Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Depuis l’avènement des environnements dits turbulents, une réflexion a vu le jour puis s’est développée autour du type de comportement stratégique et de compétences clés à adopter afin d’en limiter les effets négatifs. Cette réflexion a élevé le débat sur les processus d’adaptation en continu des organisations par rapport aux fluctuations exogènes. Ces perturbations peuvent également provenir de facteurs endogènes qui remodèlent les activités et les trajectoires organisationnelles. Les organisations sont alors contraintes à reconfigurer leurs processus pour mieux intégrer les changements. Mieux appréhender les fluctuations amène les organisations à plus d’anticipation, à plus de rapidité d’exécution, à plus de flexibilité et à plus d’apprentissages pour soutenir leurs projets de développement sur la durée. L’ensemble de ces mutations amènent ainsi les décideurs de tous bords à reconsidérer les hommes, les structures et les capacités organisationnelles dans une visée « agile ». L'agilité organisationnelle, entendue comme l’aptitude à se mouvoir promptement et justement dans des environnements incertains nécessite selon nous une investigation qualitative dans une perspective de meilleure compréhension du concept, car l’incomplétude de la littérature évacue les limites d’une notion qui semble figée. Notre investigation explore ainsi les représentations différenciées de la part des acteurs du concept, son opérabilité –complexe- dans les organisations, et vise enfin à élargir l’existant en apportant de nouveaux éléments de compréhension tels que la proximité, l’entrepreneuriat, la redéfinition de l’articulation du triptyque réactivité-flexibilité-proactivité… / Since the beginning of the so-called turbulent environments, thought has appeared and has developed around the type of strategic behaviour and key skills to be adopted in order to limit their negative effects. This thinking process has lifted up the debate to the ongoing adaptation processes of organisations according to exogenous fluctuations. These disturbances can also stem from endogenous factors that remodel activities and organisational paths. Organisations are therefore compelled to rearrange their processes to better integrate changes. A better approach to fluctuations leads organisations to more anticipation, quicker implementation, more flexibility and more learning that will enable them to sustain their development projects in the long run. All these alterations bring decision makers from all spheres of activity to reconsider men, structures and organisational capacities from an “agile” point of view.Organisational agility understood as the ability to move swiftly and rightly within uncertain environments requires according to this research a qualitative examination leading to a better understanding of the concept since it appears from the review of literature that the theoretical object of agility is described as rigid whereas it has its limits. This research thus explores the differentiated representations that the actors of agility make of the concept, its effectiveness, its (complex) functioning inside organisations. Finally, it also aims at enlarging the state-of-the-art by bringing new elements of understanding as proximity, entrepreneurship, redefinition of the triptych articulation: reactivity-flexibility-pro-activity.

Les zéolites, aluminosilicates cristallisés microporeux, sont largement utilisés en raffinage, en pétrochimie et en conversion de la biomasse. En raison du faible diamètre des micropores, limitations diffusionnelles et effets de confinement peuvent favoriser la formation de sous-Produits non désirés. L'introduction de mésopores par désalumination et/ou désilication ("zéolites hiérarchisées") peut diminuer ces phénomènes. Cependant, les mécanismes ces réactions restent méconnus à l'échelle moléculaire. Par calculs quantiques périodiques, au niveau de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et selon une approche hybride QM/QM, nous avons pu mettre en évidence l'importance de l'attaque de la molécule d'eau sur l'atome d'aluminium, qui se fait en anti par rapport au site acide de Brønsted. Des structures d'Al penta ou tetra coordinées ont aussi été suggérées expérimentalement comme précurseurs de la désalumination. Malgré une forte hétérogénéité structurale des sites T, l'élucidation des chemins réactionnels et les énergies d’activation des étapes d’hydrolyse des liaisons Al-O (70-100 kJ/mol) dans les systèmes zéolitiques investigués (MOR, FAU, MFI, CHA) nous a permis d'établir des corrélations du type Brønsted-Evans-Polanyi. Ces corrélations permettent d'estimer