La formation argileuse de Boom, en Belgique, a été choisie comme site d'étude pour l'enfouissement en profondeur des déchets radioactifs de hautes activités. Un important programme de recherche a été entrepris pour appréhender les différentes variations engendrées par le stockage de tels colis: par exemple augmentation de la température et des contraintes physiques. La matière organique (MO) sédimentaire, qui se trouve principalement sous forme de macromolécule insoluble appelée kérogène, est sensible au stress thermique. Il est connu que sous un tel stress les kérogènes donnent naissance à un grand nombre de composés gazeux et liquides. Cette production pourrait avoir des conséquences physico-chimiques importantes, tels des changements locaux de pH et des processus de fracturation. Par ailleurs, certains des composés ainsi formés, en particulier les composés polaires, seraient susceptibles de complexer les radionucléides. L'ensemble de ces phénomènes pourrait ainsi influencer la capacité de confinement de la barrière géologique. Les échantillons étudiés au cours de cette thèse ont été prélevés au niveau du laboratoire souterrain de Mol, situé à 223 m de profondeur. Ils ont été analysés en détail par des méthodes géochimiques (pyrolyse Rock-Eval, analyse élémentaire et microscopies électronique à balayage et à transmission couplées à des analyses EDS), spectroscopiques (IRTF, RMN 13C à l'état solide, Raman) et pyrolytiques ("off-line", "on-line" et en tube scellés, combinées avec des analyses par couplage CG/SM). L'étude d'un échantillon représentatif de la formation a permis d'obtenir la caractérisation à l'échelle moléculaire de cette MO et donc des informations détaillées sur la nature de ses organismes sources, les mécanismes de sa fossilisation et la nature des produits organiques piégés au sein du kérogène. La MO de l'argile de Boom provient principalement de matériel phytoplanctonique, avec une contribution de matériel terrestre et bactérien importante. La dégradation-recondensation a joué un rôle prédominant dans la préservation de cette MO mais la présence de nombreuses molécules oxygénées implique que l'incorporation oxydative est également intervenue dans cette préservation. Enfin divers produits (hydrocarbures, composés polaires oxygénés et azotés) piégés, en quantité significative, au sein de la structure macromoléculaire, sont libérés sous un stress thermique relativement faible. Par ailleurs, sous un stress thermique, la MO libére de nombreuses petites molécules organiques polaires qui peuvent donc jouer un rôle dans la rétention et/ou la migration des radioéléments dans la barrière géologique. - 12 - Résumé L'étude de l'évolution de cette MO sous divers stress thermiques est essentielle dans l'optique du stockage. Pour cela, nous avons tout d'abord examiné un échantillon ayant subi un stress thermique in situ de 80°C pendant cinq ans durant l'expérience CERBERUS. La comparaison du kérogène de cet échantillon avec le kérogène de l'échantillon de référence non chauffé, analysé en première partie du travail, a montré que le stress thermique (80°C/5 ans) n'a pas induit de changement important dans la structure du kérogène. Des expériences de simulation en laboratoire ont été ensuite effectuées par chauffage en tube scellé pour différents couples températures/temps. Des stress thermiques croissants ont ainsi été approximativement simulés, le stress CERBERUS et les stress 100°C/10000 ans et 150°C/1000 ans. Les résultats préliminaires obtenus concernant la nature et l'abondance des produits ainsi formés montrent (i) une production significative de composés gazeux et solubles dès le stress le plus faible (simulant le stress de CERBERUS) et (ii) la prédominance de composés polaires, en particulier les acides carboxyliques, dans les composés solubles formés sous un tel stress.

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Le travail de recherche exposé dans cette thèse, montre dans la premier partie la mise en oeuvre de la méthode d'émulsification pour la préparation de petits agrégats de forme anisotrope monodisperse et de forme géométrique bien définie et on a montré que la maîtrise des paramètres de la formulation permet la sélection et la production d'un maximum d'agrégats de formes données (dimère, trimère, tétramère). On a montré la faisabilité et la possibilité d'assembler tête-tête les différents types d'agrégats de façon organisée et directionnelle, grâce à la fonctionnalisation des têtes des agrégats, avec des fonctions réactives utilisant la force d'adhésion spécifique (couple biotine/streptavidine). En deuxième partie, on a fait intervenir des forces magnétiques pour forcer et accélérer le processus d'assemblage par rapport à des forces spécifiques qui sont basées sur les effets de diffusion ; on a montré la formation de chaînes colloïdales de structure variable avec la mise en évidence des effets de relaxation sur les chaînes, rotation et torsion, qui dépendent de l'intensité de champ appliqué et de la morphologie des particules (Janus avec une partie magnétique, doublets avec un anneau). Enfin, nous avons conçu des doublets asymétriques avec des anneaux magnétiques qui engendrent la formation de chaînes chirales sous forme d'hélice. Et on a mis en évidence l'analogie entre les colloïdes et les macromolécules sur le plan structural par un simple auto-assemblage.

