Ce document présente tout d'abord un état de l'art pour la modélisation de la gestion des ressources renouvelables, puis différents outils et modèles développés avant de proposer un projet de recherche.

L'essentiel de nos travaux concernant les systèmes halieutiques et épidémiologiques sont présentés dans les chapitres 2 et 3. Au chapitre 1, nous faisons un bref rappel de certains travaux antérieurs en théorie du contrôle dont nous avons utilisé certains résultats par la suite pour l'étude des bio-systèmes. Nous avons choisi de détailler certaines parties qui ne figurent pas dans les articles fournis ou qui ne sont pas publiées. Nous finissons par présenter quelques perspectives et projets de recherche que nous comptons développer. En annexe, nous reproduisons sept articles qui contiennent les preuves et les détails techniques des résultats exposés dans les chapitres 1, 2 et 3.

Les démarches participatives se sont récemment imposées dans le domaine de la gestion des ressources renouvelables, mais ceux qui les mettent en pratique demeurent confrontés à plusieurs dilemmes. Lorsque les démarches sont mises en œuvre dans des contextes sociaux caractérisés par de fortes disparités de pouvoir, on leur reproche tantôt d'être naïvement manipulés par les acteurs les plus influents, tantôt d'être au contraire trop interventionnistes en agissant en faveur d'un groupe donné, souvent les acteurs les moins influents, sans en avoir la légitimité. Face à ce dilemme et à d'autres, la thèse relate la mise à l'épreuve d'une posture d'accompagnement critique reposant sur un cadre conceptuel faisant appel, entre autres, aux théories de la négociation. Cette posture intime une prise en compte des jeux de pouvoir locaux pour éviter que le processus conduit n'accroisse les disparités initiales. La thèse s'appuie sur la mise en œuvre et l'analyse réflexive de processus de modélisation d'accompagnement (ComMod) conduits selon une telle posture dans deux systèmes agraires des hautes terres du Nord de la Thaïlande. Nous montrons qu'un processus ComMod mis en œuvre dans une société donnée est le lieu d'expression de jeux de pouvoir inhérents à cette société, dont certains constituent des obstacles à l'émergence d'un processus de concertation équitable. Nous montrons aussi que, par ses choix méthodologiques, le concepteur d'un processus ComMod peut, dans une certaine mesure, surmonter ces obstacles. Par conséquent, loin d'être neutre, la mise en œuvre d'un processus ComMod implique une réflexion critique continue, notamment quant à la légitimité du processus et de son concepteur aux yeux des acteurs auprès desquels il intervient. Ceci entraîne la nécessité d'une explicitation systématique de ses hypothèses, au début et en cours du processus, de façon à ce qu'elles puissent être remises en cause ou légitimées par ces acteurs.

Le paradigme des systèmes multi-agents (SMA), qui propose une manière originale de modéliser le monde, est considéré comme un mode pertinent de représentation des connaissances. Mais les potentialités des SMA ne doivent pas cacher les difficultés qui guettent le modélisateur et qui peuvent remettre en cause sa légitimité scientifique. La question de la validation sert alors de fil directeur de cette thèse qui décrit un cadre méthodologique pour concevoir des modèles plus fiables. Car, contrairement aux modèles mathématiques, un SMA ne peut pas prouver ses résultats ni s'abstraire de la simulation. De plus, les probabilités de faire apparaître des erreurs ou des biais ne sont pas négligeables. De sa conception à son implémentation, de nombreux artefacts peuvent apparaître. On peut alors légitimement s'interroger sur la fiabilité des simulateurs. Or il s'agit moins d'erreurs de codage que de problèmes de gestion approximative des interactions ou d'activation des agents qui peuvent remettre en cause cette fiabilité. Cette thèse éclaire donc les zones sensibles susceptibles de générer des artefacts. Car la modélisation des socio-éco-systèmes n'est pas juste une spécialité informatique, mais demande un véritable savoir-faire et le modélisateur doit garder un regard critique sur ses outils. Non seulement il faut connaître par avance les points sensibles des SMA mais il faut également s'assurer de la robustesse de ses résultats en montrant que le simulateur exhibe des comportements relativement stables. Au-delà de la phase