L'objectif général de cette thèse est de transformer les déchets ultimes et dangereux contenant des métaux lourds, en matières minérales chimiquement stables. L'augmentation de la production des ordures ménagères (OM) est un problème qui concerne et préoccupe le monde entier. Parmi les différentes méthodes de traitement des déchets municipaux, l'incinération est une technologie qui peut fournir une solution efficace et respectueuse pour l'environnement. Le problème de ce traitement est la production de REFIOM. Les REFIOM peuvent contenir de grandes quantités de composés métalliques toxiques et est considéré comme un déchet dangereux ce qui oblige à les mettre en décharges classées. Trois types de matériaux pour l'immobilisation du plomb et du cadmium ont été étudiés : les vitrocéramiques, les céramiques frittées et les géopolymères. Nous sommes parvenus à synthétiser une base de vitrocéramique à partir de cendres incinérées purs et nous avons diminué sa volatilisation lors de sa production. Des résultats prometteurs ont été obtenus pour la vitrocéramique Ca-Mg-Si-O qui a incorporé durablement une quantité élevée de cadmium dans les structures cristallines et le plomb dans la structure amorphe. La phase cristalline est plus résistante à l'attaque acide en raison de son incorporation dans une matrice vitreuse qui génère une double protection. Ses travaux ouvrent la possibilité de créer cette matrice en ajoutant des oxydes commerciaux aux résidus d'incinération. Nous avons étudié la céramique frittée à base du système Ba-Mg-Ti-O. Nous avons obtenu les trois phases minérales présentées dans la céramique SYNROC (hollandite, pérovskite et rutile) où le cadmium substitue le magnésium tandis que le plomb a occupé le site appartenant au baryum. La céramique frittée est satisfaisante en termes d'immobilisation des métaux lourds avec de bonnes propriétés physiques. Pour produire des géopolymères résistants à partir de REFIOM, il est avantageux d'utiliser un rapport L/S = 1,2 et de les sécher à température ambiante. Il a été observé que le frittage influence le taux de réorganisation structurelle avec l'apparition de la phase sodalite ( Na4Si3Al3O12Cl), qui se compose de tunnels où les métaux lourds peuvent être incorporés. Le plomb et le cadmium restent largement en dessous de la limite des normes TCLP. Le traitement thermique à plus de 500°C augmente la densité de l'échantillon. Lorsque les REFIOM sont mélangés avec d'autres types de déchets tels que des MIOM ou du calcin, il est possible d'augmenter la résistance chimique et mécanique. Nous avons conclu que les trois matrices de stockages étudiées offrent de bonne perspective pour l'immobilisation du plomb et du cadmium / The overall objective of this thesis is to transform ultimate and hazardous waste containing heavy metals, into chemically stable mineral materials. The increasing municipal solid waste (MSW) generation is a problem ranging to global concern. Among various MSW treatment methods, incineration is a technology, which may provide an efficient and environmental friendly solution. Problem of this treatment is the production of fly ash. Fly ash may contain large amounts of toxic metal compounds and is considered as hazardous waste with obligation of final disposal into specialized landfills. Three types of materials for immobilization of lead and cadmium have been investigated: glass ceramics, sintered ceramics and geopolymers. We manage to synthetize a glass-ceramic based purely on the incinerated ashes and to decrease the volatilization during its production. Promising results have been obtained for Ca-Mg-Si-O bearing glass-ceramic with high sustainable incorporation of cadmium into crystalline structures and lead into an amorphous structure. Crystalline structure was evaluated being more resistant against acid attack because of its embedding into a glass matrix that generates a double protection. The future research should be done on possibility obtaining this phase by addition of commercial oxides into fly ash. Sintered ceramic investigated was based on Ba-Mg-Ti-O system. We obtained three mineral phases presented in SYNROC (hollandite, perovskite and rutile) where cadmium substituted the site of magnesium while lead occupied the site belonging to barium. The sintered ceramic is satisfactory in terms of toxic elements incorporation and of chemical and mechanical resistance. For production of resistant geopolymer from fly ashes, it is favorable to use ratio L/S =1.2 and drying at room temperature. It was observed that sintering affects the rate of structural reorganization with apparition of sodalite phase (Na4Si3Al3O12Cl), which consists of tunnels where heavy metals can be incorporated. Lead and cadmium stay mainly below the limit of TCLP standards. The heat treatment over 500°C increases density of the sample. When fly ash mixed with other types of waste such as bottom ash or waste glass powder, it is possible to obtain a more resistant. It was found that all three matrices are a good prospect for a stabilization technique with respect to the major pollutants lead (Pb) and cadmium (Cd)