Les tendances actuelles à accroître la consommation énergétique mondiale ont pour effet l'émergence de nouvelles ressources d'énergie. Les Gaz pétroliers liquéfiés (GPL) constituent l'une des ressources modernes des plus intéressantes. L'industrie pétrolière est, cependant, soumise à des exigences d'ordres environnementaux et économiques, imposées par le protocole de Kyoto, quant à la teneur en gaz acides des produit finaux, entre autres les GPL. Du point de vue économique, l'étude des équilibres « liquide-liquide-vapeur » des systèmes hydrocarbures - solution aqueuses d'amines est très importante pour l'optimisation du fonctionnement des procédés de purification aux amines. La partie expérimentale relative aux mesures de solubilités (originales) d'hydrocarbures dans différentes solutions aqueuses d'amine (MDEA et DEA) utilise des appareillages dont les techniques sont basées sur la méthode « statique - analytique » avec analyse d'échantillons par chromatographie en phase gazeuse. La modélisation et le traitement des données obtenues est effectué au moyen de modèles thermodynamiques dont les approches sont basées sur l'utilisation de la loi de Henry pour la phase liquide et une équation d'état pour la phase vapeur, ou d'une équation d'état pour les phases liquide et vapeur. Des algorithmes de calcul basés sur des calculs de types « flash isotherme diphasique » et « flash isotherme triphasique » ont été développés pour la résolution des équilibres thermodynamiques. Les résultats obtenus permettront d'appréhender le comportement de ces systèmes en température et pression dans un but d'amélioration des techniques existantes de traitement des hydrocarbures. Ce travail permettra aussi d'évaluer les pertes d'hydrocarbures voir des amines lors des procédés d'absorption des gaz acides

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The area of "Norra Hamnstaden" in Lidköping has been used for several different industires for more than 100 years and porcelain has been produced there since 1912. The sub-area studied in this thesis has been used as a landfill for industrial waste including waste from the local porcelain factory, Rörstrand. Lead is a common contaminant in ceramic waste since the favorable properties of lead(II) oxide has made it a common component in porcelain glazes. Previous surveys have shown severe contamination with levels of lead up to 20 g/kg in the area, but they have been performed to get an overview. Since there are plans for housing and parks on the site, the risk for future inhabitants needs to be assessed more thoroughly. When the theoretical environmental impact of an element in the soil environment is evaluated, only its total concentration in the fine (<2 mm) fraction of the matrix is considered and the availability is assumed to be 100%. For a better understanding of the environmental impact from the soil in the area, a sequential leaching was performed to reveal the chemical speciation and availability of the elements. Analyses of water soluble elements, inorganic anions and total concentrations were also performed. Since the area contains a large amount of porcelain residues and other industrial waste which do not pass through a 2 mm sieve, the coarse fraction was crushed and analyzed as well. The sampling revealed that the main filling of a part of the area was porcelain and porcelain related waste. The lead contamination was severe at those sampling points where porcelain was found, and remediation is needed in that area. The water leachable lead was up to 521 μg/L or 6.2 mg/kg. The total concentration of lead exceeded the limit value for hazardous waste at five sampling points where it reached 52 g/kg. The sequential leaching showed that the total concentration of lead was a good estimate for its bioavailable concentration. For the risk controlling elements almost 50 % of the results showed a significant statistical difference between the bioavailable and the total concentration. The coarse fraction contained lower lead concentration than the fines and the total concentrations therefore overestimate the risk. Moving the porcelain masses could be the best option for remediation unless it can be motivated to leave them in the area. / Norra Hamnstaden är ett område i Lidköping som under mer än 100 år huserat flertalet olika industrier, bland annat har porslin producerats där sedan 1912. Den del av området som undersökts i denna avhandling har använts för att dumpa industriavfall bland annat från den närliggande porslinsfabriken Rörstrand. Det är vanligt att hitta bly i porslinsavfall då blyoxid har använts i stor utsträckning i glasyr eftersom det har många eftertraktade egenskaper. Området har undersökts tidigare för att få en överblick av eventuella föroreningar och då har blyhalter upp till 20 g/kg hittats. Då det nu finns planer för att bygga bostäder och parker i området måste det undersökas mer grundligt. Då man bedömer ett grundämnes teoretiska påverkan av miljön tar man endast hänsyn till totalhalten i finfraktionen (<2 mm) och antar att dess biotillgänglighet är 100%. För att få en bättre förståelse av grundämnenas påverkan på miljön så gjordes en sekventiell lakning som visar deras speciering och tillgänglighet. Utöver detta utfördes analyser av oorganiska anjoner och grundämnenas lakbarhet i vatten och syra. Eftersom det finns en stor andel porslinskross och annat industriavfall som är större än 2 mm så krossades den grövre fraktionen och analyserades. Under provtagningen konstaterades att porslinskross och annat avfall från porslinstillverkning var den huvudsakliga fyllningen inom en del av området. I det delområdet var blyföroreningen som allvarligast och där finns ett behov av sanering. Halten av vattenlakbart bly var upp till 521 μg/L motsvarande 6.2 mg/kg. Totalkoncentrationen av bly överskred gränsvärdet för farligt avfall i fem prover och nådde som mest upp till 52 g/kg. Den sekventiella lakningen visade att totalhalten av bly fungerade bra för att uppskatta den biotillgängliga halten. För de riskstyrande ämnena så visade nästan hälften av resultaten en statistiskt signifikant skillnad mellan den biotillgängliga och den totala koncentrationen. Den grövre fraktionen visade lägre blyhalter än finfraktionen vilket innebär att totalkoncentrationerna överskattar risken. Det bästa alternativet för sanering vore att flytta på avfallet om det inte kan motiveras att lämna kvar det.