Le biogaz est une source d’énergie renouvelable, dont le potentiel est insuffisamment valorisé à l’heure actuelle. Avant toute valorisation énergétique, des traitements épuratoires coûteux (e.g. adsorption par des charbons actifs imprégnés, CAI) sont nécessaires, limitant la rentabilité économique. Un intérêt vers le développement de procédés de traitement « bon marché » est mis en évidence au travers d’études, la plupart à l’échelle du laboratoire, basées sur l’utilisation de déchets/sous-produits. Nous avons ainsi réalisé une étude de faisabilité d’un procédé d’élimination d’H2S, composé très corrosif et toxique, par des Mâchefers d’Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND). Une unité pilote a été installée sur la plateforme de valorisation de biogaz d’une installation de stockage de déchets non dangereux. Des essais à petite échelle (500 g) ont permis le screening de 6 différents MIDND et l’identification des paramètres influents sur le traitement d’H2S. Le transfert d’échelle (10 kg), ainsi que des conditions opératoires optimisées, ont permis d’obtenir une capacité d’adsorption des MIDND supérieure à 200 gH2S/kgMS, proche de celle de certains adsorbants commerciaux. Ce travail expérimental a été complété par un questionnement scientifique sur les mécanismes de rétention d’H2S. Un panel de techniques analytiques a permis de caractériser la matrice (avant et après traitement), de réaliser les bilans de soufre et d’identifier sa spéciation. Le mécanisme proposé repose majoritairement sur l’oxydation catalytique d’H2S en soufre élémentaire dans un contexte physico-chimique adéquat (humidité, pH, porosité, présence d’O2 et de métaux). L’intérêt économique de la mise en œuvre industrielle du procédé de désulfuration avec des MIDND a été démontré, avec une réduction conséquente des coûts de traitement par rapport à l’utilisation de CAI. Ce travail montre également l’intérêt environnemental d’un tel procédé qui entre parfaitement dans le cadre de l’économie circulaire. / Biogas is a renewable energy source, which potential is still under-evaluated. Before any energy production from biogas, costly purification treatments (e.g. adsorption by impregnated activated carbons, IAC) are necessary, limiting the economic profitability. An increasing interest in the development of "low-cost" treatments based on the use of waste/by-products is shown by several studies, most of all by tests at laboratory scale. Thus, a feasibility study of the use of Municipal Solid Waste Incineration (MSWI) Bottom ash (BA) for the removal of H2S, a very corrosive and toxic compound in biogas, has been carried out in this thesis. An experimental pilot was installed on an energy recovery plant from biogas produced in a landfill (non-hazardous waste). Small-scale trials (500 g) allowed the screening of 6 different BAs and the identification of key parameters of the desulfurization. The transfer to a bigger scale reactor (10 kg), as well as the optimized operating conditions, enabled to obtain an adsorption capacity higher than 200 gH2S/kgdy BA, similar to that of some commercial adsorbents. The on-site experimental study has been completed by a scientific investigation on the mechanisms involved on the H2S retention by BA. Several analytical techniques were used to characterize the material before and after the biogas treatment, to carry out the sulfur mass balances and to identify its chemical speciation. The proposed mechanism relies predominantly on the catalytic oxidation of H2S to elemental sulfur, in an adequate physicochemical context (moisture, pH, porosity, O2 and metal oxides). The economic benefit of an industrial implementation of the desulfurization treatment with MIDND has been demonstrated. The operational costs are reduced compared to a treatment with IAC. The environmental value of such a treatment is also shown and fits perfectly into a circular economy framework.