La prévision des volumes de lixiviat produits par les casiers de stockage de déchets ménagers (CSD) constitue un enjeu important dans la gestion à court terme et à long terme d'un CSD (dimensionnement, gestion du risque pour l'environnement, gestion du coût financier).<br />Nous nous sommes intéressés au bilan hydrique à l'échelle d'un casier de stockage de déchets ménagers pour tenter de quantifier les flux d'eau entre le casier et l'extérieur (pluviométrie, ruissellement et évaporation) et à l'intérieur des déchets. <br />Un casier de décharge a été instrumenté pour suivre l'évolution des termes du bilan hydrique. Cette étude a pour intérêt de présenter une approche relativement complète du cycle de l'eau et d'utiliser la technologie TDR dans les déchets. Les températures ont aussi été mesurées afin d'étudier leur impact sur les écoulements.<br />Cette approche expérimentale a fourni des résultats originaux concernant le comportement thermique des déchets et des gradients de température observés. L'instrumentation en place a permis une quantification de l'infiltration à travers la couverture. Malgré les difficultés de comportement de certaines sondes, plusieurs capteurs TDR ont permis un bon suivi qualitatif des variations de teneur en eau en fond de casier. Une approche, pour calculer l'évaporation des déchets en contact avec l'atmosphère, a été proposée.<br />Une modélisation des transferts couplés d'humidité et de chaleur au sein des centres de stockage de déchets ménagers a donc été développée. Le comportement du modèle thermique s'est révélé très satisfaisant par rapport aux mesures sur site. Le modèle couplé, quant à lui, a permis de reproduire avec fidélité les variations de stock en eau dans la couverture ainsi que la hauteur de lixiviat en fond de puits. L'analyse du modèle a montré l'influence des températures avec notamment l'apparition de barrières thermiques ralentissant le transfert de l'eau vers le fond.

Confrontée à une indéniable crise urbaine, la ville de Saint-Louis du Sénégal a initié en 1996 une nouvelle politique de gouvernance qui mobilise des acteurs au delà de la scène locale, accorde à la commune de nouvelles compétences dans la gestion de son territoire en faisant notamment appel à la participation des habitants . En effet, dans le cadre de la décentralisation l'État du Sénégal encourage les collectivités territoriales à associer tant la société civile que les ONG à la gestion de la cité dans un mode de gouvernance urbaine.<br /> Cette politique publique est interrogée dans le cadre de la gestion des déchets ménagers. Le jeu d'acteurs intervenant dans ce service urbain est mis en évidence grâce à l'étude des " Assises de Saint-Louis ", à l'exploitation d'enquêtes effectuées auprès des habitants de deux quartiers (Diamaguène et Léona) et au sein des GIE (Groupements d'Intérêt Économiques) impliqués dans la collecte et la gestion des ordures ménagères.

Dans l’ensemble de l’Afrique de l’Ouest, la gestion des déchets est un problème prioritaire principalement pour les villes qui accueillent une population toujours plus nombreuse. C’est le cas de la ville d’Abomey-Calavi, qui n’a pas un système organisé de gestion des déchets. Pour permettre une gestion optimisée des déchets, une politique globale basée sur des éléments tangibles et démontrés doit être mise en oeuvre. Il est ainsi primordial d’analyser le problème et ses caractéristiques, de tester différentes solutions envisagées, et d’optimiser les systèmes viables. L’objectif de cette étude est de fournir des pistes de solution pour le traitement des déchets d’Abomey-Calavi. Il s’agit ainsi d’étudier la problématique, depuis la caractérisation des déchets jusqu’à la proposition de solutions appropriées et les conditions de leur mise en oeuvre. Les voies testées dans cette étude sont thermochimiques (Pyrolyse, Combustion et Gazéification). L’hétérogénéité des déchets ne permet pas leur étude en laboratoire (cher et non représentatif), c’est la raison pour laquelle il a été mis en place un déchet modèle constitué de 88% de bois, 7% de Carton et 5% de plastique établi sur la base de la caractérisation typologique des déchets de la ville et des hypothèses chimiques. L’étude de la pyrolyse a été réalisée en deux parties : une première partie concerne la pyrolyse lente en ATG tandis que la deuxième partie s’intéresse à la pyrolyse rapide. Les études en ATG ont révélé que la pyrolyse rapide du DM ne peut s’effectuer qu’à une température supérieure à 500°C. Dans la continuité des résultats obtenus en pyrolyse, une étude de gazéification à l’air a été effectuée sur le bois et le DM à une