La combustion en boucle chimique (CLC; Chemical Looping Combustion) est apparue récemment comme une nouvelle technologie prometteuse pour la capture du CO2 dans les centrales électriques à base de combustibles fossiles. Le principe de CLC repose sur l'utilisation de matériaux porteurs d'oxygène dans des cycles d'oxydation-réduction. Dans la CLC il n'y a aucun contact direct entre l'air et le carburant empêchant ainsi la dilution des émissions de CO₂ dans le flux gazeux de N₂ dans l'air. Aucune séparation spécifique de l'oxygène dans l'air ou du CO₂ dans les fumées de combustion n'est requise, ce qui conduit potentiellement à de plus faibles pénalisations énergétiques. La CLC minimise également la formation de NOx parce que le combustible brûle en l'absence d'air et sans flamme. Il est nécessaire de résoudre les défis qui subsistent pour la CLC, en termes des matériaux, les processus, les coûts et les questions environnementales, afin de présenter la CLC comme une technologie industrielle viable. Les porteurs d'oxygène précédemment étudiés ont montré des enjeux tels que la faible capacité de transfert d'oxygène, le taux peu élevé de réduction et d'oxydation, la faible stabilité physico-chimique au cours de plusieurs cycles, la forte tendance au dépôt de coke et à l'agglomération des particules, et des limites thermodynamiques conduisant à la formation des produits de combustion incomplète (CO). Par conséquent, il est nécessaire de développer et de modifier des nouveaux porteurs d'oxygène qui satisfassent aux exigences du procédé de CLC. Cette thèse est focalisée sur le développement des porteurs d'oxygène à base de pérovskite ayant des propriétés souhaitables pour la CLC. Les pérovskites (LaCo0₃ et LaMnO₃) sont préparées par le procédé de broyage réactif ce qui conduit au développement des pérovskites avec des surfaces spécifiques élevées. La technique de réduction à température programmée par H₂ et de désorption à température programmée de l'O₂ révèlent la réductibilité élevée, la quantité importante de α-O₂ (oxygènes de surface) et la forte densité de lacunes anioniques de surface de ces pérovskites et en particulier LaMnO₃. Des tests de réactivité des deux types de porteurs d'oxygène dans un simulateur à lit fluidisé de CREC démontrent que ces matériaux sont très réactifs et stables au cours des cycles de réduction-oxydation. La stabilité structurale et morphologique des porteurs après plusieurs cycles d'oxydoréduction est confirmée par diffraction des rayons X et par microscopie électronique à balayage. L'agglomération des particules se produit dans une certaine mesure dans les deux cas de pérovskites après plusieurs cycles de la CLC. Pour contrôler le frittage des particules dans le processus de CLC, le porteur d'oxygène LaMn₀.₇Fe₀.₃O₃.₁₅@mSiO₂ qui a une structure de noyau de la cogue (core-shell) est préparé et testé en simulateur de CREC. La couche mince de silice mésoporeuse englobant le noyau de pérovskite protège les particules contre le frittage. Comparativement à LaMnO₃.₁₅, LaMn₀.₇Fe₀.₃O₃.₁₅@mSiO₂ présente une réactivité plus élevée en méthane ainsi qu'une meilleure stabilité au cours des cycles répétés de redox. Les résultats de DRX, MEB et MET de l'échantillon utilisé confirment la stabilité structurale et morphologique des pérovskite et des coquilles de silice. La cinétique de réduction de LaMnO₃.₁₅ et LaMn₀.₇Fe₀.₃O₃.₁₅@mSiO₂ dans le simulateur de CREC est établie en utilisant deux modèles cinétiques, le modèle de nucléation et de croissance et aussi le modèle de réduction de coeur non réagi. Le modèle de nucléation et de croissance qui utilise le modèle de Avrami-Erofeev avec le mécanisme de nucléation aléatoire (n = 1) correspond mieux aux données expérimentales que le modèle de coeur de réduction non réagi. Ce travail a déterminé que l'énergie d'activation de la réduction de LaMnO₃ par le méthane (23,8 kJ/mol) est inférieure à celle de LaMn₀.₇Fe₀.₃O₃.₁₅@mSiO₂ (57,6 kJ/mol). Ceci indique la difficulté de la réduction de la phase pérovskite de l'échantillon à coeur-coquille (core-shell). Ceci est également confirmé par les résultats de H₂-RTP.