d'élaboration, la thèse souligne le rôle des analyses exploratoires pour mieux expliquer le comportement global d'un modèle, hiérarchiser l'influence des paramètres et tester la robustesse des hypothèses. Elle montre l'intérêt de la réplication et la nécessité de présenter un SMA de façon claire et non ambiguë. Après la mise en place d'un simulateur, un travail de re-présentation reste à mener pour proposer des diagrammes réorganisés qui mettent la lumière sur les points essentiels et autorisent des discussions et des critiques. Nous défendons l'idée d'une modélisation exposée, qui doit assumer ses choix sans imposer ses points de vue. Il est urgent d'abandonner la vision naïve qui consiste à penser qu'un modèle est objectif. La notion de modèle neutre qui ne serait qu'une copie du réel in silico, impliquerait que le modélisateur n'a aucun présupposé sur le système qu'il étudie et que le monde se reflète dans sa pensée comme une image dans un miroir. Or, que ce soit intentionnel ou non, un modèle est forcément une représentation subjective. Il faut donc expliciter ses choix et les présenter de la façon la plus lisible possible pour qu'ils puissent être compris, partagés ou critiqués. Suite aux défauts de fiabilité des SMA et aussi à cause de démarches naïves de la modélisation, il est préférable, dans l'état actuel des SMA, d'opter pour des modèles simples plutôt qu'une approche descriptive qui chercherait à introduire dans le modèle le maximum d'informations considérées comme données par nature.

Le glycérol est valorisable par déshydratation en acroléine qui est un important intermédiaire chimique et peut être converti en une multitude de produits à valeur ajoutée dont l’acide acrylique qui est la base de nombreux polymères. Cette réaction est réalisée sur des catalyseurs acides comme les zéolithes protoniques qui donnent d’importants rendements initiaux en phase gazeuse (275-325°C) et à pression atmosphérique. Cependant, le principal inconvénient de ces matériaux est la désactivation rapide au cours du temps dû à la formation de dépôts carbonés appelés « coke ». L’ajout du fer sur les zéolithes H-BEA (larges pores) et H-MFI (pores moyens) a montré un effet fortement bénéfique sur cette réaction en présence d’air avec une formation supposée d’espèces actives qui permettraient de réduire de manière importante la désactivation du catalyseur et tout en favorisant la formation directe de l’acide acrylique sur la fonction métallique. Les zéolithes MFI au fer préparées par substitution isomorphe sont les plus performantes avec un rendement maximum en acide acrylique de 40% obtenu sur H-Fe3.8-Z-45 (préparé par synthèse hydrothermale). La zéolithe Np-Fe0.6-MFI-41 (préparé par traitement post-synthèse en milieu fluorure) permet d’obtenir un rendement en acroléine de plus de 80% après 24h de réaction, reproductible après régénération. Ce catalyseur est non seulement très actif, sélectif en acroléine, stable mais aussi régénérable, ce qui le place parmi les meilleurs pour ce procédé. / Glycerol is recoverable by dehydration into acrolein, which is an important chemical intermediate and can be converted into a variety of value-added products including acrylic acid that is the basis of many polymers. This reaction is carried out over acid catalysts, such as protonic zeolites which provide significant initial yields in the gas phase (275-325° C) and at atmospheric pressure. However, the main drawback of these materials is the rapid deactivation over time because of the formation of carbonaceous deposits known as "coke". The addition of iron over H-BEA (large pore) and H-MFI (mean pore) zeolites showed a highly beneficial effect on this reaction in the presence of air with an assumed formation of active species that would reduce significantly catalyst deactivation while promoting the direct formation of the acrylic acid on the metal function. H-MFI iron zeolites prepared by isomorphous substitution are the most efficient with a maximum acrylic acid yield of 40% obtained over H-Fe3.8-Z-45 (prepared by hydrothermal synthesis). Np-Fe0.6-MFI-41 zeolite (prepared by post-synthesis treatment in a fluoride medium) gives an acrolein yield of 80% after 24 hours of reaction, reproducible after regeneration. This catalyst is not only very active, selective to acrolein and stable but also regenerable, which places it among the best for this process.