température de consigne de 800°C dans un réacteur à lit fluidisé dense. Les essais ont permis d’observer que les résultats sur ces deux types de combustibles sont très proches. Un modèle simple a été élaboré pour la production de gaz, de condensables et de charbon pendant la gazéification. L’étude de la combustion du DM dans la chaudière à grilles mobiles du LERMAB montre que la combustion est de meilleure qualité lorsqu’elle a lieu dans un réacteur de puissance élevée. Par rapport au bois, la combustion du mélange combustible (DM) dans la chaudière ne présente pas d’effets négatifs. Ces résultats paraissent très intéressants quant au choix définitif d’une meilleure voie de valorisation des déchets de la ville d’Abomey-Calavi. Enfin, une filière de gestion des DSM de la ville d’Abomey-Calavi est proposée en trois étapes, elle est basée sur un traitement mixte biologique-thermochimique des déchets qui auraient été préalablement et éventuellement partiellement séchés / Generaly in West Africa, the waste management is a priority problem mainly for the cities which welcome a growing population. It is the case of the city of Abomey-Calavi, that has no organized system of waste management. To allow an optimized management of waste, an overall policy based on tangible and demonstrated elements must be implemented. It is so essential to analyze the problem and its characteristics, to test various envisaged solutions, and to optimize the viable systems. The objective of this study is to provied solutions for the waste treatment of Abomey-Calavi. It is so a question of studying the problem, since the characterization of waste until the proposal of appropriate solutions and the conditions of their implementation. The methods tested in this study are based on thermochemical ways (Pyrolysis, Combustion and Gasification). The heterogeneous nature of waste does not allow their study in laboratory (more expensive and not representative). Thus, a model waste (MW: wood 88 %, Cardboard 7 %; Plastic 5 %) was established and based on the typological characterization of the waste of the city and the chemical assumptions. The study of the pyrolysis was realized in two parts. Slow pyrolysis in TGA and fast pyrolysis. TGA shows that the fast pyrolysis of the model waste can be made only at temperatures above 500°C. In the continuity of the results obtained in pyrolysis, a study of air gasification was made on the wood and the model waste at temperature of 800°C in a fluidized bed reactor. The tests allowed to observe that the results on these two types of fuels are very close. A simple model for the production of gas, condensable and of char during the gasification in fluidized bed was developed.The study of the combustion of MW in the boiler of LERMAB shows that the combustion is better when it is made in a reactor of high power. Compared with the results obtained on the wood, the combustion of the combustible mixture (MW) in the boiler does not present negative effects. These results seem very interesting for the choice of a better way of thermochemical treatment of the waste of the city of Abomey-Calavi. Finally, a waste management chain of HSW of the city of Abomey-Calavi is proposed in three parts and based on a mixed biological – thermochemical process preceded by the sorting

Les contraintes techniques et économiques induites par la gestion des lixiviats de déchets ménagers et assimilés (LDMA) pourraient être minimisées en considérant le LDMA non plus comme un déchet mais comme un « co-produit » partiellement valorisable. Parmi la diversité des constituants des LDMA, la matière organique dissoute (MOD) présente 2 intérêts majeurs : une forte charge et des processus de transformations comparables à ceux de la matière organique naturelle (MON). Ce travail de thèse s’attache donc à extraire cette MOD des LDMA selon son caractère hydrophobe et à identifier des axes de valorisation. Seules les fractions de type hydrophobe (HPO*) et transphilique (TPH*), de par leurs caractéristiques et leur réactivité, ont été considérées dans cette étude et 2 voies de valorisation ont été testées : une valorisation énergétique et une valorisation matière par amendement sur un sol en déficit de carbone organique (Corg).La caractérisation des fractions de MOD anthropiques et leur comparaison à des fractions de MON a confirmé l’intérêt majeur de leur valorisation. En effet, elles sont (i) physiquement et chimiquement comparables à la MON, (ii) quantifiables à des concentrations jusqu’à plus de 1000 fois supérieures à la MON permettant ainsi un potentiel d’extraction conséquent en comparaison aux matrices environnementales telles que les eaux de surface, et (iii) plus facilement biodégradables que la MON, tout en ne présentant aucun caractère phytotoxique avéré.Un test BMP optimisé et adapté au LDMA a été développé via un plan d’expérience, puis utilisé