menée portant sur 15 pays ouest-africains dont 6 exportateurs de pétrole indique que les populations de ces derniers, comparativement à celles de 9 autres pays d'Afrique de l'ouest et exportateurs de produits agricoles, se portent mieux au chapitre de l'éducation et de la santé. En effet, l'exportation de pétrole procure davantage de revenus aux États, lesquels consacrent des sommes relativement plus considérables que leurs voisins aux «biens publics». Leurs indicateurs de développement humain, en particulier celui de l'éducation, se sont avérés relativement meilleurs. Ces performances laissent comprendre que l'abondance en ressources minières, le pétrole en particulier, ne portent pas intrinsèquement en elle les germes de la malédiction. Toutefois dans ce tableau comparatif tous les pays exportateurs de pétrole ne sortent pas toujours, ni tous, gagnants.

Le Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) est le procédé de récupération thermique sur lequel plusieurs compagnies pétrolières fondent de grande espoirs. Il consiste en deux horizontaux forés l'un au-dessus de l'autre à quelques mètres d'écart. De la vapeur est injectée dans le réservoir par le puits supérieur ce qui provoque la formation d'une chambre. L'huile au voisinage des parois de la chambre se réchauffe et descend ensuite par gravité vers le puits producteur avec l'eau liquide issue de la condensation de la vapeur. La simulation numérique de ce procédé est un outil qui permet de comprendre les mécanismes physiques, d'estimer la production et d'évaluer les investissement ainsi que les risques associés. Cependant, les simulations numériques de SAGD présentent des inconvénients : la zone d'écoulement est peu épaisse comparée aux dimensions du réservoir. La discrétisation en espace doit être assez fine si l'on souhaite prédire de façon précise la production, ce qui peut amener à des simulations à plusieurs millions de mailles dans des cas réels et donc à des temps de simulation extrêments longs. A l'IFP, un générateur de maillages adaptatifs permet de mettre à jour le maillage au cours de la simulation en raffinant localement les mailles situées dans la zone d'écoulement. Basés sur des estimations d'erreur a posteriori pour des schémas volumes finis pour des équations hyperboliques non linéaires, les nouveaux critères de raffinement que nous proposons ont la particularité de dépendre des données initiales du problème

L’intérêt des chercheurs pour les relations entre la Chine et les États africains s’est fortement développé ces dernières années. De nombreuses études ont analysé les grands changements macroéconomiques entre la Chine et l’Afrique, en mettant l’accent par exemple sur le volume des échanges, le rôle des ressources naturelles, la géostratégie, etc. Toutefois, les chercheurs ont négligé deux aspects déterminants, que cette thèse met au centre de son analyse : 1) la dimension politique des relations entre la Chine et l’Afrique, plus précisément l’examen des mécanismes d’extraversion des régimes africains visant à instrumentaliser les opportunités économiques de cette coopération afin de pérenniser leur pouvoir. Aspect qui démontre l’impact des relations croissantes avec la Chine sur la destinée des régimes politiques autoritaires et des régimes en voie de démocratisation en Afrique. 2) la dimension nationale, voire subnationale des relations entre la Chine et les États africains. Au lieu de prendre l’État comme objet d’analyse, ce qui empêche d’avoir une compréhension étendue de ces relations, cette thèse analyse en profondeur des rapports entre, d’une part, le gouvernement et les entreprises chinois, et d’autre part, la société civile et le milieu des affaires avec le gouvernement chinois dans deux pays : le Sénégal et le Gabon. Conséquemment, plutôt que de se limiter à la collecte de données `macro’, cette recherche a procédé à étude de terrain approfondie afin d’établir un rapport entre la présence chinoise (fait structurant) et la réorganisation rapports au sein des régimes politiques étudiés (variable dépendante). Cette thèse procède à une décomposition à la fois des transformations politiques provoquées par les activités économiques chinoises dans ces deux pays d’Afrique, et de l’utilisation politique que les acteurs institutionnels des régimes du Gabon et du Sénégal font de ces apports extérieurs. Notre thèse démontre que la réappropriation de la coopération chinoise par les élites politiques gabonaises et sénégalaises vise le même objectif, qui est la pérennisation du pouvoir. Toutefois, les stratégies des acteurs politiques en vue d’accroître leur pouvoir divergent d’un régime à l’autre. La configuration institutionnelle de chaque pays impose aux acteurs des opportunités et des contraintes différentes selon la nature du régime politique.