Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

Dans la vague de la nouvelle politique gouvernementale entourant le développement durable découlant du processus de consultation sur l'énergie au Québec, le gouvernement créa la Régie de l'énergie et l'Agence de l'efficacité énergétique. L'article 72 de la loi sur la Régie de l'énergie mentionne que les distributeurs d'énergie devront déposer et ce, annuellement, un plan de ressources. Le but de ce mémoire est d'orienter la SCGM (Société en Commandite Gaz Métropolitain) dans la planification, la réalisation et l'évaluation de sa politique en efficacité énergétique. Une analyse de rentabilité économique a été menée pour expliquer le contexte particulier dans lequel la SCGM évolue. Selon notre analyse, étant donné la structure de ses coûts, il n'est pas économiquement viable pour la SCGM d'entreprendre des programmes d'efficacité énergétique qui ont pour unique but de diminuer la consommation des clients afin de faire face à un accroissement futur de la demande en énergie. Cependant, pour des raisons autres qu'économiques, la SCGM aurait avantage à inclure et ce, dans certains de ses programmes commerciaux, un volet en efficacité énergétique. Ceci lui permettrait de développer une politique efficace répondant aux besoins de ses clients.

La photocatalyse sous la lumière solaire est considérée comme une solution prometteuse face aux crises énergétiques et aux enjeux environnementaux. Dans le procédé photocatalytique, un photocatalyseur à base d'un semi-conducteur est l'élément clé pour une réduction efficace du CO₂. Entre autres, le nitrure de carbone graphitique et les points quantiques sont les matériaux les plus étudiés car ils sont faciles à synthétiser, peu coûteux et possèdent des propriétés physico-chimiques exceptionnelles. Un grand nombre de photocatalyseurs nanostructurés à base de g-C₃N₄ et de points quantiques ont été développés et étudiés pour la réduction photocatalytique du CO₂. Cependant, leur performance photocatalytique reste modérée en raison de la recombinaison rapide des charges et de l'absorption insuffisante de la lumière solaire. Cette thèse a utilisé des stratégies simples et nouvelles pour développer trois photocatalyseurs efficaces pour la réduction du CO₂. Les matériaux synthétisés présentent des propriétés structurelles uniques avec une meilleure absorption de la lumière solaire et un taux de séparation des charges plus élevé, contribuant ainsi à une meilleure efficacité photocatalytique. Pour les matériaux à base de g-C₃N₄, nous avons pour la première fois utilisé le nitrure de carbone graphitique avec l'intégration de clusters du cobalt comme cocatalyseur pour la réduction du CO₂ par copolymérisation entre l'urée et un complexe du cobalt comme précurseurs du g-C₃N₄ et du cluster du cobalt, respectivement. L'utilisation de 4,4'-Diamino-2,2'-bipyridine en tant que ligand de coordination du complexe du cobalt est avantageuse. Premièrement, il peut copolymériser avec l'urée au cours du traitement thermique pour la formation du g-C₃N₄, améliorant ainsi l'absorption de la lumière solaire du g-C₃N₄. Deuxièmement, il peut stabiliser le cluster du cobalt et fournir une voie du transfert d'électrons efficace entre g-C₃N₄ et le cobalt, résultant en une meilleure performance photocatalytique. Pour le second matériau, nous avons tenté d'améliorer l'absorption de la lumière solaire du g-C₃N₄ en incorporant des nanoparticules (NPs) plasmoniques du TiN à la surface des nanofeuilles du g-C₃N₄. Avant l'incorporation, la surface des NPs TiN plasmoniques a été greffée avec des groupes amino pour améliorer l'interaction avec l'urée pendant le processus de copolymérisation thermique. Le matériau synthétisé a montré une meilleure absorption de la