Ce travail de thèse visait à développer des procédés d'élimination des sulfates permettant la réduction des teneurs en sulfates des DC et des sols gypsifères afin d'améliorer la qualité des déchets et des sols à des fins agricoles ou des applications de recyclage. Le concept de traitement des DC par lixiviation à l'eau a été étudié (colonne de lixiviation). Les sulfates contenus dans les lixiviats sont ensuite éliminés à l'aide d'un traitement chimique ou biologique. L'approche biologique mise en oeuvre dans ce travail a consisté à mettre en oeuvre la réduction biologique des sulfates au sein de bioréacteurs de conception différente (i.e. réacteur UASB, réacteur à lit fluidisé inverse (IFB) ou d'un réacteur anaérobie gas lift). L'efficacité d'élimination des sulfates la plus élevée atteinte par ces trois systèmes varie de 75 à 95%. L'eau traitée provenant du bioréacteur peut alors ensuite être réutilisé dans la colonne de lixiviation. Le traitement chimique des sulfates est une option alternative pour traiter les lixiviats. Plusieurs produits chimiques ont été testés, (chlorure de baryum, nitrate de plomb (II), le chlorure de calcium, le carbonate de calcium, l'oxyde de calcium, et du sable recouvert d'un mélange d'oxydes d'aluminium et de fer). Un rendement de 99,9% d'élimination des sulfates (par précipitation) a été atteint avec le chlorure de baryum et le nitrate de plomb (II).Pour le traitement des DMA et des sols gypseux, cinq types de substrat organique tel que les copeaux de bambou, les boues d'épuration des eaux usées municipales, de l'écorce de riz, de coques de noix de coco broyée et des boues d'épuration des eaux usées d'une ferme porcine ont été testés comme donneurs d'électrons pour la réduction biologique des sulfates. L'efficacité de la réduction des sulfates la plus élevé (84%) a été obtenue en utilisant un mélange d'écorce de riz, de coques de noix de coco broyée et des boues d'épuration des eaux usées d'une ferme porcine comme donneurs d'électrons. Ensuite, ce mélange organique a été utilisé pour le traitement des sols gypsifères. Le sol de la mine de gypse a été mélangé avec le mélange organique en différentes proportions (10, 20, 30 et 40% de sol). Le rendement le plus élevé de 59 % de réduction des sulfates a été atteint dans le mélange de sol qui contient 40 % de matière organique. L'élimination des sulfures présents dans l'effluent des procédés de réduction biologique des sulfates est nécessaire. En effet, les sulfures peuvent causer plusieurs impacts environnementaux ou être ré-oxydé en sulfate si ils sont directement rejetés dans l'environnement. Le traitement électrochimique des effluents est l'une des solutions alternatives pour la récupération du soufre élémentaire à partir des sulfures. Une électrode de graphite a été testée comme électrode permettant l'oxydation électrochimique des sulfures en soufre élémentaire. Une électrode en graphite de grande surface est nécessaire afin d'avoir une résistance électrique la plus faible possible. La vitesse d'oxydation des sulfures la plus élevée est atteinte lors de l'application d'une résistance de 30 Ω à une concentration en sulfure de 250 mg.L-1 / Solid wastes containing sulfate, such as construction and demolition debris (CDD), are an important source of pollution, which can create a lot of environmental problems. It is suggested that these wastes have to be separated from other wastes, especially organic waste, and place it in a specific area of the landfill. This results in the rapid rise of the disposal costs of these gypsum wastes. Although these wastes can be reused as soil amendment or to make building materials, a concern has been raised by regulators regarding the chemical characteristics of the material and the potential risks to human health and the environment due to CDD containing heavy metals and a high sulfate content. Soils containing gypsum, namely gypsiferous soils, also have several problems during agricultural development such as low water retention capacity, shallow depth to a hardpan and vertical crusting. In some mining areas, gypsiferous soil problems occur, coupled with acid mine drainage (AMD) problems which cause a significant environmental threat. Reduction of the sulfate content of these wastes and soils is an option to overcome the above mentioned problems. This study aimed to develop sulfate removal systems to reduce the sulfate content of CDD and gypsiferous soils in order to decrease the amount of solid wastes as well as to improve