Le but de ce travail de thèse est d’obtenir une compréhension des mécanisme d’action des revêtements intumescents à base d’époxy afin de fournir des perspectives pour le développement de nouveaux systèmes de protection contre le feu. La formulation intumescente est un système très complexe. Ce travail se concentre en particulier sur les composants clés dont la compréhension des mécanismes d’action était absente. Tout d’abord, les mécanismes d’action des borates ont été étudiés en incluant des modifications chimiques et thermo-physiques; la combinaison des résultats obtenus sous différents aspects permet de comprendre son mode d’action. D’un côté, les borates en particulier l’acide borique ont été mentionnés comme Cancérogènes, Mutagènes, Reprotoxiques (CMR); la substitution de ces composants est nécessaire. Les résultats soulignent le rôle important et la réactivité élevée du zinc (de borate de zinc), ce qui suggère le développement de nouveaux systèmes en incorporant un composé à base de zinc au lieu du borate du zinc. Deuxièmement, l’effet du CaCO3 sur les propriétés de protection contre le feu et son mécanisme d’action dans le revêtement intumescent ont été examinés. L’ajout de CaCO3 améliore les propriétés de protection au feu et d’adhérence/cohérence du revêtement et son mécanisme d’action était justifié. De plus, plusieurs carbonates (MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) en tant qu’ingrédient intumescent ont également été examinés. L’utilisation de MgCO3 comme ingrédient intumescent est favorable pour les propriétés de protection contre le feu du revêtement ainsi que pour l’utilisation de CaCO3. Dans ce travail, les mécanismes d’action des borates et des carbonates ont été étudies. Les résultats suggèrent le développement de nouveaux systèmes utilisant des ingrédients alternatifs tels que le composé à base de zinc ou MgCO3. / The goal of this PhD work is to get an insight into the mechanisms of action of epoxy based intumescent coating to be able to provide the outlooks for the development of novel systems of higher protection against fire. The intumescent formulation is highly complex system. This work focuses particularly on the key components of which the understanding of the mechanisms of action is still lacking. Firstly, the mechanisms of action of borates were investigated in both chemical and thermo-physical modifications; the combination of the results obtained from different aspects allows drawing its mode of action. On the one hand, borates in particular boric acid have been mentioned to be Carcinogenic, Mutagenic, Reprotoxic (CMR); the substitution of these important intumescent components are necessary. The results point out the important role and high reactivity of zinc (i.e. from zinc borate), this suggests the development of novel systems by incorporating zinc based compound instead of zinc borate. Secondly, the effect of CaCO3 on fire protective properties and its mechanism of action in intumescent coating were examined. The addition of CaCO3 improves the fire protective properties and adhesion/cohesion of the coating and its mechanism of action was fully justified. Additionally, various carbonates (i.e. MgCO3, ZnCO3, Na2CO3, K2CO3) as intumescent ingredient were also examined. The use of MgCO3 as intumescent ingredient is beneficial for the fire protective properties of the coating as well as the use of CaCO3. In this work, the mechanisms of action of borates and carbonates were fully examined. The results suggest the development of novel systems with using the alternative ingredients such as zinc-based compound or MgCO3.