lumière solaire et une séparation des charges optimisée. En conséquence, ce photocatalyseur a démontré une performance élevée pour la réduction photocatalytique du CO₂ sous l'irradiation solaire. En ce qui concern le troisième matériau des points quantiques, nous avons tenté d'explorer la relation entre les protons localisés près des sites actifs et la performance photocatalytique en utilisant le 3-mercaptopropionate comme « obturateur des protons » aux surfaces des points quantiques du CdS. Les points quantiques du CdS recouverts d'acide 3-mercaptopropionique (MPA) ont été synthétisés par une méthode facile en milieu aqueux. Il a été constaté que l'activité photocatalytique améliorée de ce matétiau pourrait être attribuée à l'interaction coopérative entre les protons localisés et les atomes du Cd à la surface du matériau, qui se comportent comme un résultat de l'interaction des acides Lewis et des bases Lewis, respectivement. / The solar-light driven photocatalysis is considered a promising solution to both energy-shortage and environmental issues. In photocatalysis, a semiconductor-based photocatalyst is key to efficient CO₂ reduction. Among others, graphitic carbon nitride and quantum dots materials are the most investigated because of their easy synthesis, low cost, and outstanding physicochemical properties. Numerous g-C₃N₄ and quantum dots - based nanostructured photocatalysts have been developed and studied for photocatalytic CO₂ reduction. However, their photocatalytic performance is still moderate due to the rapid charge recombination and insufficient solar-light absorption. This thesis employed facile and new strategies to develop three efficient photocatalysts for CO₂ reduction. The synthesized materials exhibit unique structural properties with improved solar-light absorption and increased charge separation rate, thus contributing to photocatalytic efficiency. For the g-C₃N₄ materials, we first employed cobalt cluster embedded graphitic carbon nitride as a cocatalyst for CO₂ reduction by copolymerization between urea and cobalt complex as g-C₃N₄ and cobalt cluster precursors, respectively. Using 4,4'-Diamino-2,2'-bipyridine as a coordinating ligand of the cobalt complex is beneficial. First, it can copolymerize with urea during the thermolysis for the g-C₃N₄ formation, thus improving solar-light absorption of g-C₃N₄. Secondly, it can stabilize the cobalt cluster and provide and efficient electron transfer pathway between g-C₃N₄ and the cobalt cluster, resulting in enhanced photocatalytic performance. In the second material, we attempted to improve the solar-light absorption of g-C₃N₄ by incorporating TiN plasmonic nanoparticles onto the surface of g-C₃N₄ nanosheets. Before the incorporation, the surface of plasmonic TiN nanoparticles is grafted with amino groups to enhance the interaction with urea during the thermal copolymerization process. The synthesized material exhibited enhanced solar-light absorption and improved charge separation. As a result, this photocatalyst demonstrated high performance for photocatalytic CO₂ reduction under solar-light irradiation. Regarding quantum dots material, we attempted to explore the relationship between the localized protons near the active sites and the photocatalytic performance by employing 3-mercaptopropionate as a proton shutter on CdS quantum dot surfaces. A facile aqueous synthesis was utilized to synthesize the water-soluble 3-mercaptopropionic acid (MPA)-capped CdS quantum dots. It was found that the enhanced photocatalytic activity of functional CdS quantum dots could be attributed to the cooperative interaction between localized protons and surface Cd atoms, which behave as a result of the Lewis acid and Lewis base interaction, respectively.