pour mettre en évidence l’impact du caractère hydrophobe de la MOD du LDMA sur la digestion anaérobie, et notamment la production de méthane. Selon les résultats obtenus, les molécules organiques de type transphilique favorisent la production de biogaz. De plus, la fraction hydrophile, faiblement aromatique, diminue la teneur en méthane du biogaz, contrairement à la fraction hydrophobe.Enfin, l’amendement de fractions organiques extraites de LDMA présente un réel intérêt dans le cas d’un sol initialement pauvre en Corg. La fraction HPO* permet un apport de Corg plus important comparé à la fraction TPH*, tandis que les composés transphiliques favorisent l’activité biologique du sol.Ce travail de thèse a ainsi mis en évidence l’intérêt d’extraire les fractions hydrophobe (HPO*) et transphilique (TPH*) de la MOD de LDMA afin de les engager dans des processus de valorisation énergétique et agronomique. / The management of municipal solid waste leachates (MSWL) is technically and economically restrictive. It thus should be interesting to consider this effluent no more as a waste but rather as a partially valorizable “co-product”. The dissolved organic matter (DOM) is one of the major components of MSWL and presents a twofold interest: a high load and comparable processes of transformation to those of natural organic matter (NOM).This study thus aimed at extracting the DOM from MWSL according to its hydrophobic character and identifying ways of valorization. Only hydrophobic (HPO*) and transphilic (TPH*) fractions were considered because of their characteristics and reactivity. Two different ways of valorization were investigated: energetic valorization and enrichment of a soil with low content in organic carbon (Corg).The characterization of HPO* and TPH* fractions and their comparison with fractions of NOM confirmed their high valorizable potential. Indeed, they are physically and chemically comparable to NOM, they can be quantified at concentrations up to 1000 times higher than NOM (high extraction potential when compared to environmental matrices such as surface water), and they are more easily biodegradable than NOM without any phytotoxic character.An optimized BMP test was first developed by using an experimental design to adapt the experimental conditions to the digestion of MSWL. It was then applied in different conditions to highlight the impact of the hydrophobic character of the DOM of MSWL on the anaerobic digestion, and mainly on methane production. According to the results, the transphilic-like organic molecules improve the biogas production. Besides, the hydrophilic-like compounds with low aromatic character decrease the methane content of the produced biogas contrary to the hydrophobic fraction.Finally, organic fractions extracted from MSWL were relevant to enrich soil with low content in organic carbon. The HPO* fraction better improves the Corg content when compared to the TPH* fraction whereas transphilic-like molecules enhances the soil biological activity.With the results of this research study, the HPO* and TPH* fractions extracted from a MSWL can thus be considered both to produce biogas and particularly methane and to be amended on soils. Their extraction can thus be economically viable and their treatment no more highly costly.

Les procédés anaérobies de traitement de déchets apparaissent clairement pouvoir répondre à l'enjeu socio-économique actuel que représente la valorisation énergétique de la fraction organique contenue dans les déchets ménagers. En effet, les processus de dégradation anaérobies font intervenir en cascade, différentes réactions et populations de micro-organismes permettant de transformer la matière organique en biogaz riche en méthane. Une bonne connaissance des effets des paramètres opérationnels sur l'orientation des métabolismes s'avère ainsi nécessaire à l'émergence de solutions permettant d'optimiser ces procédés. Ceci est notamment le cas pour la dernière étape, appelée méthanogenèse. Dans ce contexte, l'approche isotopique reposant sur la mesure de la composition isotopique (13C/12C) du méthane et du dioxyde de carbone, devrait pouvoir répondre à cet objectif en permettant l'identification des métabolismes à l'origine de la production du méthane. La transposabilité à l'étude de la digestion anaérobie des déchets de cette approche isotopique déjà utilisée dans les écosystèmes naturels, a tout d'abord été vérifiée expérimentalement. Les effets de certains paramètres opérationnels connus pour avoir un impact fort sur le processus de digestion anaérobie, tels que la température et la concentration en azote ammoniacal, ont ensuite été étudiés. Il a été mis en évidence qu'en condition thermophile, la méthanogenèse acétoclaste observée en condition mésophile, était remplacée par une oxydation syntrophique de l'acétate lors de la digestion anaérobie des déchets