Les matières résiduelles deviennent progressivement les ressources de demain. Cette optimisation des matières résiduelles est mise en avant grâce à La Politique québécoise de gestion des matières résiduelles 1998-2008. Représentant près du dixième de l'ensemble des résidus, les rebuts de bois possèdent un important potentiel de mise en valeur. Actuellement, ce potentiel est limité en raison des lacunes dans la gestion de cette matière. Le manque d'options pour les différentes optimisations, relié directement à l'absence de collecte et de triage des résidus, provoque une situation favorisant l'enfouissement comme principal devenir. Ayant pour but d'optimiser le potentiel des rebuts de bois, l'objectif de la présente recherche est de développer une nouvelle approche de gestion intégrée des rebuts de bois au Québec. Pour ce faire, la dynamique de la matière ligneuse a été étudiée et en particulier un outil de collecte qui connaît une ascension fulgurante depuis quelques années: l'écocentre. Suite aux lacunes répertoriées, un modèle a été créé afin de comprendre la dynamique des rebuts de bois dans la société. Ce dernier apporte des solutions concrètes à l'enfouissement des résidus par la mise en place d'établissements (écocentres) permettant de récupérer les matières résiduelles, de les trier adéquatement et de les répartir pour différentes voies de réemploi, de recyclage et de valorisation. De plus, le modèle permet de simuler les changements associés aux différents choix de mises en valeur des résidus dans l'ensemble de la dynamique des matières. Le nombre d'écocentres québécois a connu une très grande popularité au cours de ces dernières années. Cependant, les gestionnaires des écocentres doivent augmenter leur efficacité de traitement des matières résiduelles en optimisant le potentiel des matières résiduelles tout en étant informés et critiques sur les différents modes de mises en valeur des résidus. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gestion, Matière résiduelle, Bois, Bois traité, Écocentre, Déchetterie.

Les communautés autochtones et non autochtones de la région de Chibougamau s'inquiètent de la présence de mines sur le bassin versant de lacs fréquemment utilisés pour la pêche sportive et de subsistance. Cette étude concerne quatre lacs dont trois sont impactés par le lessivage de parcs à résidus issus de l'extraction industrielle de cuivre et de zinc. Cette recherche caractérise la pollution au mercure due à la biodisponibilité de cet élément et les risques de contamination des poissons. L'objectif est de différencier l'origine du Hg sédimentaire, entre le lessivage du bassin versant et celui des parcs à résidus, puis d'évaluer le potentiel de méthylation du Hg par rapport aux particularités biogéochimiques de ces milieux. Cette recherche utilise des indicateurs de géochimie inorganique (concentrations en métaux et métaux lourds, diffractométrie aux rayons X, granulométrie) de manière à caractériser l'intensité, l'extension géographique et l'évolution chronologique de la contamination des sédiments. Ces données sont complétées par des indicateurs organiques tels que le rapport (C/N)a et les biomarqueurs de la lignine pour caractériser le transfert de matière organique terrigène (MOT) depuis les bassins versants. Les différences observées dans la nature et l'origine de la matière organique terrigène permettent d'expliquer certaines variations des teneurs en mercure. Par ailleurs la caractérisation moléculaire de la MOT permet d'évaluer son état de dégradation. Ces nouvelles données sont mises en relation avec les teneurs en méthyle mercure afin d'expliquer dans une certaine mesure le potentiel de méthylation des milieux caractérisés. Il apparaît ainsi que des milieux situés à proximité des mines ont subi une contamination importante en Hg. Pourtant le potentiel de méthylation de ces milieux est moins élevé que celui des sédiments situés plus en aval, ayant reçu des apports en Hg moins importants. De la même façon des sédiments situés en dehors de toute influence minière ont des teneurs en Hg plus élevées que certains milieux proches des mines. Ces différences s'expliquent notamment par la quantité et la qualité de la MOT arrivant dans le système aquatique qui agit sur le métabolisme des bactéries méthylatrices.

Cette thèse avait pour but de comprendre le comportement thermique de composites silicones. Pour cela, une étude bibliographique complète sur le comportement au feu des silicones comme matrice ou en tant que retardateur de flamme a tout d'abord été réalisée. Ce travail a permis de définir une stratégie permettant d'améliorer la stabilité thermique de la matrice mais également du composite silicone. Une première étude expérimentale a été consacrée à l'étude de l'influence de l'ajout de platine et de silice sur le comportement thermique d'un composite silicone modèle. Nous avons pu montrer que l'immobilisation des chaînes macromoléculaires était le facteur clef pour une céramisation efficace. Dans une deuxième partie, des composites silicones dans lesquels nous avons incorporé des charges à base soit de calcium, soit d'aluminium ont été testés selon trois différents protocoles de dégradation thermique. Nous avons d'abord mis en exergue le fait que la nature chimique (charge non hydratée, contenant de l'eau ou portant des groupements hydroxyles en surface), la taille et la morphologie des charges influençaient fortement le comportement thermique du silicone. Nous avons ensuite montré que la formation de nouvelles structures cristallines et l'absence de libération de gaz dégradant la matrice conduisaient à des résidus très cohésifs, après pyrolyse extrême. Enfin, des tests calorimétriques ont montré que l'amélioration du comportement au feu des composites était liée à la stabilité thermique et/ou à la génération d'une couche barrière.