Face à la demande mondiale de techniques de séparation des gaz efficaces ayant un impact minimal sur l'environnement, les technologies de séparation des gaz par membrane ont trouvé leur place sur le marché commercial de la séparation des gaz en tant qu'alternatives peu coûteuses et respectueuses de l'environnement. Le cœur d'une technologie de séparation des gaz par membrane est la membrane elle-même, et une sélection judicieuse de son matériau garantit la haute performance de la membrane pour l'application visée. L'un des matériaux les plus étudiés pour les membranes de séparation des gaz est le polymère. Cependant, comme les membranes polymères pures présentent un comportement compétitif entre perméabilité et sélectivité, les membranes à matrice mixte (MMM) sont apparues comme des candidats prometteurs. Les membranes à matrice mixte combinent une facilité de traitement supérieure, un faible coût et une perméabilité modérée des polymères avec une sélectivité élevée des charges. Le défi le plus important pour obtenir une MMM de haute performance est d'avoir une interface sans défaut entre le polymère et la charge pour éviter les perméabilités non sélectives. Cette thèse a étudié les membranes à matrice mixte de polyimide 6FDA-ODA basées sur différents réseaux organométalliques (MOF), comme un nouveau type de matériaux poreux avec de grandes surfaces spécifiques, des tailles de pores ajustables et des propriétés contrôlables pour des applications de séparation de gaz CO₂/CH₄ et CO₂/N₂. L'utilisation de différentes stratégies efficaces dans les techniques de fabrication des MMM et l'amélioration de la qualité de l'interface charge-polymère ont permis d'améliorer les propriétés des MMM et les performances de séparation des gaz, comme le montrent les mesures de perméation des gaz simples et mixtes, ainsi que les résultats des analyses chimiques, thermiques et mécaniques. Dans l'ensemble, les résultats obtenus ouvrent la voie à un développement plus poussé des membranes polymères pour la séparation des gaz. / As the global demands for efficient gas separation techniques with minimum impact on the environment have been intensively raised, membrane gas separation technologies found their place in the commercial gas separation market as low-cost and environmentally friendly alternatives. The heart of a membrane gas separation technology is the membrane itself, and a wise selection of its material guarantees the membrane’s high performance for the target application. One of the vastly studied materials for gas separation membranes is polymer. However, since neat polymeric membranes show a competitive behavior between permeability and selectivity, mixed matrix membranes (MMM) have emerged as promising candidates. Mixed matrix membranes combine superior processability, low cost and moderate permeability of the polymers with high selectivity of the fillers. The most significant challenge in obtaining a high-performance MMM is to have a defect-free interface between the polymer and the filler to avoid non-selective permeabilities. This thesis studied mixed matrix membranes of 6FDA-ODA polyimide based on various metal-organic frameworks (MOF), as a new type of porous materials with large specific surface areas, adjustable pore size, shape and dimensions, and controllable properties, for CO₂/CH₄ and CO₂/N₂ gas separation applications. Using different effective strategies in MMM fabrication techniques and improving the quality of the filler-polymer interface resulted in improved MMM properties and gas separation performance well supported by single and mixed gas permeation measurements, as well as chemical, thermal and mechanical analyses. Overall, the results obtained open the door for further development of polymer membranes for gas separation.

Dans ce travail, une méthode efficace est présentée pour la production de membranes composites planes à haute performance pour la séparation de gaz en utilisant une quantité limitée de solvant. En particulier, une série de polydiméthylsiloxane/polyéthylène de basse densité (PDMS/LDPE) a été produite en apposant une couche de PDMS active sur un support de LDPE microporeux produit par extrusion continue et lixiviation de sel et immersion dans l'eau chaude. La méthode proposée est simple et de faible coût car elle est basée sur des matériaux peu dispendieux (LDPE et PDMS) et utilise peu de solvant écologique (eau). En vue d'améliorer la performance et les propriétés des membranes composites, des particules de silice fumée traitée avec le triméthylsiloxy (TFS) ont été incorporées dans la couche de PDMS pour produire des membranes nano-composites PDMS-TFS/LDPE. Les membranes ont ensuite été caractérisées en termes de morphologie, de porosité et de distribution de tailles de pores, ainsi que les propriétés thermiques, mécaniques, de sorption et de perméation. Comme les caractéristiques de la membrane dépendent des conditions de mise en oeuvre, la production des membranes composites a été optimisée en fonction de différents revêtements, de la concentration en nanoparticules et de la concentration de la couche de revêtement. Les performances membranaires (perméabilité et sélectivité) ont été étudiées pour différentes conditions opératoires (température et pression) et les résultats ont montré que la membrane nano-composite PDMS-TFS10%/LDPE est appropriée pour différentes applications industrielles dans la séparation d'hydrocarbures supérieurs. / In this work, an efficient method with a limited amount of solvent use is presented to produce high-performance flat sheet composite membranes for gas separation. In particular, a series of polydimethylsiloxane/low-density polyethylene (PDMS/LDPE) membranes were produced by coating an active PDMS layer on a microporous LDPE support via continuous extrusion and salt leaching using immersion in hot water. The proposed method is simple and cost-effective since it is based on inexpensive materials (LDPE and PDMS) and uses a low amount of an environmentally friendly solvent (water). To improve the composite membranes performance and properties, trimethylsiloxy grafted fumed silica (TFS) particles were incorporated into the PDMS layer to produce PDMS-TFS/LDPE nano-composite membranes. The membranes were then characterized in terms of morphology, porosity and pore size distribution, as well as thermal, mechanical, sorption and permeation properties. Since the membrane properties depend on the processing conditions, the composite membranes production was optimized for a different number of coatings, nano-particles loading and coating concentration. Membrane performance (permeability and selectivity) was studied under different operating conditions (temperature and pressure), and the results showed that the PDMSTFS10%/ LDPE nano-composite membrane is highly suitable for different industrial applications of higher hydrocarbon separations.