ménagers. Des expériences sur acétate ont montré que cet effet sur les voies métaboliques n'était toutefois pas systématique et pourrait ne pas être dû à un effet direct d'une augmentation de la température, mais plutôt à l'accroissement de la concentration en ammoniaque qui en résulte. D'autres expériences ont clairement établi qu'une augmentation de la concentration en azote ammoniacal conduisait également à la mise en place de l'oxydation syntrophique de l'acétate. Le couplage de l'approche isotopique avec des analyses microbiologiques a révélé que cette réaction d'oxydation syntrophique de l'acétate, à haute concentration en azote ammoniacal, pouvait s'établir telle que déjà décrite, par la mise en place d'une relation symbiotique bactéries/archées hydrogénotrophes strictes, mais également de manière différente en impliquant des membres de la famille Methanosarcinaceae qui pourraient réaliser seuls les deux étapes de la réaction (oxydation et méthanogenèse hydrogénotrophe). L'application de l'approche isotopique a également permis de mettre en évidence, lors d'une expérience visant à simuler la recirculation de différents effluents au sein d'une installation de stockage de déchets bioactive, l'influence de la nature de l'effluent sur l'orientation des métabolismes méthanogènes. Enfin, l'influence de la proportion de déchets verts, lors de la co-digestion biodéchets / déchets verts, sur la concentration en ions ammonium libérés ainsi que sur l'orientation du métabolisme en résultant, a été étudiée. Les potentialités d'une utilisation de l'approche isotopique sur site ont également été investiguées au travers d'une campagne de mesures sur une installation de stockage de déchets non dangereux. / Anaerobic waste treatment processes are clearly part of the answer to a current important socio-economic issue in waste management: energy production from the organic fraction of municipal solid waste. The anaerobic digestion of municipal solid waste is a complex process involving numerous reactions and microorganism communities. At the end of the degradation process, some biogas with a particularly high methane content is produced. A detailed knowledge on how operational parameters affect metabolism orientations is required to optimize these treatment processes. This is in particular the case for the last degradation reaction called methanogenesis. In this context, an isotopic approach based on isotopic composition measurements (13C/12C) for methane and carbon dioxide can provide some clues with regard to this objective. Indeed, this methodology enables the determination of the methanogenic pathways by which methane is produced.Transferability of the isotopic approach used for natural ecosystems to the field of anaerobic digestion of municipal solid waste was first experimentally verified. In a second time, the effects of some operational parameters known to strongly impact the anaerobic digestion process, such as temperature and ammonia concentration, were studied. During anaerobic digestion of reconstituted municipal solid waste in thermophilic conditions, it was shown that aceticlastic methanogenesis (occurring in mesophilic conditions) was replaced by a syntrophic acetate oxidation reaction. Additional experiments using acetate as sole substrate were performed and showed that this effect on the metabolic pathways was not systematic. Consequently, it cannot be due to a direct effect of the temperature increase. It could rather be explained by the induced and indirect increase in ammonia concentration. Additional experiments clearly demonstrated that an increase in ammonia concentration led to the establishment of a syntrophic acetate oxidation reaction. The isotopic approach was combined with microbiological analyses and showed that the syntrophic acetate oxidation reaction occurring at high ammonia concentration during acetate incubations could have been performed through a syntrophic relationship between bacteria and strict hydrogenotrophic archaea, as previously described in the literature. Interestingly, the syntrophic acetate oxidation could also have occurred using a different pathway relying on members of the Methanosarcinaceae family putatively able to perform the two steps of the reaction (oxidation and hydrogenotrophic methanogenesis). In addition, the implementation of the isotopic approach during an experiment designed to simulate a landfill bioreactor evidenced the influence of the effluent's nature on the methanogenesis metabolism orientation. The influence of green waste proportion during the co-digestion of biowaste / green waste mixtures on resulting ammonia concentrations and methanogenesis pathways was also studied through dedicated experiments. Finally, the potential of the isotopic approach for landfill-scale application was investigated through a measurement campaign on a landfill site.