Suite au profond renouvellement des paradigmes du développement et de la conservation de la nature, la gouvernance locale fait désormais l'objet d'un intérêt croissant de la part des administrateurs comme des scientifiques. C'est à ce vaste champ que notre étude entend s'intéresser ici sur la base de données empiriques collectées sur le littoral sud-ouest malgache. Dégagé de ses aspects prescriptifs qui sont désormais au cœur de la rhétorique des politiques publiques (à travers la notion de « bonne gouvernance »), nous verrons que ce concept recouvre une dimension analytique particulièrement intéressante. Il s'agit de considérer les processus dynamiques d'élaboration et d'interaction qui s'établissent entre plusieurs types d'acteurs et d'institutions impliqués dans la gestion et l'utilisation d'un même espace. L'analyse des modes locaux de gouvernance des ressources renouvelables nous conduira à prendre en compte l'ensemble des logiques qui, à l'échelle locale, concourent à produire les normes, les règles et les arrangements permettant d'organiser l'accès aux ressources et d'en réguler les usages. Conscient de la complexité de ces processus, nous explorerons alors les liens entre gouvernance locale et territorialité des acteurs. Nous montrerons d'une part l'aspect essentiel des dimensions collectives du territoire qui encadrent les pratiques et les processus de décision mais aussi, d'autre part, les rapports spécifiques de groupes d'acteurs au vécu particulier qui, selon leurs intérêts et leurs marges de manœuvre, vont dynamiser ces configurations. Localement, les effets des interventions exogènes seront alors analysés sous l'angle des dynamiques territoriales.

L'objectif de ce travail de thèse était la synthèse d'un nouveau matériau polyuréthane biorsourcé composé par du caoutchouc naturel modifié chimiquement et par du poly(ε-caprolactone), (PCL), en présence ou absence d'isocyanates. Des oligoisoprènes téléchéliques hydroxylés (HTNR) ont été obtenus après époxidation du caoutchouc naturel et réduction des oligomères carbonyles. Plusieurs paramètres ont été étudiés comme la nature et la quantité relative de diisocyanate, le rapport molaire entre diisocyanate et diol (NCO:OH), l'influence de la masse molaire des diols HTNR et PCL, le pourcentage de 1,4-butane diol (BDO, extenseur de chaîne), et le rapport molaire entre les diols HTNR:PCL. Trois types de diisocyanate ont été employés : isophorone diisocyanate (IPDI), toluène-2,4-diisocyanate (TDI) et hexaméthylène diisocyanate (HDI). Masses molaires différentes ont été utilisées pour les diols HTNR et PCL: 1700, 2800 et 2900 g/mol pour HTNR et 530 et 2000 g/mol pour PCL. Le rapport molaire entre NCO:OH était entre 0,75:1,00 - 2,85:1,00. Les PU ont été préparés par la méthode " one shot " et les structures chimiques des HTNR et PU ont été identifiées par 1H-NMR et FTIR. La résistance à la traction et à la rupture ont été étudiées. La caractérisation a été conduite par DSC, DMTA, ATG et spectroscopie Raman. Une étude préliminaire a montré que la masse molaire du PU augmentait avec le rapport NCO:OH et le temps de réaction, et que le chloroforme n'était pas un bon solvant pour obtenir des films. Le tetrahydrofurane était le solvant le plus approprié et il a été utilisé par la suite pour toutes les polymérisations. Le rapport NCO:OH = 1,25:1,00 s'est révélé optimal pour obtenir des films. L'analyse FTIR a permis de vérifier la présence de liaisons uréthane, de points de réticulation et de branchements. Le polyuréthane a montré des propriétés mécaniques excellentes dépendantes de la composition chimique. Si on exclue l'utilisation de PCL2000 et de HDI, le comportement à la traction était caractéristique des élastomères. Les PU étaient amorphes sauf lorsque le HDI a été employé. Duos ce cos été obtenais un PU semi cristallin. Cette cristallinité augmente le module de Young, la résistance à la rupture, la dureté et la