et prédire des énergies d'activation par le biais de la thermodynamique, donne ainsi une prédiction aisée des sites T sensibles à la désalumination. Un autre facteur clé pour la compréhension de la désalumination est l'effet de confinement sur l'espèce aluminique extra-Réseau générée (EFAL), exercé par les cavités. Finalement nous avons pu montrer que le chemin réactionnel de désalumination et désilication, consécutif ou simultané, , est thermodynamiquement plus favorable qu'une simple désalumination ce qui est en accord avec les propositions mécanistiques de la littérature sur la genèse de mésopores par démétallation. / Zeolites are crystalline microporous aluminosilicates widely used in refining, petrochemistry and biomass conversion. However, diffusion limitation and confinement effect can promote the formation of undesired products. The introduction of mesopores by dealumination and/or desilication ("hierarchical zeolites") is a possible solution widely used experimentally. Nevertheless, the mechanisms of these demetallation reactions are poorly described at the molecular scale. We determine the mechanisms of the formation of extraframework Al species (EFAL) for zeotypes MOR, FAU, MFI and CHA occurring during the dealumination process, possibly associated with desilication. First-Principles periodic density functional theory (DFT) and hybrid QM/QM calculations have been employed in order to analyze full reaction paths leading to extraframework species and to quantify the activation energies of the determining steps. It has been demonstrated that the initiation of an Al-O(H) bond break takes place via water adsorption on the Al atom in anti-Position to the Brønsted acid site, via a penta- or tetra-Coordinated Al species. Such species are shown to be at the initiation of the Al dislodgement from the zeolitic framework. Despite a strong structural heterogeneity of T sites, we determined Brønsted-Evans-Polanyi (BEP) relationships for the entire dealumination pathway. Moreover, it is shown that not only the initiation and propagation mechanisms are primordial for the understanding of an Al extraction, but also the confinement effect on EFAL species within the zeolites cavities. Finally, from the energy profile of combined dealumination/desilication pathways, we show that it is thermodynamically favoured to extract extraframework Si species (EFSI) in the course of dealumination.

L’oxyde de zirconium est un matériau prometteur pour le stockage des actinides en formation géologique profonde. Pour la sureté de stockage, la stabilité de ces matrices dans les milieux géologiques doit être examinée. Une connaissance approfondie de la solubilité des phases solides de confinement des déchets radioactifs s’avère donc nécessaire. La solubilité de ZrO2 est très faible aux pH neutres (<10-8M), et augmente aux pH acides et alcalins. Cependant, les valeurs de solubilités publiées varient de plus de 6 ordres de grandeurs. L’objectif de ces travaux de thèse est de comprendre les processus ayant lieu, à l’équilibre, à l’interface ZrO2/solution et d’étudier la réactivité de surface de ce matériau en contact avec des solutions aqueuses. La solubilité de ZrO2 monoclinique et cubique a été explorée en approchant l’équilibre depuis les conditions de sous-saturation. Un protocole expérimental robuste a été développé permettant de mesurer, au plus précis possible, les très faibles concentrations de zirconium en solution (limite de quantification [Zr] ~10-11M). Les phases solides ont été caractérisées par BET, XRD, SAXS,HR-TEM and STEM-HAADF avant et après l’atteinte de l’équilibre afin d’étudier la réactivité de surface des matériaux mis en contact avec les solutions aqueuses. En vue de comprendre les mécanismes se déroulant à l’interface aussi bien que la faible solubilité dans les milieux aqueux, l’hydrolyse des liaisons Zr-O-Zr par les molécules d’eau a été étudiée par la méthode DFT en utilisant le code VASP. Cette étude nous a permis de proposer un mécanisme de dissolution dont l’étape limitante, aux pH neutres, est la difficulté de former un complexe activé à l’interface ZrO2/solution. / Zirconium dioxide is a promising ceramic for the specific immobilization of actinides in a geological disposal vault. An appropriate knowledge of the solubility controlling solid phases confining radioactive waste is necessary if one wants to assess the stability of ZrO2 in a disposal environmental conditions. The solubility of zirconium oxide is very low at neutral pH (<10-8M), but increases at highly acidic and alkaline pH. Solubility values may differ by more than 6 orders of magnitude at a given pH, indicating high uncertainties. The objective