La catalyse est une des pierres d’assise de la chimie moderne. Elle permet de faire des transformations difficiles d’une manière efficace et sélective, rendant possible des voies de synthèse plus courtes qui permettent ainsi à l’industrie chimique des économies de temps et d’argent. Par conséquent, le développement de la catalyse est d’une grande importance. Dans les dernières décennies, la plupart des efforts ont été orientés vers l’utilisation de métaux de transition de la seconde et troisième rangée, une approche couronnée de succès. Cependant, la maturité de ce sous-domaine et les améliorations des méthodes de caractérisation et de modélisation ont encouragé les chercheurs académiques à explorer le potentiel d’autres éléments du tableau périodique pour la catalyse. Cette thèse explore la catalyse sans métal, ou comme nous aimons l’appeler, la chimie organométallique sans métal. Elle présente des avancées dans le domaine des paires de Lewis frustrées (PLFs), qui utilisent des molécules comportant des fonctions acide de Lewis et base de Lewis pour rendre possible des transformations qui ne le seraient pas en utilisant seulement l’une ou l’autre des fonctions. Le focus particulier du travail est de comprendre et d’exploiter la chimie des PLFs. Par conséquent, nous ne nous sommes pas limités à seulement une sous-classe de PLFs ni à une seule transformation chimique. Les sujets contenus dans la thèse sont diversifiés et incluent la réduction du CO2, la fonctionnalisation de liens C-H, la chimie des liens B-B, la chimie des liens B-S ainsi que des discussions plus fondamentales sur le futur de la catalyse utilisant les PLFs. / Catalysis is one of the cornerstones of modern chemistry. It allows difficult transformations to take place in an efficient and selective manner, making possible the design of shorter synthetic pathways and saving the chemical industry time and money. Thus, the improvement of catalysis is of great importance. In the past decades, most efforts have been oriented toward the use of second and third row transition metals, an approach that has been very successful. However, the maturity of that subfield and the improvement of characterization and modelization techniques have been leading academic researchers in exploring catalysis with other elements of the periodic table. This thesis explores metal-free catalysis, or as we like to call it metal-free organometallic chemistry. It presents advances in frustrated Lewis pair (FLP) chemistry, which uses molecules containing Lewis basic and Lewis acidic functions to access transformations that would not be possible using only one or the other. The focus of the work is mostly on understanding and exploiting FLP chemistry. Thus, we did not limit ourselves to some sub-class of FLP nor to only one transformation. The subjects contained in the thesis are quite diverse and include CO2 reduction, C-H bond functionalization, B-B bond chemistry, B-S bond chemistry as well as more fundamental discussions on future FLP catalysis development.

Afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation des engrais et réduire les répercussions négatives sur l’environnement, l’enrobage des engrais conventionnels à l’aide de nouveaux polymères biodégradables constitue une solution prometteuse. À cet effet, l’objectif de cette étude était d’évaluer cette nouvelle génération d’engrais enrobés à l’aide de nouveaux polymères biodégradables. L’homogénéité entre les particules des engrais enrobés était légèrement inférieure à celle des engrais conventionnels. Les polymères biodégradables étaient relativement solubles dans l’eau et ils ne freinaient pas la libération des éléments minéraux. La cinétique de libération des éléments minéraux dans un substrat tourbeux fut toutefois similaire chez les deux types d’engrais. Deux heures après application, Biodrix Na libéré 34% moins d’urée et N-urée que Ureia, mais la différence s’est estompée après un jour. L’effet des engrais enrobés sur la réduction du lessivage des nitrates et des pertes de N₂O a été évalué en conditions contrôlées. Aminaex et Biodrix N ont réduit le lessivage des nitrates de 41% et 54% par rapport à Ureia et ont retardé le flux maximal de N₂O de 10 jours par rapport à Ureia. Par contre, l’enrobage du phosphore n’a pas réduit son lessivage. Aminaex et Biodrix N ont eu une plus longue période d’émission de N₂O par rapport à Ureia, ce qui a augmenté le niveau du flux cumulé en N₂O après 20 jours pour les deux engrais enrobés par rapport à Ureia. Pour les engrais phosphatés, l’enrobage n’a pas assuré une libération lente, ni n’a réduit le lessivage des éléments minéraux. En conclusion, dans un milieu à température et à teneur en eau contrôlées, l’enrobage des engrais azotés enpolymères biodégradables a ralenti la solubilisation instantanée de l’urée et a permisde réduire le lessivage et les pics d’émissions de N₂O. / In order to improve the efficiency of fertilizer use and reduce the negative impact they have on the environment, the coating of conventional fertilizers with new biodegradable polymers is a promising solution.The objective of this study was to evaluate a new generation of fertilizers