the quality of wastes and soils for recycling purposes or agricultural applications. The treatment concept leaches the gypsum contained in the CDD by water in a leaching step. The sulfate containing leachate is further treated in biotic or abiotic systems. Biological sulfate reduction systems used in this research were the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, Inverse Fluidized Bed (IFB) Reactor and Gas Lift Anaerobic Membrane Bioreactor (GL-AnMBR). The highest sulfate removal efficiency achieved from these three systems ranges from 75 to 95%. The treated water from the bioreactor can then be reused in the leaching column. Chemical sulfate removal (abiotic system) is an alternative option to treat the CDD leachate. Several chemicals were tested including barium chloride, lead(II) nitrate, calcium chloride, calcium carbonate, calcium oxide, aluminium oxide and iron oxide coated sand. A sulfate removal efficiency of 99.9% was achieved with barium chloride and lead(II) nitrate.For AMD and gypsiferous soils treatment, five types of organic substrate including bamboo chips (BC), municipal wastewater treatment sludge (MWTS), rice husk (RH), coconut husk chip (CHC) and pig farm wastewater treatment sludge (PWTS) were tested as electron donors for biological sulfate reduction treating AMD. The highest sulfate reduction efficiency (84%) was achieved when using the combination of PWTS, RH and CHC as electron donors. Then, this organic mixture was further used for treatment of the gypsiferous soils. The gypsum mine soil (overburden) was mixed with an organic mixture in different amounts including 10, 20, 30 and 40% of soil. The highest sulfate removal efficiency of 59% was achieved in the soil mixture which contained 40% organic material.The removal of sulfide from the effluent of the biological sulfate reduction process is required as sulfide can cause several environmental impacts or be re-oxidized to sulfate if directly discharged to the environment. Electrochemical treatment is one of the alternatives for sulfur recovery from aqueous sulfide. A non-catalyzed graphite electrode was tested as electrode for the electrochemical sulfide oxidation. A high surface area of the graphite electrode is required in order to have less internal resistance as much as possible. The highest sulfide oxidation rate was achieved when using the external resistance at 30 Ω at a sulfide concentration of 250 mg L-1

Le nombre croissant de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) et le renforcement des législations relatives à leur collecte et leur traitement développent l’intérêt porté à la gestion de ces déchets. En Belgique, outre le système conventionnel de collecte-traitement géré par les organismes officiels mis en place par les producteurs d’équipements électroniques afin de se conformer à l’obligation de reprise imposée par l’Europe, d’autres acteurs de collecte et de traitement existent. Parmi eux se retrouvent les entreprises d’économie sociale (ES) actives dans le réemploi et le démantèlement manuel. Si certaines d’entre elles sont impliquées dans la filière conventionnelle, d’autres ont développé leur propre filière de fin de vie des DEEE.Bien que le recyclage et le tri des déchets ne fassent pas partie des secteurs principaux investis par les entreprises d’ES, ils constituent pour elles un domaine important pour trois raisons principales. Premièrement, le secteur du recyclage et de la récupération est une activité historique des entreprises d’ES qui y ont été des pionnières. Deuxièmement, le recyclage, la récupération ainsi que, plus largement, le développement durable et l’économie circulaire sont des secteurs d’activité et des concepts gourmands en main-d’oeuvre qui offrent de ce fait de grandes perspectives en matière de création d’emplois. Le secteur du recyclage et du tri des déchets, ne nécessitant généralement pas une main-d’oeuvre très qualifiée, est donc investi par des entreprises se positionnant dans l’insertion par l’emploi. Troisièmement, les entreprises d’ES poursuivent différents objectifs parmi lesquels se retrouvent la préservation de l’environnement et la favorisation du développement durable. Le recyclage et la récupération y sont incontestablement attachés. Il existe donc un lien inhérent entre les entreprises d’ES et la gestion des déchets. Cette constatation amène à se demander si ces entreprises génèrent des impacts environnementaux spécifiques liés à leur gestion des DEEE.Ce travail s’intéresse plus