La péninsule de Milazzo, au Nord-Est de la Sicile, en Italie, est le site d'implantation d'activités anthropiques potentiellement polluantes. Parmi elles, une raffinerie et une centrale thermoélectrique. Une étude épidémiologique a montré une diminution de la qualité de la santé humaine dans la zone, mais aucune recherche n'a approfondi les raisons de cette observation. Le but de ce travail est de mieux comprendre comment les émissions des activités anthropiques de la péninsule de Milazzo impactent la santé humaine à l'échelle locale ainsi que les écosystèmes. L'approche par l'Analyse du Cycle de Vie a été choisie afin d'étudier les conséquences des émissions provenant des activités anthropiques suivantes: la centrale thermoélectrique, la raffinerie, la circulation automobile, la combustion sauvage de déchets domestiques. Les modèles à l'échelle globale Impact2002+ et ReCiPe2008 furent choisis, ainsi qu'une approche site-spécifique. Afin de réaliser ces calculs à l'échelle site-spécifique, des échantillons de sols et d'eau marine provenant de Milazzo ont été rassemblés et les paramètres locaux spécifiques ont été déduits de leurs analyses. Les résultats à l'échelle globale on montré que la combustion des déchets ménagers et que la centrale thermoélectrique sont les activités anthropiques causant le plus de dommages environnementaux. L'étude site-spécifique appliquée à l'écotoxicité du sol et de l'eau de mer a confirmé l'importance du rôle des émissions de la centrale thermoélectrique dans les dommages sur l'environnement, en particulier sur l'eau de mer. De plus, l'étude site-spécifique a permis de corriger les scores d'impact du sol, montrant l'importance à la fois de la centrale thermoélectrique et de la combustion sauvage de déchets ménagers dans les dommages sur l'environnement. En conclusion, l'étude ACV a globalement montré et expliqué les observations précédentes concernant les dommages à la santé humaine et à l'environnement sur le site d'étude alors que l'étude site-spécifique s'est montrée pertinente pour la zone particulière de Milazzo. / The Milazzo peninsula, North-Eastern Sicily, Italy, is the implantation site of potentially polluting anthropogenic activities. Among them, a refinery and a thermoelectric plant. An epidemiological study has shown a decrease of human health quality in the area, but there was no further research as to the reasons of this observation. The aim of this work is to better understand how the Milazzo peninsula's anthropogenic emissions impact the local human health and ecosystems. The Life Cycle Assessment calculating approach was chosen in order to study the consequences of the emissions resulting from the following local anthropogenic activities: the thermoelectric plant, the refinery, the road traffic, the illegal combustion of domestic waste. The Impact 2002+ and the ReCiPe 2008 global-scale models were chosen, as well as a site-specific approach. In order to conduct this site-specific calculation, Milazzo soils and seawater samples were gathered and the specific local parameters were deduced from their analyses. The global-scale results pointed out the waste combustion emissions and the thermoelectric plant as the main causes of the human health quality decrease, while the thermoelectric plant was pointed out as the anthropogenic activity causing the most environmental damages. The site-specific study applied to the soil and seawater ecotoxicity confirmed the important role of the thermoelectric plant's emissions in the damages upon the environment, especially the seawater. Moreover, the site-specific study also corrected the soil ecotoxic impact scores, showing the importance of both thermoelectric plant and illegal waste combustion contributions to the damaging of the environment. As a conclusion, LCA study as a whole enlightens and explains the previous observations of human health and ecosystem damages in the site of study while the site-specific study proved relevant in the peculiar area of Milazzo.

Cette thèse propose une analyse économique de la gestion des déchets ménagers au Vietnam.Après avoir étudié les différents acteurs et leurs domaines de compétence à l’échellenationale, elle cible plus particulièrement les zones urbaines du pays afin d’identifier la naturedes déchets produits, les modalités de régulation et de financement de leur gestion. Parailleurs, une évaluation des comportements des ménages en faveur de l'amélioration de lagestion des déchets ménagers est proposée à partir d’une évaluation contingente. A partird’une enquête réalisée auprès de 416 ménages dans la ville de Hanoï et de 444 ménages dansla ville d’Ho Chi Minh, l’estimation du consentement à payer (via la méthode d’Heckman)révèle que les ménages sont disposés à payer respectivement environ 0.51 euros et 0.56 eurospar mois par ménage pour une amélioration de la qualité du service d’élimination des déchetsménagers. Les résultats de cette étude empirique sont également mobilisés pour proposer desrecommandations concrètes visant à assurer une plus grande efficacité dans la gestion desdéchets au Vietnam. / This thesis provides an economic analysis of household waste management in Vietnam. Afterstudying the various stakeholders and their fields of competence at the national level, ittargets the urban areas of the country in particular in order to identify the nature of the wasteproduced and the regulation and financing conditions for its management. Furthermore, anassessment of household behavior vis-à-vis the improvement of household waste managementis proposed using a contingent evaluation. Starting from a survey carried out on 416households in the city of Hanoi and 444 households in Ho Chi Minh City, an estimation of thewillingness to pay (using the Heckman method) reveals that households are prepared to payabout 0.51 euros and 0.56 euros per month per household respectively to improve the qualityof service of household waste disposal. The results of this empirical study are also used topropose concrete recommendations aiming to ensure greater efficiency in household wastemanagement in Vietnam.