of this work is to understand processes governing the equilibrium between zirconium oxide and water, and to study the surface reactivity of the material in contact with aqueous solutions. The solubility of monoclinic and of cubic ZrO2 in aqueous solutions were investigated, approaching equilibrium from under-saturated conditions.The low solubility of zirconia makes its measurement a challenging task. A reliable experimental procedure was developed to measure low concentrations of zirconium (limit of quantitation[Zr] ~10-11M). In order to examine the surface reactivity, solid phases were further characterized by BET, XRD, SAXS, HR-TEM and STEM-HAADFbefore and after reaching equilibrium. In order to understand the reaction mechanism taking place at the zirconia/water interface as well as the low solubility in aqueous phase, hydrolysis of Zr-O-Zr bonds by a single and multiple water molecule were studied using the periodic DFT code, with Vienna ab initio simulation package (VASP). This study led to the proposal of a dissolution mechanism whose limiting step, in the neutral pH range, is the difficulty of formation of an activated complex.

La distillation dite « charentaise » est une méthode de distillation discontinue permettant la production d’eaux-de-vie de cognac à partir de vin. La distillation est effectuée dans des alambics en cuivre avec un chauffage à feu nu qui peut être favorable à la génération de composés volatils. Or, les précurseurs et les mécanismes de réactions formant ces composés, pendant la distillation, restent mal connus. La première partie de l’étude consiste à identifier les composés volatils formés au cours de la distillation charentaise. Le bilan matière effectué sur de nombreux composés lors du procédé de distillation a révélé que 2 esters, 3 aldéhydes, 3 terpènes et 12 norisoprénoïdes étaient générés. Par la suite, deux distillations utilisant un mode de chauffe différent (feu nu et vapeur) ont été menées sur un alambic pilote. Le but était d’évaluer l’impact du mode de chauffe sur la génération en composés volatils. L’étude a montré que le mode de chauffe a peu d’effet sur la génération en composés volatils. De plus, les composés formés sont similaires à ceux formés lors de la distillation en alambic traditionnel. Enfin, le troisième axe de l’étude porte sur la caractérisation de l’hydrolyse acide de l’α- terpenyl-O-β-glucopyranoside, précurseur impliqué dans la formation de l’α-terpineol, identifié comme étant généré lors de la distillation charentaise ainsi qu’en alambic pilote. Le suivi de la dégradation dans un réacteur hermétiquement fermé de l’α-terpenyl-O-β-glucopyranoside et dans des conditions représentatives du vin durant la distillation montre l’hydrolyse pour former l’α- terpineol, le trans-terpin et son isomère. Cette étude a révélé que l’hydrolyse du précurseur est favorisée en milieu aqueux et suit une cinétique d’ordre 1 / The « charentaise » distillation is a batch distillation method that allows the production of cognac spirits from wine. The distillation is performed in copper alembics through a direct open flame heating that could favor the formation of volatile compounds. The first part of this study consists in identifying the volatile compounds formed during the distillation of cognac spirits. The mass balance performed on volatile compounds revealed that 2 esters, 3 aldehydes, 3 terpenes and 12 norisoprenoids were generated. Thereafter, two distillations using a different heating mode (direct open flame and steam) were conducted on a small-scale alembic. The goal was to assess the impact of the heating mode on the formation of volatile compounds. The study showed that the mode of heating has little effect on volatile compounds’ generation. Moreover, the compounds formed are similar to the ones during the traditional distillation of cognac spirit. Finally, the third part of the study focuses on the characterization of the acid hydrolysis of α-terpenyl-O-β-glucopyranoside which is the suspected precursor to be involved in the formation of α-terpineol, identified as generated during the charentaise distillation and in small-scale distillations. α-terpenyl-O-β- glucopyranoside was placed in two representative model solutions corresponding to the initial wine and the stillage. Both solutions were exposed to 100 °C in a closed reactor system. Results showed that the hydrolysis of the precurseur formed α- terpineol, trans-terpin and its isomere that seems to be 4-(2-hydroxypropan-2-yl)-1- methylcyclohexan-2-ol). Data also revealed that the hydrolysis of the precursor follows a first order reaction model ant that an aqueous media promotes the formation of trans-terpin.