stabilité thermique du PU. Pour ce PU ont observé une séparation de phase entre les segments du PCL et du HTNR. Les chaînes plus longues et plus flexibles du HTNR et leur non polarité sont responsables de la diminution des propriétés mécaniques et des températures de transition. Le materiae pane d'un comportement élastomère a un comportement plastique pour un rapport NCO:OH élevé (2,85 :1,00). Le dégréé de réticulation élevé a été retenu comme la cause pour laquelle il n'y avait pas de séparation de phase entre les segments souples et durs. La liaison hydrogène entre le diol PCL et le segment hard a généré des Tg élevées. Les spectres Raman ont montré la formation de la liaison uréthane du PU contenant différents diisocyanates. La synthèse de PU sans diisocyanate a été obtenue grâce à une réaction de polyaddition entre des carbonates cycliques téléchéliques dérivés du PCL et du caoutchouc naturel, et la 1,4-butylène diamine. Les structures contenant des carbonates cycliques ont été obtenues grâce à la modification des groupes OH sur le HTNR et le PCL à groupes carboxyle, utilisant l'anhydride succinique, et a la réaction successive avec le glycérol carbonate.

L’objectif de ce travail de thèse était la synthèse d’un nouveau matériau polyuréthane biorsourcé composé par du caoutchouc naturel modifié chimiquement et par du poly(ε-caprolactone), (PCL), en présence ou absence d’isocyanates. Des oligoisoprènes téléchéliques hydroxylés (HTNR) ont été obtenus après époxidation du caoutchouc naturel et réduction des oligomères carbonyles. Plusieurs paramètres ont été étudiés comme la nature et la quantité relative de diisocyanate, le rapport molaire entre diisocyanate et diol (NCO:OH), l’influence de la masse molaire des diols HTNR et PCL, le pourcentage de 1,4-butane diol (BDO, extenseur de chaîne), et le rapport molaire entre les diols HTNR:PCL. Trois types de diisocyanate ont été employés : isophorone diisocyanate (IPDI), toluène-2,4-diisocyanate (TDI) et hexaméthylène diisocyanate (HDI). Masses molaires différentes ont été utilisées pour les diols HTNR et PCL: 1700, 2800 et 2900 g/mol pour HTNR et 530 et 2000 g/mol pour PCL. Le rapport molaire entre NCO:OH était entre 0,75:1,00 – 2,85:1,00. Les PU ont été préparés par la méthode « one shot » et les structures chimiques des HTNR et PU ont été identifiées par 1H-NMR et FTIR. La résistance à la traction et à la rupture ont été étudiées. La caractérisation a été conduite par DSC, DMTA, ATG et spectroscopie Raman. Une étude préliminaire a montré que la masse molaire du PU augmentait avec le rapport NCO:OH et le temps de réaction, et que le chloroforme n’était pas un bon solvant pour obtenir des films. Le tetrahydrofurane était le solvant le plus approprié et il a été utilisé par la suite pour toutes les polymérisations. Le rapport NCO:OH = 1,25:1,00 s’est révélé optimal pour obtenir des films. L’analyse FTIR a permis de vérifier la présence de liaisons uréthane, de points de réticulation et de branchements. Le polyuréthane a montré des propriétés mécaniques excellentes dépendantes de la composition chimique. Si on exclue l’utilisation de PCL2000 et de HDI, le comportement à la traction était caractéristique des élastomères. Les PU étaient amorphes sauf lorsque le HDI a été employé. Duos ce cos été obtenais un PU semi cristallin. Cette cristallinité augmente le module de Young, la résistance à la rupture, la dureté et la stabilité thermique du PU. Pour ce PU ont observé une séparation de phase entre les segments du PCL et du HTNR. Les chaînes plus longues et plus flexibles du HTNR et leur non polarité sont responsables de la diminution des propriétés mécaniques et des températures de transition. Le materiae pane d’un comportement élastomère a un comportement plastique pour un rapport NCO:OH élevé (2,85 :1,00). Le dégréé de réticulation élevé a été retenu comme la cause pour laquelle il n’y avait pas de séparation de phase