Les REFIOM (Résidus d'Epuration des Fumées d'Incinération des Ordures Ménagères) issus de l'incération des déchets ménagers contiennent des métaux lourds comme le plomb ou le cadmium et sont en France uniquement stockés en centre d'enfouissement technique de classe 1 pour dangereux, en étant stabilisés par une vitrification. Afin de trouver des solutions pour le stockage ou la valorisation à long terme des REFIOM sans danger pour l'environnement, nous avons ciblé les vitrocéramiques et les céramiques frittées à hautes températures et hautes pressions. Nous avons utilisé des méthodes de la minéralogie physique par l'intermédiaire de synthèses à hautes températures, de synthèses à hautes températures et à hautes pressions en autoclave à chauffage externe, d'observations en microscopie électronique à balayage, de microanalyses chimiques EDX (Energy Dispersive X-Ray spectrometry), d'analyses en microsondes, de caractérisation structurale par diffraction de rayons X et d'expériences de lixiviation dynamique. Nous avons mis au point des protocoles de synthèses et d'analyses. Par ce biais, nous constatons pour les vitrocéramiques que le plomb ou le cadmium sont incorporés dans des cristallites et dans des nouvelles phases cristallines, eux-mêmes englobés dans une matrice vitreuse. Cette voie dite "double barrière" (cristaux + verre) semble prometteuses pour l'immobilisation du plomb et du cadmium (au regard des analyses EDX et des expériences de lixiviation). Pour les céramiques frittées, comme pour les SYNROC (SYNthetic ROCk) synthétisées pour les déchets nucléaires, de nouvelles phases cristallines incorporant Pb et Cd sont observées et seraient a priori résistantes pour le stockage de ces éléments toxiques. Dans ces deux cas de nouveaux matériaux capables d'incorporer massivement du plomb et du cadmium ont été mis en évidence. Des tests de durabilité permettront d'envisager une valorisation éventuelle de tels matériaux / MSWI 5Municipal Solide Waste Incinerator) fly ashes from the incineration of domestic waste contain heavy metals such as lead or cadmium. In France, these fly ashes are only stored under vitrified forms in class-1 type landfills for hazardous waste. In order to find solutions for long-term storage or valorization of the MSWI fly ashes, we studied glass-ceramics and sintered ceramics at high pressures and/or hight temperature. We used methods of mineral physics to : synthetize at high temperature, synthetize at higt temperature and high pressure using autoclaves with external heating system, observe by electron microcopy, make EDX (Energy Dispersive X-Ray spectrometry) chemical microanalysis, make microprobe analysis, structurally characterize and perform leaching test. We established experimental protocols for the synthesis and analysis of produced materials. For glass-ceramics, we observe that lead and cadmium are incorporated inside expected crystallites and new crystal phases, themselves embedded by a glassy matrix. This so-called "double barrier" (crystals + glass) is a promising way towards a substainable of lead and cadmium (after EDX analysis and leaching experiements). For sintered ceramics, as for the SYNROC (SYNthetic ROCk) with nuclear waste, new crystal phases incorporating Pb and Cd are found and might display a high resistant for the storage of these toxic elements. In both cases, new materials incorporating large amounts of lead and cadmium were formed. Durability tests may give new ways for a valorization of such materials

Récemment, la pyro-gazéification de déchets ménagers solides (DMS) a suscité une plus grande attention, en raison de ses bénéfices potentiels en matière d’émissions polluantes et d’efficacité énergique. Afin de développer un système de traitement de ces déchets, durable et intégré, ce manuscrit s’intéresse plus spécifiquement au développement de la technique de pyro-gazéification des DMS, à la fois sur l’aspect technologique (expérimentations) et sur son évaluation globale (modélisation). Pour cette étude, quatre composants principaux représentatifs des DMS (déchet alimentaire, papier, bois et plastique) ont été pyro-gazéifiés dans un lit fluidisé sous atmosphère N2, CO2 ou vapeur d’eau. Les expériences ont été menées avec les composés seuls ou en mélanges afin de comprendre les interactions mises en jeu et leurs impacts sur la qualité du syngas produit. La présence de plastique améliore significativement la quantité et la qualité du syngas (concentration de H2). La qualité du syngas est améliorée plus particulièrement en présence de vapeur d’eau, ou, dans une