Les verres nucléaires sont synthétisés par réactions chimiques à haute température entre un précurseur vitreux (fritte de verre) et un déchet calciné (calcinat) dans un procédé de calcination-vitrification. Le déchet est d'abord séché et dénitré (calcination) avant d'être mélangé à la fritte de verre (vitrification). Une succession de processus physico-chimiques d'imprégnation, diffusion, cristallisation et dissolution, est mise en jeu afin d'intégrer les éléments présents dans le calcinat au sein du réseau vitreux. Ces réactions, dépendantes de la composition des précurseurs et des conditions d'élaboration, doivent être complètes afin d'assurer l'homogénéité du verre et garantir son comportement à long terme. Ce travail a pour objectif de déterminer les réactions chimiques entre les précurseurs et de quantifier les cinétiques réactionnelles afin d'identifier in fine les processus responsables de leur limitation. Un système simplifié constitué d'une fritte de verre de type alumino-borosilicate de sodium et d'un calcinat contenant du nitrate de sodium et de l'oxyde d'aluminium (composés majeurs présents dans les calcinats complexes) est complexifié progressivement afin de déterminer l'influence des éléments de faible solubilité, présents initialement dans les solutions de produits de fission à vitrifier. Les cas des oxydes de molybdène et de néodyme sont en particulier étudiés. Les conditions de formation (temps, température) des phases cristallines de type molybdates (sodium, calcium) et aluminates (sodium, néodyme) ainsi que leur domaine de stabilité dans les calcinats sont déterminés. Les cinétiques de dissolution de ces phases dans la fritte de verre sont modélisées. Il est montré que la dissolution du molybdène, mis en évidence sous forme Na2MoO4, est contrôlée d'une part par la solubilité thermodynamique du MoO3 dans le verre, indépendamment de la dissolution des aluminates de sodium. D'autre part, les cinétiques de dissolution de Na2MoO4 et des aluminates présentent un comportement arrhénien avec la température dont les valeurs des énergies d'activation sont proches de celles de la viscosité du verre. Ces travaux décrivent également les mécanismes de formation d'intermédiaires réactionnels à l'origine de la cristallisation de la " yellow phase " (riche en oxydes de molybdène, d'alcalins et d'alcalinoterreux) pouvant se former dans des verres plus complexes. / Nuclear waste glasses are produced by chemical reactions between a solid waste (calcine) and a glassy precursor (glass frit) through a high-temperature vitrification process. The waste is first dried and calcined (to lose water and nitrogen respectively), then mixed with the glass frit. A succession of physicochemical processes of impregnation, diffusion, crystallization and dissolution is involved in order to incorporate the radioactive elements within the glassy network. These reactions, which are dependent on the precursor composition and the synthesis conditions, must be complete to ensure the homogeneity of the glass and to guarantee its long-term behavior. The aim of this work is to determine the chemical reactions between the precursors and to quantify the reaction kinetics in order to identify the processes responsible for their limitation. A simplified system consisting of a sodium-aluminum borosilicate glass frit and a calcine containing sodium nitrate and aluminum oxide (the principal oxides present in complex calcines) is progressively complexified to determine the influence of low solubility elements initially present in the fission product solutions to be vitrified. The cases of molybdenum and neodymium oxides are the focus of attention. The formation conditions (time, temperature) of crystalline molybdates (sodium, calcium) and aluminates (sodium, neodymium) and their range of stability in the calcines are determined. The dissolution kinetics of these phases in the glass frit is modeled. It is shown that the dissolution of molybdenum, as Na2MoO4, is controlled by the thermodynamic solubility of MoO3 in the glass. It is independent of the sodium aluminate dissolution. For both, Na2MoO4 and sodium aluminates, dissolution reactions present an Arrhenian behaviour and the activation energies are close to that of the viscous flow. This work also describes the formation mechanisms of intermediate phases which can lead to the crystallization of the "yellow phase" (enriched in molybdenum, alkali and alkaline-earth oxides) that can form in more complex glasses.