coated with novel biodegradable polymers. The homogeneity of coated fertilizer particles was slightly lower than that of conventional fertilizers. Biodegradable polymers are relatively soluble in water and do not inhibit the release of mineral elements. The kinetics of nutrient release in a peat substrate was however similar for both types of fertilizer. Two hours after application, Biodrix N released 34% less urea and N-urea than Ureia, but the difference disappeared after one day. The effect of coated fertilizers on the reduction of nitrate leaching and N₂O losses was evaluated under controlled conditions. Aminaex and Biodrix N reduced nitrate leaching by 41% and 54% compared to Ureia and delayed the peak of N₂O efflux by 10 days. On the other hand, the coating of the phosphorus did not reduce its leaching. Aminaex and Biodrix N had a longer N₂O emission period than Ureia, which increased the cumulative N₂O efflux emissions after 20 days for both coated fertilizers compared to Ureia. In conclusion, undercontrolled conditions, coating nitrogen fertilizers with biodegradable polymers hindered the instantaneous solubilization of urea, decreased nitrate leaching and reduced the peak of N₂O efflux.

Les objectifs principaux de ce travail sont de faire la synthèse et la caractérisation de deux familles de catalyseurs à structure pérovskite de formule générale LaMi.xCuxOi (M = Cr, Ga; 0 < X > 0,4), ainsi que d'en faire l'essai pour la réduction catalytique du monoxyde d'azote (NO) en utilisant du propylène (C3I-L,) comme agent réducteur. Une série d'expériences destinées à déterminer la structure, la surface spécifique, la réductibilité et la quantité d'oxygène à la surface de tous les échantillons essayés ont été réalisées. Les résultats montrent que tous les échantillons utilisés avaient une structure principalement pérovskite et que la surface spécifique était supérieure pour les échantillons préparés ou post-traités en utilisant la méthode de broyage. L'augmentation de la quantité de cuivre dans les deux familles de catalyseurs augmente leur réductibilité ainsi que la quantité d'oxygène adsorbée à la surface. Les résultats catalytiques indiquent que la famille de catalyseurs contenant du chrome présente une activité plus élevée pour la réduction sélective du NO en N2 que leurs équivalents contenant du gallium. L'addition de cuivre dans la structure augmente l'activité catalytique pour la réduction du NO et pour l'oxydation du C3H6. Cependant, la présence d'oxygène dans le courant gazeux a un effet négatif sur la réduction du NO, qui disparaît complètement à une concentration de 0,5 % sur l'échantillon le plus performant, dans notre cas le LaCro.ôCuo^Oj broyé.

La récurrence et l’ampleur des catastrophes naturelles présentent aujourd’hui des enjeux sociétaux majeurs, notamment sous l’angle de l’aménagement du territoire et de la gestion foncière pour réduire le risque inhérent à l’occupation humaine des zones vulnérables. En effet, la région dakaroise au Sénégal connait depuis les années 2000 des inondations saisonnières récurrentes, occasionnant des dommages importants. La ville périphérique de Pikine est la plus touchée. Entre 2005 et 2009, 360 000 personnes ont été touchées directement par les inondations dans la banlieue dakaroise (IAGU, 2009). Ces évènements saisonniers ne cessent d’accroître la vulnérabilité de la population, souvent pauvre, qui n’a d’autres options que d’habiter dans ces zones à risque. La présente étude de cas abordera les questions suivantes : Quels sont les facteurs d’occupation de ces zones à risques? Quelles sont les interrelations entre la gestion foncière et la vulnérabilité aux catastrophes naturelles? Quelles sont les interventions foncières mises en œuvre pour atténuer le risque d’inondation? L’obtention de réponses à ces questions nous permettra de mieux comprendre les caractéristiques foncières de la vulnérabilité, dans le but de proposer une stratégie de gestion du foncier à risque. / The recurrence and Scale of natural disasters have currently significant societal challenges, especially when looked at from the angle of territorial planning and land management for the reduction of the risk inherent to human settlement in vulnerable areas. As a matter of fact, the region of Dakar, Senegal, has been facing recurring seasonal floodings for decades, causing significant damage. Pikine, a town in the suburbs, is the most affected. Between 2005 and 2009 it is estimated that 360,000 people have been directly affected by floodings in that suburban area of Dakar (IAGU, 2009). These seasonal events continue to increase the vulnerability of the population who is often poor and has no option but to live in those areas at risk. This case study will address the following question: What are the factors associated with the settlements in those areas at risk? What are the interrelationships between land management and vulnerability to natural disasters? What land-management-related interventions have been implemented to mitigate the risk of flooding? The answers to these questions will enable us to better understand the land-management-related characteristics of vulnerability.

Afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation des engrais et réduire les répercussions négatives sur l’environnement, l’enrobage des engrais conventionnels à l’aide de nouveaux polymères biodégradables constitue une solution prometteuse. À cet effet, l’objectif de cette étude était d’évaluer cette nouvelle génération d’engrais enrobés à l’aide de nouveaux polymères biodégradables. L’homogénéité entre les particules des engrais enrobés était légèrement inférieure à celle des engrais conventionnels. Les polymères biodégradables étaient relativement solubles dans l’eau et ils ne freinaient pas la libération des éléments minéraux. La cinétique de libération des éléments minéraux dans un substrat tourbeux fut toutefois similaire chez les deux types d’engrais. Deux heures après application, Biodrix Na libéré 34% moins d’urée et N-urée que Ureia, mais la différence s’est estompée après un jour. L’effet des engrais enrobés sur la réduction du lessivage des nitrates et des pertes de N₂O a été évalué en conditions contrôlées. Aminaex et Biodrix N ont réduit le lessivage des nitrates de 41% et 54% par rapport à Ureia et ont retardé le flux maximal de N₂O de 10 jours par rapport à Ureia. Par contre, l’enrobage du phosphore n’a pas réduit son lessivage. Aminaex et Biodrix N ont eu une plus longue période d’émission de N₂O par rapport à Ureia, ce qui a augmenté le niveau du flux cumulé en N₂O après 20 jours pour les deux engrais enrobés par rapport à Ureia. Pour les engrais phosphatés, l’enrobage n’a pas assuré une libération lente, ni n’a réduit le lessivage des éléments minéraux. En conclusion, dans un milieu à température et à teneur en eau contrôlées, l’enrobage des engrais azotés enpolymères biodégradables a ralenti la solubilisation instantanée de l’urée et a permisde réduire le lessivage et les pics d’émissions de N₂O / In order to improve the efficiency of fertilizer use and reduce the negative impact they have on the environment, the coating of conventional fertilizers with new biodegradable polymers is a promising solution.The objective of this study was to evaluate a new generation of fertilizers coated with novel biodegradable polymers. The homogeneity of coated fertilizer particles was slightly lower than that of conventional fertilizers. Biodegradable polymers are relatively soluble in water and do not inhibit the release of mineral elements. The kinetics of nutrient release in a peat substrate was however similar for both types of fertilizer. Two hours after application, Biodrix N released 34% less urea and N-urea than Ureia, but the difference disappeared after one day. The effect of coated fertilizers on the reduction of nitrate leaching and N₂O losses was evaluated under controlled conditions. Aminaex and Biodrix N reduced nitrate leaching by 41% and 54% compared to Ureia and delayed the peak of N₂O efflux by 10 days. On the other hand, the coating of the phosphorus did not reduce its leaching. Aminaex and Biodrix N had a longer N₂O emission period than Ureia, which increased the cumulative N₂O efflux emissions after 20 days for both coated fertilizers compared to Ureia. In conclusion, undercontrolled conditions, coating nitrogen fertilizers with biodegradable polymers hindered the instantaneous solubilization of urea, decreased nitrate leaching and reduced the peak of N₂O efflux.

