Les étanchéités composites sont utilisées pour limiter la migration des lixiviats à travers les barrières d'installations de stockage de déchets. Leur efficacité est étroitement liée à la géomembrane car cette ci agit comme une barrière primaire contre le transport diffusif et advectif des contaminants. Un point essentiel pour une bonne performance des géomembranes est la bonne qualité des soudures entre les lés de géomembranes ainsi que l'absence de défauts. Dans les barrières d'installations de stockage de déchets, où des géomembranes en polyéthylène haute densité sont le plus couramment utilisées, les soudures sont souvent effectuées par la méthode du double cordon. Une synthèse de la littérature sur le contrôle de la qualité des soudures, a démontré que, sur site, l'étanchéité des soudures est évaluée en termes qualitatifs (critères d'admission/défaillance), malgré leur importance pour assurer la performance adéquate des géomembranes en tant que barrières. D'autre part, une synthèse des études sur les défauts dans les géomembranes a démontré que leur densité est comprise en moyenne entre 0,7 à 15,3 par hectare dans les barrières d'installations de stockage de déchets. Les défauts représentent des passages préférentiels d'écoulement pour les lixiviats. Plusieurs auteurs ont développé des solutions analytiques et des équations empiriques pour prévoir l'écoulement au travers des étanchéités composites dus à des défauts dans la géomembrane. La validité de ces équations pour les étanchéités composites comportant une géomembrane associée à un géosynthétique bentonitique (GSB) placé sur une couche d'argile compactée (CCL) n'a jamais été étudiée, du point de vue expérimental. Une méthode d'essai a été élaborée pour évaluer la qualité des soudures effectuées par la méthode du double cordon, ici désignée comme "essais de perméabilité au gaz sur poche". Cet méthode d'essai consiste à pressuriser le conduit d'air résultant de l'élaboration du double cordon avec un gaz jusqu'à une pression spécifique et mesurer la réduction de la pression au cours du temps. A partir de la réduction de la pression on peut estimer les coefficients de perméation au gaz, en régime permanent, ainsi que la constante de temps, en régime transitoire. Des essais ont été effectués à la fois au laboratoire, et en extérieur avec des soudures exposées, pour étudier l'adéquation de cet essai à l'évaluation de la qualité des soudures sur site. Les résultats obtenus suggèrent qu'il est possible d'évaluer la qualité des soudures de géomembrane à partir d'un essai non-destructif effectué sur site moyennant la détermination de la constante de temps. Des essais à trois échelles différentes ont été réalisés avec des étanchéités composites comportant une géomembrane avec un trou circulaire surmontant un GSB pour étudier le problème de la migration des liquides au travers des défauts dans la géomembrane. Les débits à l'interface entre la géomembrane et le GSB ont été mesurés et la transmissivité de l'interface correspondante a été estimée. Une étude paramétrique a été effectuée pour évaluer l'influence de la pré-hydratation du GSB, de la charge hydraulique et de la contrainte mécanique appliquées sur l'étanchéité composite, ainsi que pour évaluer la viabilité de l'extrapolation des résultats obtenus dans des essais à petite échelle aux conditions de terrain. On a observé que la transmissivité ne semble pas être affectée par la pré hydratation des GSB quand des contraintes de confinement réduites ont été utilisées. La transmissivité ne semble pas non plus être influencée par l'augmentation de la contrainte de confinement quand on utilise des GSB, qui n'ont pas été préalablement hydratés. Finalement, la transmissivité ne semble pas être significativement affectée par l'augmentation de la charge hydraulique. Les résultats suggèrent aussi que les prévisions relatives aux débits au travers des étanchéités composites liés à l'existence de défauts dans la géomembrane, et basées sur les valeurs de transmissivité obtenues dans des essais à petite échelle représentent la limite supérieure des débits pouvant être observés. Finalement, à partir des valeurs de transmissivité obtenues dans cette étude, on a développé des équations empiriques pour prévoir le débit au travers des étanchéités composites comportant une géomembrane, un GSB et une CCL. Les débits calculés en utilisant les nouvelles équations proposées sont plus proches des résultats de mesure que les équations empiriques existantes. Ces nouvelles équations empiriques représentent donc pour l'ingénieur un outil validé par l'expérimentation de prévision des débits à travers les étanchéités composites.