entre les segments souples et durs. La liaison hydrogène entre le diol PCL et le segment hard a généré des Tg élevées. Les spectres Raman ont montré la formation de la liaison uréthane du PU contenant différents diisocyanates. La synthèse de PU sans diisocyanate a été obtenue grâce à une réaction de polyaddition entre des carbonates cycliques téléchéliques dérivés du PCL et du caoutchouc naturel, et la 1,4-butylène diamine. Les structures contenant des carbonates cycliques ont été obtenues grâce à la modification des groupes OH sur le HTNR et le PCL à groupes carboxyle, utilisant l’anhydride succinique, et a la réaction successive avec le glycérol carbonate. / The aim of this research work was to prepare a novel bio-based polyurethane (PU) composed by chemically modified natural rubber (NR) and poly(ε-caprolactone) diol (PCL), with and without isocyanate. Hydroxyl telechelic natural rubber (HTNR) was synthesized via epoxidized and carbonyl telechelic natural rubber. The parameters studied included type and relative amount of diisocyanate, molar ratio between diisocyante and diol (NCO:OH), molecular weight of HTNR and PCL diol, 1,4-butane diol (BDO, chain extender) content and molar ratio between HTNR:PCL diols. Three types of diisocyanate were employed: isophorone diisocyanate (IPDI), toluene-2,4-diisocyanate (TDI) and hexamethylene diisocyanate (HDI). The number average molecular weights of HTNR and PCL diol were selected: 1700, 2800 and 2900 g/mol for HTNR and 530 and 2000 g/mol for PCL diol. The NCO:OH molar ratio was in the range 0.75:1.00 – 2.85:1.00. PU was prepared by one-shot method. The chemical structure of HTNR, PCL and PU were identified by 1H-NMR FTIR and Raman spectroscopy. Tensile properties and tear resistance of PU were investigated. Characterization of mechanical and thermal properties was carried out using DSC, DMTA and TGA. A preliminary study showed that the molecular weight of PU increased with increasing NCO:OH molar ratio and reaction time, and chloroform was not a good solvent for polymer casting. Tetrahydrofuran was an appropriate solvent as it allowed film formation and it was used in all the other experiments. The NCO:OH molar ratio of 1.25:1.00 was suitable for preparing good PU films. FTIR analysis verified the presence of urethane linkages and crosslinking or chain branching. PU demonstrated excellent mechanical properties, which depended on the chemical composition. Excluding the use of PCL2000 and HDI, the tensile behavior seemed to have typical elastomeric characteristics. PU became amorphous except in the case of HDI, which was able to crystallize leading to the crystalline PU. The crystallinity increased the Young’s modulus, the tear strength, the hardness and the thermal stability of PU. PU showed a phase separation between the PCL and HTNR segments. The longer and more flexible chain and non-polarity of HTNR were responsible of a decrease of the mechanical properties and transition temperatures. The very high molar ratio of NCO:OH (2.85:1.00) changed the tensile characteristics from an elastomer to a plastic. The high crosslinking was attributed to there being no phase separation between the hard and the soft segment. Hydrogen bonding between the PCL diol and the hard segment produced a high Tg. Raman spectra were able to identify the urethane linkage of PU containing different diisocyanates by showing the relative absorbance peaks. Synthesis of PU without isocyanate was successfully obtained via a polyaddition polymerization between a cyclic carbonate telechelic PCL/NR and 1,4-butylenediamine. The cyclic carbonate telechelic NR and cyclic carbonate telechelic PCL were prepared via the modification of the hydroxyl end groups of HTNR and PCL diols to carboxylic acid end groups by reacting with succinic anhydride. Then, the carboxylic acid end groups were changed to the cyclic carbonate end groups by using glycerol carbonate.