particulièrement à la gestion de fin de vie de deux types de DEEE :les tours d’ordinateurs de bureau et les panneaux photovoltaïques de première génération. Pour ces deux flux, les différentes filières de collecte et de traitement sont tout d’abord mises en évidence sur la base de données de la littérature et de contact avec des acteurs actifs dans la fin de vie des DEEE. Ensuite, une analyse des flux de matières est réalisée pour déterminer les quantités de DEEE générés en Belgique francophone et leur répartition dans les différentes filières. Enfin, une analyse de cycle de vie permet de déterminer les impacts spécifiques des entreprises d’ES, avec une attention particulière pour l’épuisement des ressources abiotiques.Les résultats obtenus montrent que les entreprises d’ES actives dans la fin de vie des deux flux étudiés, grâce au réemploi et à la récupération plus importante de matériaux permise par le démantèlement manuel, contribuent positivement à l’impact environnemental global de cette fin de vie. En particulier, dans le cas d’étude dédié aux ordinateurs, les bénéfices environnementaux relatifs à l’épuisement des ressources sont près de 30% plus importants dans la filière de l’ES que dans la conventionnelle. Pour une tonne d’ordinateurs traitée, cette différence correspond à des bénéfices équivalents aux émissions de trois européens. L’importance de cette contribution positive est toutefois conditionnée par les quantités captées par les entreprises d’ES et le potentiel de démantèlement qu’offre le DEEE.La comparaison des deux cas d’étude permet de mettre en évidence que l’implication des entreprises d’ES dans la gestion de fin de vie d’un DEEE dépend de critères législatifs et technico-économiques. Sur cette base, des recommandations peuvent être dégagées pour soutenir les entreprises d’ES. Ainsi, les inclure dans la législation relative aux DEEE ou favoriser leur inclusion via l’utilisation d’indicateurs de recyclage effectif et des clauses sociales dans les appels d’offre permettrait à ces entreprises d’occuper une place plus importante dans la gestion des DEEE en Belgique francophone et en améliorerait le bilan environnemental global. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le stockage est la méthode de traitement des déchets non dangereux la plus communément utilisée dans le monde entier car elle est un moyen simple et économique pour leur élimination. Malgré une volonté nationale et européenne pour réduire le stockage de déchets biodégradables, une quantité non négligeable est encore enfouie entrainant la mise en place de modes de gestion spécifique. Autrefois exploitées comme de simples fosses de remplissage, les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) sont aujourd’hui des ouvrages complexes dont l’objectif est de réduire l’impact environnemental et de valoriser énergétiquement le biogaz produit par la biodégradation de la matière organique. Afin d’accélérer les processus de biodégradation un casier de déchets peut être exploité en mode bioréacteur en réinjectant des lixiviats pour augmenter la teneur en eau des déchets. Le défi des années 2000 était de dimensionner et valider les systèmes de réinjection de lixiviat pour garantir une distribution optimale de la teneur en eau dans les massifs de déchets. Aujourd’hui, la question est de de suivre l’évolution de la biodégradation en tous points d’un massif pour notamment comprendre l’effet de ce mode de gestion. Les méthodes géophysiques en plus d’être non-destructives et spatialisantes sont utilisées depuis des années sur les ISDND et pourraient être sensibles à l’évolution de la biodégradation d’un massif de déchets, comme cela a été démontré pour la biodégradation d’autres milieux. Ainsi la problématique de cette thèse est d’évaluer la capacité de certaines méthodes géophysiques pour suivre l’évolution des paramètres bio-physico-chimiques d’un massif de déchets au cours de sa biodégradation. Un premier travail bibliographique a permis d’identifier quatre méthodes électriques parmi les méthodes géophysiques disponibles pour répondre à cette question :• La résistivité électrique• Le potentiel spontané• La polarisation provoquée• La polarisation provoquée spectraleAprès cet état de l’art, le travail de thèse a été séparé en trois parties. La première a été consacrée à la mise en place du suivi de ces quatre méthodes à l’échelle du laboratoire dans des conditions contrôlées, la seconde à analyser le suivi géophysique long terme sur le site industriel de la SAS