L'utilisation de membranes pour la séparation/purification de mélanges de gaz permet d'envisager la mise en œuvre de procédés continus et faiblement énergivores. Les performances des membranes étant directement reliées à la méthode utilisée pour leur synthèse/modification, une nouvelle génération de membranes est attendue à partir de la méthode originale de dépôt « dynamique » développée et mise au point dans ce travail, en milieu CO2 supercritique (CO2SC). Les propriétés des fluides supercritiques, intermédiaires entre celles d'un liquide et d'un gaz (densité et diffusivité élevées, viscosité faible), laissent en effet présager la formation de microstructures originales. Les précurseurs sont solubilisés dans le CO2 sous pression puis transportés jusqu'au support membranaire. Cette méthode a été explorée pour : i) la synthèse directe de membranes à base de silice sur des supports macroporeux et ii) la modification de membranes zéolithiques MFI par des alcoxydes (MDES, TEOS) ou par des oligomères fluorés. Dans le premier cas, l'étude des paramètres de dépôt montre que la maîtrise des phénomènes chimiques de la transition sol-gel (contrôlés principalement par la température) dicte la microstructure du matériau final, au travers du degré de condensation/réticulation des clusters déposés. La modification des membranes zéolithiques MFI par un alcoxyde permet de doubler la permsélectivité He/SF6 initiale, sans forte baisse de perméance (Π(He)~10-6 mol.Pa-1.s-1.m-2). Dans ce cas, la force, la nature et la disponibilité des sites acides de la charpente MFI sont des critères clés pour la fixation de l'alcoxyde. Les membranes MFI modifiées par un oligomère fluoré sont imperméables au SF6 et la permsélectivé He/N2 peut atteindre une valeur de 136 à 25°C (Π(He)~10-8 mol.Pa-1.s-1.m-2). Cette nouvelle méthode dynamique de dépôt/modification développée dans ce travail apparaît comme une approche très versatile qui permet de contrôler la structure du matériau déposé en ajustant les paramètres du procédé. / Using membranes for the separation/purification of gas mixtures makes possible the implementation of continuous processes with low energy consumption. Membrane performance being directly related to their synthesis/modification method, a new membrane generation is expected from the original "dynamic" deposition method which has been designed and developed in this work, in supercritical CO2 (scCO2) media. Indeed, the properties of supercritical fluids are intermediate between those of liquids and gases (high density and diffusivity, low viscosity), original membrane microstructures are expected to be derived from this process. The selected precursors are solubilized in compressed CO2 and then transported to the membrane support. This method has been explored for both: i) the synthesis of silica-based membranes on macroporous supports and ii) the modification of MFI zeolite membranes by either alkoxides (MDES, TEOS) or fluorinated oligomers. In the first case, an investigation of the deposition parameters demonstates that the sol-gel chemistry (controlled mainly by temperature) masters the final material microstructure, through the degree of condensation/crosslinking of the deposited clusters. Modification of MFI zeolite membranes with alkoxides can double their initial He/SF6 permselectivity without lowering too much their permeance (Π(He)~10-6 mol.Pa-1.s-1.m-2). In this case, the alkoxide fixation is monitored by the strength, nature and availability of acid sites in the MFI network. MFI membranes modified with fluorinated oligomers are SF6-tight and their He/N2 permselectivity can reach 136 at 25°C (Π(He)~10-8 mol.Pa-1.s-1.m-2). This new dynamic deposition/modification method developed in this work appears as a versatile approach in which the final material structure can be controlled by adjusting the process parameters.