Cette thèse en essais propose une analyse des conséquences de différentes règlementations environnementales sur la croissance et le bien-être des agents économiques. Nous considérons trois instruments de régulation, correspondant à nos trois chapitres: les accords volontaires, les taxes pigouviennes et l'utilisation jointe taxe-subvention.Le premier thème de travail s'intéresse à la profitabilité de différents types d'accords volontaires visant à réduire la production d'un bien non-efficient en utilisation d'énergie. Nous définissons un accord volontaire optimal pour la société et analysons les effets de cet accord sur le marché de l'énergie. Notre conclusion est que l'accord entraîne une baisse de la quantité d'énergie d'équilibre et du prix. Cependant, un effet de détournement estimé à 30% se produit.Le deuxième thème de travail valide l'hypothèse de Porter, selon laquelle une règlementation environnementale stricte mais bien pensée peut engendrer des bénéfices sociaux et des bénéfices privés pour les firmes qui y sont soumises. Plus précisément, nous analysons les effets de l'instauration de différentes taxes environnementales dans le contexte particulier d'un lac superficiel. Nous montrons que l'instauration d'une taxe peut amener les agents économiques à converger vers un état stationnaire supérieur au sens de Pareto.Le troisième thème de travail s'attaque au paradoxe vert, qui énonce que les politiques de lutte contre le changement climatique peuvent provoquer, au contraire de leur objectif, une accélération du phénomène de réchauffement. Nous utilisons un modèle de ressources, combinant une ressource exhaustive, dont l'utilisation engendre des émissions polluantes et une ressource renouvelable, non polluante. L'équilibre sur le marché de l'énergie définit un temps d'arrêt endogène de la production de l'énergie sale, si le stock initial de cette énergie est faible. Si ce stock initial est important, l'économie converge vers un état stationnaire où la quantité produite d'énergie polluante est nulle. L'introduction d'une taxe sur l'énergie sale et d'une subvention à l'énergie propre entraîne une prolongation du régime d'utilisation jointe des deux énergies. A tout instant, la quantité d'énergie exhaustive consommée (et donc la pollution) diminue avec la règlementation environnementale. Nous réfutons le paradoxe vert. / This essay thesis proposes an analysis of the consequences of different environmental regulations on growth and on the economic agents' welfare. We consider three instruments of regulation, corresponding to our three chapters: voluntary agreements, pigovian taxes, and the joint use of tax and subsidy.The first work theme is devoted to the profitability of different voluntary agreement types, the aim of which is to reduce the production of the good which is not efficient in terms of energy use. We define a voluntary agreement optimal for society and analyse its effects on the energy market. Our conclusion is that the agreement leads to a decrease of the energy quantity and of the price. However an estimated leakage effect of 30% is likely to occur.The second work theme validates the Porter Hypothesis, in which a strict and well-thinking regulation can produce social benefits and private benefits for firms which are subject to the regulation. More precisely, we analyse the effects of the set up of different environmental taxes in the particular context of a shallow lake. We show that a tax set up can make the economic agents converge to a Pareto-superior steady state.The third work theme is concerned with the green paradox, which states that policies against global warming can cause an acceleration of the rise phenomenon, contrary to their objective. We use a resource model combining an exhaustible resource which creates polluting emissions, and a renewable, non-polluting, resource. The energy market equilibrium defines an endogenous stopping time of the dirty energy's production, if the initial stock of this energy is relatively weak. If this initial stock is high, the economy converges to a steady state in which the consumed quantity of polluting energy is null. The introduction of a tax on polluting energy and of a subsidy on clean energy leads to a prolongation of the joint use's system. At any time, the consumed quantity of polluting energy (and so the pollution) decreases with the environmental regulation. We refute the green paradox.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3787. Texte en anglais. Résumé en français. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p.117-122.