Les Champs Jouault et la dernière a évaluée les observations à ces deux échelles. Enfin, la conclusion présente le potentiel de la méthode de mesure du potentiel provoquée comme la plus pertinente pour suivre l’évolution de la biodégradation d’un déchet non dangereux au cours du temps et aborde son utilisation dans un cadre industriel. / Storage is the most commonly used waste treatment method in the world because it is a simple and economical way to dispose of solid waste. Despite a national and European desire to reduce the storage of biodegradable waste, a significant amount is still buried, leading to the implementation of specific management methods. Formerly exploited as mere filling pits, MSWL are today complex structures whose objective is to reduce the environmental impact and energetically valorize the biogas produced by the biodegradation of organic matter. In order to accelerate biodegradation processes, a waste cell can be operated in bioreactor mode by reinjecting leachates to increase the water content of the waste. The challenge of the 2000s was to size and validate leachate re-injection systems to ensure optimal distribution of water content in the waste mass. Today, the question is to monitor evolution of the biodegradation in all points of a waste mass in particular to understand the effect of this management mode. Geophysical methods in addition to being non-destructive and spatializing have been used for years on MSWLs and could be sensitive to the evolution of a waste mass biodegradation, as has been demonstrated for the biodegradation of others environments. Thus the problematic of this thesis is to evaluate the capacity of certain geophysical methods to monitor the evolution of the bio-physicochemical parameters of a waste mass during its biodegradation. A first bibliographic work identified four electrical methods among the geophysical methods available to answer this question:• Electrical resistivity• Self potential• Time domain induced polarization• Spectral induced polarizationAfter this state of the art, the thesis work was separated into three parts. The first one was devoted to the implementation of the monitoring of these four methods at the laboratory scale under controlled conditions, the second to analyze the long-term geophysical monitoring at the industrial site of SAS Les Champs Jouault and the last one to evaluate the observations at these two scales. Finally, the conclusion presents the potential of time domain induced polarization method as the most relevant to monitor the evolution of a waste mass biodegradation over time and discusses its use in an industrial setting.

Pour évaluer l'impact environnemental de rejets industriels, des bio-indicateurs sont fréquemment utilisés. Dans le cas des rejets radioactifs aqueux d'une centrale nucléaire, les moules pourraient être de bons bio-indicateurs en raison des grands volumes d'eau qu'elles filtrent. Dans le cadre de ce projet, l'espèce de moules Elliptio complanata a été choisie pour étudier les rejets radioactifs aqueux de la centrale nucléaire Gentilly-2. Puisque cette centrale est de type CANDU et qu'elle rejette principalement du tritium et du carbone-14 dans l'environnement, ce sont ces deux radionucléides qui ont fait l'objet du suivi dans les moules. Pour cette étude, des centaines de moules ont été placées dans le panache des rejets aqueux de la centrale. Deux systèmes ont été utilisés : des cages positionnées à faibles distances de la source du rejet et un aquarium installé au début du rejet. Les concentrations de tritium et de carbone-14 ont été mesurées dans les moules après leur exposition, grâce à différents traitements physiques et chimiques préalables aux dosages. Les résultats des analyses montrent que les moules ayant séjourné dans les eaux de rejet de la centrale sont peu affectées par le tritium et par le carbone-14.