L’émergence de nouveaux matériaux structurés à l’échelle nanométrique, aux propriétés contrôlées, a ouvert de nouvelles perspectives vis-à-vis des matériaux qui nous entourent. C’est notamment le cas des métaux et de leurs alliages et il est crucial d’établir le lien entre leurs propriétés structurales et leurs propriétés chimique et physique pour en permettre une utilisation optimale. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et porte sur la synthèse et la caractérisation en microscopie électronique en transmission de nanoparticules d’alliage bimétallique Au-Cu. En s’appuyant sur le diagramme de phase décrit à l’échelle macroscopique, nous nous sommes particulièrement intéressés aux nanoparticules de compositions nominales Au3Cu, AuCu et AuCu3. Le premier axe de ce travail consiste en l’élaboration de nanoparticules d’alliage Au-Cu. Deux voies de synthèse sont explorées : la voie chimique reposant sur le procédé polyol et la voie physique par ablation par laser pulsé. Le premier mode d’élaboration permet l’obtention de nanoparticules parfaitement cubiques dont la composition est systématiquement riche en Au. Les nanoparticules produites par voie physique présentent en revanche une composition maitrisée et modifiable. D’un point de vue structural, un recuit de ces dernières particules mène à leur mise en ordre chimique et à l’observation de structures L10 et L12. Cependant, nous montrons que cette transition de phase est bloquée dans les nanostructures présentant des défauts structuraux. Enfin, l’évolution du paramètre de maille des nanoparticules synthétisées selon ces deux voies de synthèse, en fonction de leur composition, a été établie et suit exactement la loi de Vegard décrite pour le matériau massif.Dans un second temps, nous avons observé des nanoparticules obtenues par voie physique en microscopie électronique en transmission environnementale, c’est-à-dire dans des conditions proches des environnements d’utilisation habituellement appliqués en catalyse. Les expériences menées en température révèlent que le mécanisme de dissolution de nanoparticules d’Au et d’alliage Au-Cu portées à haute température se fait en deux étapes : il y a fusion des nanoparticules suivi de leur évaporation pour des tailles de nanoparticules centrées autour de 10 nm. Les expériences réalisées en couplant le chauffage des nanoparticules au passage d’un gaz (H2 ou O2), en flux et dans des conditions de pression bien supérieures à celles accessibles jusqu’à maintenant, ont permis d’étudier leur comportement thermodynamique en condition oxydantes et réductrices. Nous avons notamment montré que des cycles d’oxydo-réduction de nanoparticules de taille moyenne supérieure à 20 nm conduisent à un effet Kirkendall menant, de manière réversible, à la formation de nanoparticules creuses (doughnut). Cette thèse interdisciplinaire constitue travail pionnier dans la compréhension du système d’alliage bimétallique Au-Cu à l’échelle nanoscopique / The emergence of new materials, structured at the nanoscale, with controlled properties, has opened new prospects regarding materials around us. In particular for metals and alloys, it seems crucial to connect their structural properties to their chemical and physical properties in order to optimise their use.Within this context, this thesis is focused on the synthesis and the characterisation of Au-Cu bimetallic alloy nanoparticles by transmission electron microscopy. On the basis of the bulk phase diagram, we especially studied particles with nominal compositions Au3Cu, AuCu et AuCu3.The first part of this work is dedicated to the synthesis of nanoparticles in two different ways. The chemical way is based on the polyol process and leads to nanoparticles exhibiting a cubic shape, and a systematically rich Au content. On the other hand, nanoparticles obtained by Pulsed Laser Deposition (PLD), a physical method of synthesis, display a well-controlled and tuneable composition. From a structural point of view, the annealing of the particles leads to chemical order and the stabilisation of L10 and L12 structures. However, we reveal that this phase transition is blocked in nanostructures with crystal