moindre mesure, en présence de CO2. Les résultats obtenus ont été ensuite intégrés dans un modèle prédictif de pyro-gazéification basé sur un réseau de neurones artificiels (ANN). Ce modèle prédictif s’avère efficace pour prédire les performances de pyro-gazéification des DMS, quelle que soit leur composition (provenance géographique). Pour améliorer la qualité du syngas et abaisser la température du traitement, la gazéification catalytique in-situ, en présence de CaO, a été menée. L’impact du débit de vapeur d’eau, du ratio massique d’oxyde de calcium, ainsi que de la température de réaction a été étudié en regard de la production (quantité et pourcentage molaire dans le gaz) d’hydrogène. La présence de CaO a permis d’abaisser de 100 oC la température de gazéification, à qualité de syngas équivalente. Pour envisager une application industrielle, l’activité du catalyseur a aussi été évaluée du point de vue de sa désactivation et régénération. Ainsi, les températures de carbonatation et de calcination de 650 oC et 800 oC permettent de prévenir la désactivation du catalyseur, tandis que l’hydratation sous vapeur d’eau permet la régénération. Ensuite, une étude a été dédiée à l’évaluation et à l’optimisation de la technologie de pyro-gazéification par la méthode d’analyse de cycle de vie (ACV). Le système de gazéification permet d’améliorer les indicateurs de performances environnementales comparativement à l’incinération conventionnelle. De plus, des systèmes combinant à la fois la transformation des déchets en vecteur énergétique et la mise en œuvre de ce vecteur ont été modélisés. La pyro-gazéification combinée à une turbine à gaz permettrait de maximiser l’efficacité énergétique et de diminuer l’impact environnemental du traitement. Ainsi, les résultats permettent d’optimiser les voies actuelles de valorisation énergétique, et de d’optimiser les techniques de pyro-gazéification. / Due to the potential benefits in achieving lower environmental emissions and higher energy efficiency, municipal solid waste (MSW) pyro-gasification has gained increasing attentions in the last years. To develop such an integrated and sustainable MSW treatment system, this dissertation mainly focuses on developing MSW pyro-gasification technique, including both experimental-based technological investigation and assessment modeling. Four of the most typical MSW components (wood, paper, food waste and plastic) are pyro-gasified in a fluidized bed reactor under N2, steam or CO2 atmosphere. Single-component and multi-components mixture have been investigated to characterize interactions regarding the high-quality syngas production. The presence of plastic in MSW positively impacts the volume of gas produced as well as its H2 content. Steam clearly increased the syngas quality rather than the CO2 atmosphere. The data acquired have been further applied to establish an artificial neural network (ANN)-based pyro-gasification prediction model. Although MSW composition varies significantly due to geographic differences, the model is robust enough to predict MSW pyro-gasification performance with different waste sources. To further enhance syngas properties and reduce gasification temperature as optimization of pyro-gasification process, MSW steam catalytic gasification is studied using calcium oxide (CaO) as an in-situ catalyst. The influence of CaO addition, steam flowrate and reaction temperature on H2-rich gas production is also investigated. The catalytic gasification using CaO allows a decrease of more than 100 oC in the reaction operating temperature in order to reach the same syngas properties, as compared with non-catalyst high-temperature gasification. Besides, the catalyst activity (de-activation and re-generation mechanisms) is also evaluated in order to facilitate an industrial application. 650 oC and 800 oC are proven to be the most suitable temperature for carbonation and calcination respectively, while steam hydration is shown to be an effective CaO re-generation method. Afterwards, a systematic and comprehensive life cycle assessment (LCA) study is conducted. Environmental benefits have been achieved by MSW gasification compared with conventional incineration technology. Besides, pyrolysis and gasification processes coupled with various energy utilization cycles are also modeled, with a gasification-gas turbine cycle system exhibits the highest energy conversion efficiency and lowest environmental burden. The results are applied to optimize the current waste-to-energy route, and to develop better pyro-gasification techniques.