Face à la demande mondiale de techniques de séparation des gaz efficaces ayant un impact minimal sur l'environnement, les technologies de séparation des gaz par membrane ont trouvé leur place sur le marché commercial de la séparation des gaz en tant qu'alternatives peu coûteuses et respectueuses de l'environnement. Le cœur d'une technologie de séparation des gaz par membrane est la membrane elle-même, et une sélection judicieuse de son matériau garantit la haute performance de la membrane pour l'application visée. L'un des matériaux les plus étudiés pour les membranes de séparation des gaz est le polymère. Cependant, comme les membranes polymères pures présentent un comportement compétitif entre perméabilité et sélectivité, les membranes à matrice mixte (MMM) sont apparues comme des candidats prometteurs. Les membranes à matrice mixte combinent une facilité de traitement supérieure, un faible coût et une perméabilité modérée des polymères avec une sélectivité élevée des charges. Le défi le plus important pour obtenir une MMM de haute performance est d'avoir une interface sans défaut entre le polymère et la charge pour éviter les perméabilités non sélectives. Cette thèse a étudié les membranes à matrice mixte de polyimide 6FDA-ODA basées sur différents réseaux organométalliques (MOF), comme un nouveau type de matériaux poreux avec de grandes surfaces spécifiques, des tailles de pores ajustables et des propriétés contrôlables pour des applications de séparation de gaz CO₂/CH₄ et CO₂/N₂. L'utilisation de différentes stratégies efficaces dans les techniques de fabrication des MMM et l'amélioration de la qualité de l'interface charge-polymère ont permis d'améliorer les propriétés des MMM et les performances de séparation des gaz, comme le montrent les mesures de perméation des gaz simples et mixtes, ainsi que les résultats des analyses chimiques, thermiques et mécaniques. Dans l'ensemble, les résultats obtenus ouvrent la voie à un développement plus poussé des membranes polymères pour la séparation des gaz. / As the global demands for efficient gas separation techniques with minimum impact on the environment have been intensively raised, membrane gas separation technologies found their place in the commercial gas separation market as low-cost and environmentally friendly alternatives. The heart of a membrane gas separation technology is the membrane itself, and a wise selection of its material guarantees the membrane's high performance for the target application. One of the vastly studied materials for gas separation membranes is polymer. However, since neat polymeric membranes show a competitive behavior between permeability and selectivity, mixed matrix membranes (MMM) have emerged as promising candidates. Mixed matrix membranes combine superior processability, low cost and moderate permeability of the polymers with high selectivity of the fillers. The most significant challenge in obtaining a high-performance MMM is to have a defect-free interface between the polymer and the filler to avoid non-selective permeabilities. This thesis studied mixed matrix membranes of 6FDA-ODA polyimide based on various metal-organic frameworks (MOF), as a new type of porous materials with large specific surface areas, adjustable pore size, shape and dimensions, and controllable properties, for CO₂/CH₄ and CO₂/N₂ gas separation applications. Using different effective strategies in MMM fabrication techniques and improving the quality of the filler-polymer interface resulted in improved MMM properties and gas separation performance well supported by single and mixed gas permeation measurements, as well as chemical, thermal and mechanical analyses. Overall, the results obtained open the door for further development of polymer membranes for gas separation.