defects. Moreover, we establish the evolution of the lattice parameter of the particles as a function of the composition and we demonstrate that, as in the bulk case, it is in agreement with Vegard’s law.In the second part, the nanoparticles synthesised via the physical method are studied using environmental transmission electron microscopy, i.e. in conditions close to those usually applied in catalytic reactors. Experiments performed at high temperature highlight that the dissolution of Au and Au-Cu nanoparticles occurs in a two-step process: fusion occurs first and is followed by evaporation for nanoparticles with a mean diameter of 10 nm.Coupling heating with gas flow (H2 or O2) in higher pressure condition than those usually reached allows us to study the thermodynamic behaviour of the nanoparticles in oxidative or reductive conditions. Most Notably, we show that oxidation-reduction cycles performed on nanoparticles with a diameter larger than 20 nm leads to a Kirkendall effect and the reversible formation of hollow particles (doughnuts).This cross-disciplinary thesis is a pioneering work towards understanding the bimetallic Au-Cu alloy system at atomic scale

Ce manuscrit constitue la synthèse d'efforts visant à évaluer l'impact des composés oxygénés contenus dans des mélanges représentatifs de Biodiesel, sur leur tendance à la production de suie d'une part, et sur les propriétés physico-chimiques et la réactivité des suies d'autre part. Pour ce faire, une production stationnaire de particules de suie par un brûleur académique générant des flammes non-prémélangées a été mise en point. Dans un premier temps, nous avons montré que la teneur ainsi que la structure des additifs oxygénés à base d'ester méthylique affectent la formation de suie dans la flamme. Ainsi, les résultats ont démontré que l'efficacité d'un carburant à réduire la tendance à la production de suie en terme d'indice YSI est de plus en plus importante lorsque le contenu et/ou la longueur de la chaîne aliphatique carbonée de l'ester méthylique augmentent dans le carburant de référence. Dans un second temps, les suies " modèles " récupérées dans la région post-flamme ont été caractérisées puis comparées entre elles ainsi qu'avec une suie Biodiesel " réelle ". Les analyses ont montré que les suies issues des " surrogates " Biodiesel contenant la teneur en ester la plus élevée et la chaîne aliphatique carbonée la plus longue présentaient la distribution de taille la plus étroite, le diamètre des agrégats le plus petit, les teneurs en oxygène et en fraction organique soluble les plus faibles et étaient moins réactives. Enfin, nous avons observé que les suies " modèles " issue du brûleur académique de SANTORO et la suie " réelle " possèdent des propriétés physico-chimiques très proches et une réactivité similaire. / The aim of this work was to evaluate the effect of oxygenated compounds concentration and structure on sooting tendencies of surrogate Diesel and Biodiesel, and to investigate the properties and the oxidative reactivity of soot obtained by their combustion using an atmospheric axi-symmetric co-flow non-premixed flame burner. Results evidenced that ester functions contained in Biodiesel surrogates reduce soot production. This decrease was more pronounced when the concentration of the oxygenated additive investigated was higher. However, it has been determined that YSI decreases when the aliphatic carbon chain of the ester additive is longer. On the other hand, physico-chemical characterizations of the generated model soot revealed that oxygen and soluble organic fraction (SOF) content decreases when the amount of methyl ester based additives increases in the reference fuel. Moreover, the behavior towards oxidation indicated that the Biodiesel-derived soot was less reactive than the Diesel-derived one. Finally, it was noticed from the results obtained from laser granulometry and TPOs that the particle size distribution and the reactivity of model soot collected from the burner are in the same range of size and of maximum oxidation temperature as soot derived from a Diesel engine functioning under specific conditions and with different type of fuel blending.