Afin de mettre en évidence le phénomène de localisation d'énergie dans les protéines, un modèle utilisant les concepts de la Physique non-linéaire a été développé. Il permet, via l'utilisation d'un potentiel de type FPU et d'une dissipation placée sur la surface, de faire apparaître des breathers chaotiques dans certaines enzymes. Ces breathers ont une durée de vie importante par rapport aux échelles de temps caractéristiques du système. Ils sont localisés sur un seul résidu, toujours situé dans une région rigide de la protéine. Cela nous a conduit à l'hypothèse d'un lien possible entre la fonction catalytique, les propriétés locales de structure des enzymes et les localisations d'énergie. Plus précisément, l'activation d'un breather chaotique lors d'une réaction enzymatique au niveau des sites catalytiques pourrait permettre à la protéine de stocker de l'énergie pendant de longues durées.

Cette thèse traite des invariants cohomologiques en cohomologie galoisienne des groupes de Coxeter finis en caractéristique nulle. On établit d'abord un principe général d'annulation vérifié par tout invariant cohomologique d'un groupe de Coxeter fini sur un corps de caractéristique nulle suffisamment grand. On utilise ensuite ce principe pour déterminer tous les invariants cohomologiques des groupes de Weyl de type classique à coefficients modulo 2 sur un corps de caractéristique nulle.

La société Rio Tinto Fer et Titane (RTFT), filiale à 100 % de Rio Tinto, a développé un procédé appelé UGS (upgraded slag) afin d’enrichir sa scorie de dioxyde de titane de 80% à 94,5% massique. Ce procédé génère une quantité non négligeable de résidu d’oxydes UGS (notés dans ce projet par UGSO), envoyé directement au dépôt des résidus miniers pour finir en enfouissement. Afin d’éviter cette dernière opération, RTFT a essayé sans grand succès différentes solutions. La composition chimique de ce déchet est considérée par le groupe de recherche développant ce projet (Université de Sherbrooke et Université Laval) comme étant à priori un support idéal pour des catalyseurs à base de nickel destinés au reformage des hydrocarbures car, de par leur nature, ils contiennent déjà les oxydes reconnus par la communauté scientifique pour leur capacité à éviter la formation de carbone, principale cause de désactivation de ces catalyseurs. En utilisant le nickel comme métal actif, un premier catalyseur, Ni-UGSO, est mis en œuvre par calcination à 900°C d’un mélange d’UGSO et d’un précurseur de nickel (du nitrate de nickel hexahydraté : Ni(NO3)2.6H2O). Le mélange est préparé selon un nouveau procédé à l’état solide amélioré développé au laboratoire (demande de brevet en internationale N° PCT/CA2016/050844 déposée le 19 juillet 2016). Dans ce travail, une première application du nouveau catalyseur Ni-UGSO à la production d’hydrogène via les procédés de reformage à sec, vaporeformage et reformage mixte du méthane (CH4) a été étudiée. Des conversions de CH4 de l’ordre de 87% avec des rendements de 81% ont été obtenus lors du reformage à sec à 810°C après 4 h de réaction avec un ratio CO2/CH4 stœchiométrique. Par vaporeformage, également avec un ratio H2O/CH4 stœchiométrique, les conversions atteignent les 98% après 4h de réaction à 900°C. Les ratios H2/CO proche de 1 (reformage à sec) et de 3 (vaporeformage) indiquent que les réactions se déroulent proche de l’équilibre thermodynamique. De même, dans les deux cas de figure, les catalyseurs ont montré une stabilité exceptionnelle pendant 7 jours de réaction continue et une facilité de régénération. D’autres performances, également intéressantes, ont été obtenues par reformage mixte du CH4. De surcroît, les différentes techniques de caractérisation n’ont détecté aucune trace de carbone dans les catalyseurs usés. Le reformage à sec du CH4 a également été simulé grâce à un modèle basé sur une cinétique de Langmuir–Hinshelwood.