Cette thèse s’insère dans le cadre d’un projet interdisciplinaire sur les politiques publiques dans le domaine de la réduction de gaz à effet de serre (GES). Elle traite de la dimension politico-économique de la formulation des politiques gouvernementales des provinces canadiennes membres de la Conférence des gouverneurs de la Nouvelle-Angleterre et des premiers ministres de l’Est du Canada (CGNA-PMEC). Cette recherche suggère que les politiques sous-nationales, ou provinciales, étudiées ici sont influencées par la convergence de facteurs liés aux idées, aux intérêts et aux institutions. Dans le contexte des débats touchant la lutte contre les changements climatiques, cette thèse propose d’appliquer un modèle théorique formulé par Barry Rabe, développé sur la base de l’étude des politiques des États américains de Nouvelle-Angleterre. Cette thèse veut apporter une double contribution : effectuer la première opérationnalisation substantielle du modèle de B. Rabe à des cas non-américains et perfectionner son modèle en combinant les domaines de la politique et de l’économie. La thèse tient aussi compte du fait que certains postulats identifiés ne soient pas toujours expressément présentés par Barry Rabe lui-même. / At the origin of this research project, we find a suggestion of B. Rabe, according to which sub-national governments (at least, within the framework of the United States and of Canada) can be considered as central actors in the programs of greenhouse gas (GHG) reduction. This bottom up approach suggests that a lack of serious commitments on behalf of the mentioned national governments can be partially compensated with sub-state level actors. This hesitation at the national level has been effectively compensated with actions realized at the regional level as was the case with the States of the New England, according to B. Rabe. Given that this region of the United States encompasses participants from the Conference of New England Governors and Eastern Canadian Premiers (NEG/ECP), we asked ourselves questions as to the GHG reduction policies of the Canadian part of this regional grouping. More concretely, from this intra-regional comparison, we tried to make a replication of the model of B. Rabe. Inspired by an interdisciplinary approach and by a taking into consideration factors coming from ideas, interests and institutions, this research work is structured as a succession of chapters. After the introductory part, the first chapter (section 2) handles the positioning of the Canadian provinces members of the NEG-ECP, compared with States of the New - England concerning the governments’ policies on the reduction of the GHG. We wanted to determine the framework of these provinces, consider the (possible) presence of political learning (apprenticeship) as well as an analysis of the sectorial dimensions of the action plans. Based pa r t ia l ly on the results of the first chapter , the study of a link between the sectorial composition of the provincial economy and the type of government policy on the GHG reduction represents the foundation of the second chapter (section 3). The presence of natural resources (and/or of maritime resources), the economic diversification as well as the nature of the energy base of the province seem to influence the government policy about climate change. The third chapter (section 4) aims at analyzing the phase of elaboration / formulation of the most recent Quebec’s action plan on GHG. To cast more light on the political path of this plan, various elements are considered: Québec’s historic environmental commitments, the intergovernmental interactions, the presence / absence of coalitions as well as the role of the governmental public servants. And finally, the conclusion evokes possible contributions and limits of the entire process of our research. We also mentioned certain potentially interesting developments concerning the future researches on the subject.