Ce travail a eu pour objectif d’améliorer notre compréhension des processus de formation et d’évolution des aérosols organiques secondaires (AOS) en étudiant les réactions susceptibles d’expliquer la présence d’espèces « mixtes » organosoufrées observées récemment dans l’aérosol atmosphérique. Les composés organiques volatils et en particulier les monoterpènes ont été identifiés comme étant des précurseurs potentiellement importants d’organosulfates dans l’atmosphère. Cependant, les mécanismes de formation de ces derniers ne sont pas encore bien compris. Seule une étude au niveau moléculaire et ciblée sur une réaction multiphasique unique, peut donner accès à des mécanismes réactionnels détaillés. Ainsi, les réactions entre l’α-pinène et quatre produits d’oxydation associés (α-pinène oxyde, myrténal, isopinocamphéol et pinanediol), avec des particules modèles de sulfate d’ammonium ont été étudiées individuellement dans le but de documenter la formation d’organosulfates. L’effet de l’humidité relative et celui de l’acidité des particules sur ces réactions ont été étudiés. La quantification en ligne des composés organiques volatils a été effectuée à l’aide d’un spectromètre de masse à transfert protonique. L’identification des structures moléculaires des organosulfates, formés en phase particulaire, a été effectuée par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Deux approches complémentaires, impliquant des expériences en réacteur quasi-statique et en chambre de simulation atmosphérique, ont permis de mettre en évidence la formation d’organosulfates mais également de proposer des mécanismes réactionnels pour l’ensemble des composés oxydés étudiés. / This work deals with the formation and aging processes of secondary organic aerosol (SOA). More precisely, the objective was to document organosulfate formation, recently identified in ambient aerosol. Volatile organic compounds (VOCs) such as monoterpenes have been recognized as potentially important precursors of organosulfates in the atmosphere. However, organosulfate formation is not yet well understood. Reliable chemical mechanisms can only be accessible when studying individual reactions at the molecular level. In this work, organosulfate formation was studied for the reactions of α-pinene and associated oxidized species (α-pinene oxide, myrtenal, isopinocampheol and pinanediol) with acidified ammonium sulfate particles. On-line quantification of VOCs was carried out using proton-transfer-reaction mass spectrometry. Identification of products in the particulate phase has been performed using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. Experiments from quasi-static reactor and atmospheric simulation chamber experiments are compared and discussed, allowing to propose chemical mechanisms explaining organosulfate formation for the heterogeneous reactions of interest.