Ce travail porte sur la compréhension du phénomène d'instabilité qui se produit dans le procédé d'hydroconversion des résidus sous vide (RSV). Au delà de 60% de conversion du RSV, l'instabilité se manifeste par un dépôt solide d'hydrocarbures lourds dans les unités industrielles de conversion des résidus, ce qui empêche d'atteindre un niveau de conversion du RSV plus élevé. L'objectif de cette thèse consiste à mieux comprendre l'influence du catalyseur utilisé dans le procédé d'hydroconversion sur l'apparition du phénomène d'instabilité. Des catalyseurs dopés au fluor et sodium ont été préparés par ajout de dopants à la surface d'un catalyseur NiMo/Al2O3 de référence. Après leur caractérisation, les catalyseurs ont été testés sur charge réelle RSV en réacteur autoclave. Les tests catalytiques ont été réalisés à haute température dans les conditions industrielles (430°C) et à plus basse température (390°C), afin de favoriser les réactions catalytiques par rapport aux réactions thermiques. Les tests catalytiques réalisés à 390 et 430°C montrent une teneur en sédiments deux fois moins importante avec le catalyseur F-NiMo, ce qui est expliqué par une amélioration de la conversion des asphaltènes. Celle-ci est expliquée par l'amélioration des réactions d'hydrogénation et de l'acidité, et par une meilleure résistance au cokage à 390°C. L'effet de la température sur la stabilité a également été étudié. Les résultats démontrent que la teneur en sédiments des effluents est deux fois supérieure pour les tests réalisés à 430°C par rapport aux tests réalisés à 390°C. Cet accroissement de l'instabilité est attribué à un caractère plus aromatique et condensé des molécules qui précipitent (asphaltènes), qui ont en conséquence une tendance accrue à s'agréger, et par la désalkylation des molécules qui stabilisent (résines).

Un schéma compact de haute précision basé sur le résidu (RBC) a été développé au laboratoire SINUMEF pour la simulation numérique d'écoulements compressibles en maillages structurés. Certaines proriétés intéressantes font de ce schéma un bon choix pour les calculs d'écoulements compressibles. L'objectif de cette thèse est donc de développer un schéma basé sur le résidu (RB) en maillages non-structurés avec une précision d'ordre élevé. A cette fin, deux approches ont été explorées. La première est basé sur la méthode des volumes finies en non-structuré et conduit à un schéma basé sur le résidu appelé FV-RB. Le seconde approche s'appuie sur une nouvelle formulation spatiale dite volumes spectraux (SV) et mène au schéma SV-RB. Le schéma FV-RB a été développé à l'ordre 2 et 3. Avec cette version du schéma, de nombreux cas tests sont calculés: écoulement d'un fluide parfait et visqueux, subsonique, transonique et hypersonique, stationnaire et instationnaire, en 2D et en 3D. Une analyse de la précision et du coût de calcul est effectuée pour le schéma FV-RB. Dans la seconde approche, un schéma SV-RB est développé à l'ordre 2 et 3 pour résoudre le problème d'advection pure et les équations d'Euler. A travers quelques cas tests, une comparaison de la précision et l'efficacité est effectuée entre le schéma RB et un solveur de Riemman classique, et entre deux formulations du schéma RB développés ici.