Suite à la ratification par le Canada de traités de réduction des émissions de gaz à effets de serre (GES), différents paliers de gouvernement ont mis en œuvre des politiques visant la réduction des émissions industrielles et liées au transport. Depuis 2013, le Québec, conjointement avec la Californie et l’Ontario, ont mis en place un marché du carbone pour encourager les entreprises à réduire leurs émissions. L’industrie forestière, s’appuyant sur le transport de marchandises, pourrait bénéficier de ce régime en termes de prise de décision sur la planification du transport. Cette étude vise à analyser le potentiel des stratégies de réduction des émissions de carbone et à proposer des suggestions appropriées sur la prise de décision en matière de la planification du transport. Quatre stratégies sont principalement envisagées : la réduction de la vitesse, la conduite écologique, le transport intermodal et les modes de chargement. Combinant les stratégies, des modèles d'optimisation dont l'objectif est de minimiser des coûts sont développés sous les contraintes des émissions. Ces modèles impliquent la planification de la distribution de la gestion de la chaîne d'approvisionnement et des problèmes de tournées de véhicules. Microsoft Excel, OpenSolver, Gurobi et LocalSolver sont principalement utilisés pour la modélisation et l’optimisation. Un front de Pareto est par la suite utilisé pour illustrer la relation entre le coût de transport et les émissions de carbone. Pour démontrer les méthodologies, une étude de cas est présentée en utilisant des données réelles. Il est constaté que l'éco-conduite présente un potentiel de réduction des émissions intéressant dans une gamme réaliste d'augmentation des prix. Le choix des stratégies varie selon les préférences du décideur et la difficulté de mise en œuvre des stratégies. / With the ratification of greenhouse gas (GHG) reduction agreements by Canada, various levels of government implemented policies to reduce transport-related and other industrial emissions. Since 2013, Québec, together with California and Ontario, has established a carbon market to encourage firms to reduce their emissions. The forest industry could benefit from this scheme in terms of improving efficiency and lessening the environmental impact of wood product transport. This study aims to assess the potential of carbon emission reduction strategies and to provide recommendations on improving the logistics of transporting wood-based materials. There are four main strategies considered in this paper; namely low-speed driving, eco-driving, intermodal transportation, and optimizing loading pattern. By combining these strategies, optimization models are developed with the objective of cost minimization under the constraints of emissions. These models involve the distribution planning of supply chain management and routing problems. Microsoft Excel, OpenSolver, Gurobi, and LocalSolver are mainly used for modeling and optimization. Pareto Front is also used to illustrate the relationship between transportation cost and carbon emission. To demonstrate the methodologies, a case study is exhibited using real world data. It is found that eco-driving has considerable potential in reducing emissions under a feasible range of price increases. The selection of strategies is based on the decision makers’ preferences and the difficulty of strategy implementation.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.

Titre de l'écran-titre (visionné le 31 juillet 2023) / Les changements climatiques ainsi que leurs impacts sur l'environnement de la planète, tels que les feux de forêts, la fonte des glaciers et l'augmentation de la température des océans, se font des plus alarmants. Cette crise climatique perdure depuis plusieurs décennies et de nombreuses solutions technologiques ont été développées dans le but d'atténuer le réchauffement de la Terre qui provoque ces catastrophes environnementales. Parmi ces solutions, la valorisation du dioxyde de carbone (CO₂) afin de diminuer les émissions dans l'atmosphère est en tête de file. La réduction de ce gaz est possible grâce à des installations de capture et de séquestration qui réalisent la séparation du CO₂ des mélanges gazeux produits lors de la combustion d'énergies fossiles. Il est alors possible de séquestrer le gaz géologiquement ou de lui donner une nouvelle valeur en le transformant chimiquement en une nouvelle molécule. Ce type de transformation chimique peut être réalisée à l'aide de matériaux réactifs tels que des catalyseurs hétérogènes. Les différentes utilités à la transformation du CO₂ se retrouvent dans les domaines tels que la production d'engrais, de ciment ainsi que de biodiesel. Dans ce travail, nous avons étudié la conversion du CO₂ en de nouvelles molécules, soient des carbonates cycliques (CCs). Cette conversion a été réalisée à partir d'époxydes et à l'aide de matériaux hybrides mésoporeux. Ces matériaux sont faits à partir de silices ordonnées synthétisées en laboratoire et de silices désordonnées commerciales agissant comme catalyseurs de la réaction. La stratégie catalytique mise au point dans cette étude pour produire les carbonates cycliques est l'utilisation d'un support solide de silice mésoporeuse. Afin de rendre le matériau de silice réactif pour produire la conversion du CO₂, le greffage de molécules organiques à sa surface est nécessaire. Dans un premier temps, un catalyseur de sels d'ammonium quaternaire fut greffé de façon covalente et, par la suite, une étape de passivation fut effectuée à la surface de la silice. Ce matériau a permis de catalyser les transformations ciblées dans des conditions plus douces en température et en pression que celles rapportées dans la littérature. La morphologie des matériaux hybrides est également un paramètre important. C'est pourquoi différentes silices, certaines produites en laboratoire et d'autres commerciales, ont été étudiées avec des volumes et des diamètres de pores différents ainsi qu'avec des tailles de particules variées. L'utilisation de silices commerciales est intéressante, car un matériau disponible et moins coûteux pourrait être apte à la commercialisation.