Ce travail vise à étudier l’hydratation et les propriétés des ciments brushitiques à base de wollastonite dans la perspective d’une application au traitement et au conditionnement de déchets radioactifs de faible ou moyenne activité acides et/ou contaminés en strontium. Une étude des processus conduisant à la prise et au durcissement d’un ciment commercial est d’abord menée. L’influence de la composition de la solution de gâchage sur les réactions mises en jeu est ensuite précisée. Enfin, une première évaluation du potentiel de ce matériau pour la décontamination ou l’immobilisation d’effluents aqueux contaminés en strontium est réalisée.Les pâtes de ciment brushitique à base de wollastonite sont préparées à partir de wollastonite broyée et d’une solution d’acide phosphorique concentrée contenant des cations métalliques (Zn2+ et Al3+) ainsi que du borax. La wollastonite réagit selon un processus de dissolution/précipitation qui conduit à la formation de brushite, de silice amorphe et d’un aluminophosphate de calcium et de zinc amorphe dont la structure a été caractérisée par RMN-MAS du 31P et 27Al. La précipitation de brushite est précédée par la formation transitoire de phosphate monocalcique monohydraté. La simulation thermodynamique à l’aide d’un code de spéciation géochimique de la réaction de la wollastonite avec une solution d’acide phosphorique reproduit bien la séquence de précipitation des phases cristallines observée expérimentalement.Il apparaît que la concentration optimale de l’acide phosphorique dans la solution de gâchage est comprise entre 9 et 10 mol.L-1. Le bore retarde la prise du ciment tandis que le zinc l’accélère. L’ajout d’aluminium, qui permet la précipitation massive d’aluminophosphate de calcium amorphe, s’avère nécessaire pour obtenir un matériau avec de bonnes performances mécaniques. Une étude de surfaces de réponses par plan d’expériences, suivie d’une optimisation multicritères, a permis d’identifier un domaine de compositions de solutions de gâchage conduisant à un matériau possédant les propriétés recherchées (en terme de temps de prise, auto-échauffement et résistance mécanique) pour une matrice de conditionnement de déchets.Une étude cristallographique montre par ailleurs que la brushite peut incorporer au moins 30 % (mol/mol) de strontium en substitution du calcium dans sa structure. Des essais de piégeage du strontium par une pâte de ciment broyée, menés en suspension diluée, conduisent à une isotherme de sorption de type S, témoignant de l’existence de plusieurs mécanismes de rétention. Enfin, un essai de lixiviation sur un monolithe contenant du strontium révèle le bon confinement de ce dernier, avec un coefficient de rétention Rd plus de 100 fois supérieur à celui obtenu avec une pâte de ciment Portland. / This work aims at studying the hydration process and the properties of wollastonite-based brushite cements. These binders may indeed offer new prospects for the treatment or conditioning of low- or intermediate- level radioactive wastes characterized by a strong acidity and/or a contamination by strontium. First, a study of the hydration process is carried out with a commercial cement. Then, the influence of the mixing solution composition on the setting and hardening process is determined. Finally, a first assessment of the potential of this material for the decontamination and immobilization of strontium-containing aqueous effluents is performed.Wollastonite-based brushite cement pastes are prepared by mixing ground wollastonite and a phosphoric acid solution containing metallic cations (Al3+ and Zn2+) and borax. Wollastonite reacts through a dissolution/precipitation process, which leads to the formation of brushite, amorphous silica and amorphous zinc and calcium aluminophosphate whose structure has been investigated by 31P and 27Al MAS-NMR. The brushite precipitation is preceded by the transient formation of monophosphate calcium monohydrate. The thermodynamic simulation of the wollastonite reaction with a phosphoric acid solution, using a geochemical speciation code, fairly well reproduces the precipitation sequence of crystalline phases observed experimentally.It appears that the optimum phosphoric acid concentration in the mixing solution is comprised between 9 and 10 mol.L-1. Boron retards the cement setting whereas zinc accelerates it. The addition of aluminium, which leads to the massive precipitation of amorphous calcium aluminophosphate, is proved to be necessary to obtain a material with high mechanical strength. Thanks to response surface methodology and multi-criteria optimization, a composition domain of the mixing solution is pointed out, leading to a material with good properties (in terms of setting time, self-heating and mechanical strength) for waste conditioning.A crystallographic study also shows that brushite is able to incorporate at least 30 % (mol/mol) of strontium in substitution for calcium in its structure. Strontium retention tests by a ground cement paste in diluted suspension lead to a type S sorption isotherm, meaning that several retention mechanisms are involved. Finally, a leaching experiment performed on a cement monolith containing strontium shows that this species is well confined within the cement matrix, with a retention coefficient at least two orders of magnitude higher than that of a Portland cement paste.