Située dans une zone rurale de la Montérégie près de Montréal, le site des « lagunes de Mercier» comprend une nappe phréatique contaminée depuis 1968 par des déversements d'hydrocarbures et d'autres composés toxiques. Ces déversements autorisés jusqu'en 1972 par les pouvoirs publics, ont été suivis de déversements illégaux pendant plusieurs années, par la firme opérant l'incinérateur de déchets dangereux, chargée de décontaminer ces lagunes... Après bientôt quatre décennies de mal gestion environnementale, la contamination des eaux souterraines s'étend désormais sur près de 35 kilomètres carrés, alors que les émanations de cet incinérateur, le seul incinérateur industriel de produits liquides dangereux au Québec et le plus vieux au Canada, contribuent à la contamination de l'air, des sols et de l'eau de ce milieu déjà lourdement éprouvé, Dans ce mémoire, nous désignerons la contamination des « lagunes» et celle liée à l'incinérateur de déchets dangereux par l'expression «catastrophe écologique de la région de Mercier» en rappelant qu'elle est considérée comme l'une des plus grandes catastrophes écologiques du Québec, voire d'Amérique du Nord. Bien que plusieurs recherches, études et rapports aient été réalisés sur ce dossier bien connu des milieux environnementaux, ce mémoire est le premier à aborder cette problématique sous l'angle des sciences sociales avec pour objectif d'analyser, dans une approche écosanté, l'histoire socio-politique de ce dossier de contamination majeure qui, amorcé en 1968, perdure encore en 2007. Notre intention est de comprendre pourquoi ce dossier, malgré l'importance des coûts socio-environnementaux engendrés, ainsi que toutes les crises sociopolitiques et les mobilisations collectives suscitées, non seulement n'a pas été résorbé au cours des quatre dernières décennies, mais s'est au contraire complexifié. Cela témoigne-t-il de l'échec du rôle de protection de la santé et de l'environnement dévolu à l'État qui, responsable au premier chef n'a jamais réussi, en 38 ans, à résoudre ce dossier de façon durable et satisfaisante? Ce mémoire s'appuie sur une revue de littérature, sur une imposante analyse documentaire (analyses techniques, rapports publics, revue de presse, archives. municipales et privées, etc.) et sur une quinzaine d'entretiens semi-directifs avec des acteurs-clés de cette longue saga socio-environnementale (citoyens, écologistes, agriculteurs, élus municipaux et industriels). Pour mieux comprendre l'évolution de ce dossier et les différents épisodes de mobilisations collectives qui ont marqué l'histoire de cette catastrophe écologique, nous en avons analysé les dynamiques sociales et les différentes stratégies d'intervention, les types d'organisation et les intérêts en jeu, au fil de l'évolution du contexte socio-politique. Une demande récurrente a été, depuis 38 ans, au coeur de toutes les revendications citoyennes, celle de connaître les risques écologiques et sociosanitaires de la contamination et d'assurer la décontamination du site et éventuellement la fermeture de l'incinérateur. La crainte des risques socioéconomiques, bien que moins présente, explique parfois l'inaction, le silence, voire certains gestes d'intimidations à l'égard de certains citoyens. Enfin, nous examinons l'actuelle mobilisation collective, qui, issue d'un urgent besoin de suivi environnemental et sanitaire, a incité le démarrage d'une recherche universitaire Diagnostic Écosanté Mercier sous la direction d'une équipe du CINBIOSE de l'UOAM. Menée en étroite collaboration avec la communauté et incluant un volet de surveillance communautaire de la pollution par une coalition d'acteurs sociaux, celle-ci a pour objectif de documenter ce dossier de contamination de façon rigoureuse et indépendante afin d'inviter les différents responsables à prendre les mesures appropriées pour résoudre enfin cet épineux dossier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Lagunes de Mercier, Catastrophe écologique, Sociologie de l'environnement, Pollution, Déchets industriels, Hydrocarbures, Mobilisations collectives, Approche écosanté, Approche écosystémique, Écocitoyen.