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'accès à la nourriture reste un problème crucial en Afrique subsaharienne (ASS). En effet, 24,1 % de sa population souffre de sous-alimentation et la malnutrition touche plus d'un tiers des enfants de moins de cinq ans. Ce problème sera exacerbé, car la population de l'Afrique subsaharienne devrait doubler d'ici 2050. Pour résoudre ce problème, il est impératif d'améliorer considérablement l'accessibilité des fruits et légumes pour la population en réduisant les pertes avant consommation qui se chiffrent à 50 %. Il existe de nombreux domaines où des solutions peuvent être mises en place pour réduire ces pertes. Ces domaines sont : le stockage frigorifique, les méthodes de récolte et les traitements avant stockage, le conditionnement, le transport vers le marché, et la phase de commercialisation. La réduction des pertes alimentaire en ASS nécessite la mise en œuvre de bonnes pratiques dans tous ces domaines. Après analyse, il apparaît que l'emballage devrait susciter davantage d'intérêt en raison de sa relative facilité de mise en œuvre pour supporter d'autres technologies comme la chambre froide. Les produits emballés devraient être transporté dans des camions lourds, en effet, une analyse réalisée dans cette thèse montre que le camion lourd est le véhicule qui génère le moins de pertes et d'émissions de gaz à effet de serre par rapport aux autres véhicules utilisés pour le transport des fruits et légumes en Afrique subsaharienne tels que les camions légers et les motos. L'emballage qui donne les meilleurs résultats en ce qui concerne la réduction des pertes de fruits et légumes est l'emballage plastique. Les boîtes en plastique peuvent prévenir les pertes, mais la technologie pour les traiter ou les recycler après usage n'est pas disponible en Afrique subsaharienne. Le développement des emballages biosourcés, fabriqués à partir de matériaux locaux permettrait de faire face à l'enjeu environnemental que représente le traitement des emballages en plastique en fin de vie. Pour être efficaces en ce qui concerne la réduction des pertes alimentaires et la réduction des émissions de gaz à effet de serre, les emballages biosourcés doivent permettre une réduction des pertes entre 0 et 37 %, et des émissions d'au moins 80 % par rapport à la solution actuellement utilisée en Afrique subsaharienne, qui consiste à utiliser un camion lourd avec des emballages en bois et à traiter les déchets dans une décharge. Une alternative efficace à cette solution consisterait à utiliser des emballages biosourcés avec des camions lourds. Afin d'offrir de meilleurs résultats en ce qui concerne la réduction des pertes et des émissions, il serait mieux d'utiliser les pertes générées lors du transport pour alimenter un biodigesteur. / Access to food remains a crucial problem in sub-Saharan Africa (SSA). Indeed, 24.1% of its population suffers from undernourishment and malnutrition affects more than a third of children under five. This problem will be exacerbated as the population of sub-Saharan Africa is expected to double by 2050. To solve this problem, it is imperative to considerably improve the accessibility of fruits and vegetables for the population by reducing pre-consumption losses which amount to 50%. There are many areas where solutions can be put in place to reduce these losses. These areas are cold storage, harvesting methods and pre-storage treatments, packaging, transport to market, and the marketing phase. Reducing food losses in SSA requires the implementation of good practices in all these areas. After analysis, it appears that the packaging should arouse more interest because of its relative ease of implementation to support other technologies such as the cold room. The packaged products should be transported in heavy trucks, indeed, an analysis carried out in this thesis shows that the heavy truck is the vehicle that generates the least losses and greenhouse gas emissions compared to other vehicles used for the transport of fruits and vegetables in sub-Saharan Africa such as light trucks and motorcycles. The packaging that gives the best results in terms of reducing fruit and vegetable losses is plastic packaging. Plastic boxes can prevent losses, but the technology to treat or recycle them after use is not available in sub-Saharan Africa. The development of biosourced packaging, made from local materials, would make it possible to deal with the environmental challenge represented by the treatment of end-of-life plastic packaging. To be effective in reducing food losses and reducing green house gas emissions, bio-based packaging must allow a reduction of losses between 0 and 37%, and emissions of at least 80% compared to the solution currently used in sub-Saharan Africa, which consists of using a heavy truck with wooden packaging and treating the waste in a landfill. An effective alternative to this solution would be to use biosourced packaging with heavy trucks. To offer better results in terms of reducing losses and emissions, it would be better to use the losses generated during transport to feed a biodigester.

The use of waste materials in construction is among the most attractive options to consume these materials without affecting the environment. Glass is among these types of potential waste materials. In this research, waste glass in powder form, i.e. glass powder (GP) is examined for potential use in enhancing the characteristics of concrete on the basis that it is a pozzolanic material. The experimental and the theoretical components of the work are carried out primarily to prove that glass powder belongs to the "family" of the pozzolanic materials. The chemical and physical properties of the hydrated activated glass powder and the hydrated glass powder cement on the microstructure level have been studied experimentally and theoretically. The work presented in this thesis consists of two main phases. The first phase contains experimental investigations of the reaction of glass powder with calcium hydroxide (CH) and water. In addition, it includes experiments that are aimed at determining the consumption of water and CH with time. The reactivity, degree of hydration, and nature of the pore solution of the glass powder-blended cement pastes and the effect of adding different ratios of glass powder on cement hydration is also investigated. The experiments proved that glass powder has a pozzolanic effect on cement hydration; hence it enhances the chemical and physical properties of cement paste. Based on the experimental test results, it is recommended to use a glass powder-to-cement ratio (GP/C) of 10% as an optimum ratio to achieve the best hydration and best properties of the paste. Two different chemical formulas for the produced GP C-S-H gel due to the pure GP and GP-CH pozzolanic reaction hydration are proposed. For the pure GP hydration, the produced GP C-S-H gel has a calcium-to-silica ratio (C/S) of 0.164, water-to-silica ratio (H/S) of 1.3 and sodium/silica ratio (N/S) of 0.18. However, for the GP-CH hydration, the produced GP C-S-H gel has a C/S ratio of 1.17, H/S ratio of 2.5 and N/S ratio of 0.18. In the second phase of this research, theoretical models are built using a modified version of an existing cement hydration modelling code, "CEMHYD3D", to simulate the chemical reaction of the activated glass powder hydration and glass powder in cement. The modified model, which is referred to as the "MOD-model" is further used to predict the types, compositions and quantities of reaction products. Furthermore, the glass powder hydration data, which is obtained experimentally, is incorporated into the MOD-model to determine the effect of adding glass powder to the paste on the process of cement hydration and resulting paste properties. Comparisons between theoretical and experimental results are made to evaluate the developed models. The MOD-model predictions have been validated using the experimental results, and were further used to investigate various properties of the hydrated glass powder cement paste. These properties include, for example, CH content of the paste, porosity, hydration degree of the glass powder and conventional C-S-H and GP CS- H contents. The results show that the MOD-model is capable of accurately simulating the hydration process of glass powder-blended cement paste and can be used to predict various properties of the hydrating paste.

La gestion des déchets dans les métropoles d'Amérique Latine (déchets solides et eaux usées) s'effectue le plus souvent au détriment des populations les plus vulnérables. Elles ont moins facilement que les autres accès aux services de collecte et elles sont plus fréquemment exposées aux nuisances des déchets collectés dans le reste de la ville. Si ces villes, telles que Lima au Pérou, ont grandement amélioré la gestion de leurs déchets au cours des dernières décennies, les inégalités restent importantes. Elles sont qualifiées d'inégalités « environnementales » concernant la réception de "bien" et de "maux" environnementaux, ou d'inégalités « écologiques » lorsque l'on prend en compte l'empreinte écologique des habitants. Dans tous les cas, ces deux inégalités se renforcent mutuellement en défavorisant bien souvent les mêmes populations. Elles sont interprétables à travers le prisme des transferts de risques et des différentiels de vulnérabilité, qui, s'ils étaient davantage pris en compte, permettraient d'améliorer la gestion des déchets en diminuant les vulnérabilités à différentes échelles et en allant vers plus de durabilité.

Géosynthétiques bentonitiques (GCLs) sont matériaux synthétiques composées par un noyau de bentonite sodique ou calcique, en poudre ou en granulats, liés à un ou plus couches de géosynthétiques (geotextiles ou geomembranes en générale). Les GCLs peuvent être aiguillettes, cousus, liés par adhésive, entre autres. Lorsque le GCL est confinée et hydratée, il présente de bonnes propriétés d'étanchéité pour accomplir la fonction de barrière. Sa performance dépend, généralement de la conductivité hydraulique de la bentonite. Grâce à leur faible perméabilité, les GCLs sont souvent installés au fond ou couverture des Installations de Stockage de déchets (ISD) associés avec l'argile compactée (CCL) ou avec la geomembrane (GM). Des études précédentes ont investigué les facteurs qui affectent la fuite de gaz/liquide au travers les GCLs ou les étanchéités composites. Malgré la nature de la bentonite soit si importante pour la perméabilité des GCLs, il n'y a pas dans la littérature concernant l'influence de la nature de la bentonite dans la fuite de gaz au travers les GCL ou la fuite de liquide au travers les étanchéités composites. C'est pour quoi cette étude s'intéresse. On propose d'étudier également l'effet du procès de manufacture du GCL dans l'écoulement de liquide et transmissivité de l'interface GM-GCL. Deux études sont été menés : (i) investigation de la perméabilité aux gaz des GCL ; (ii) investigation du transfert de liquide au travers des étanchéités composites GM-GCL-CCL du a un endommagement dans la GM. Pour la première étude un équipement proposé récemment, basée sur la méthode de chute de pression a été utilisé pour mesurer la perméabilité aux gaz des GCLs. Trois GCLs cousus à base de bentonites de différentes natures (sodique naturelle, calcique naturelle et calcique activée) ont été testés. Les résultats indiquent que la teneur en eau gravimétrique nécessaire pour atteindre une certaine valeur de perméabilité dépend de la bentonite. Concernant la teneur en eau volumique, pratiquement la même relation a été obtenue, indépendamment de la bentonite. D'autres facteurs ont affecté plus significativement la perméabilité au gaz des GCLs : la dessiccation du au flux de gaz peut causer l'augmentation de la perméabilité et compromettre la performance du GCL comme barrière étanche. La deuxième étude s'est concentré dans l'investigation de l'influence des caractéristiques du GCL sur l'écoulement de liquide au travers une étanchéité composite.GM-GCL-CCL. Quatre types de GCLs avec deux procès de manufacture (aiguilleté ou cousu) et deux natures de bentonite (sodique naturelle ou calcique naturelle) ont été testés. Les résultats indiquent que la nature de la bentonite n'affecte le flux que pendant le régime transitoire. Les valeurs de transmissivité de l'interface GM-GCL ont été calculées par une solution analytique qui a également possibilité des prédictions du débit de fuite au travers des étanchéités composites en configurations typiques du fond des ISD. Les résultats indiquent une faible influence de la nature de la bentonite dans l'écoulement de liquide au travers les étanchéités composites. Au même temps on a note une certaine influence des chemins préférentielles de flux, notamment pendant le régime transitoire.

Ce mémoire présente une étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d'autres systèmes géosynthétiques utilisés en couverture des centres de stockage des déchets. La perméabilité aux gaz a pu être étudiée grâce à la conception d'un équipement et d'une nouvelle méthodologie d'essai permettant la mesure de la perméabilité aux gaz en régime transitoire des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. <br />La caractérisation du frottement d'interface de géosynthétiques a été réalisée à travers l'emploi de l'équipement « plan incliné », adapté aux faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d'interface. Les constats experimentaux conduisent à une discussion sur l'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui utilise ces géosynthétiques pour renforcer l'interface sol-géotextile supposée critique. De plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d'hydratation de la composante bentonite, de l'incidence des cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d'eau au niveau de l'interface, de l'humidification de l'interface et du type de géotextile de contact.