Malgré l'importance de la séquestration du carbone (C) dans les sols forestiers, il existe actuellement peu de projets Mécanisme pour un Développement Propore (MDP) qui tiennent compte de la gestion de ce compartiment dans l'atténuation du réchauffement climatique. La cause principale est que l'accréditation du carbone séquestré dans le sol représente de plus grands défis et des risques par rapport aux autres composantes des écosystèmes forestiers.Connaissant les difficultés économiques et les problèmes environnementaux impliqués dans l'adoption d'un tel projet et l'importance des forêts dans l'atténuation du changement climatique, l'objectif de cette étude était d'évaluer les performances des méthodes dedétermination des stocks de carbone du sol dans deux projets de reboisement, ainsi que pour leurs situations de références (c'est-à-dire utilisation des terres avant la plantation, des pâturages naturels, ainsi que la végétation native) comme base pour diminuer le rapport coût bénéfice des projets MDP dans le secteur forestier. Pour atteindre l'objectif principal, cestravaux de recherches ont consisté à l'étude de: (i) la variabilité spatiale du C du sol dans une zone de reboisement avec des espèces indigènes, établi dans le bassin amazonien dans le MatoGrosso à Cotriguaçu (Zone I) et une chronoséquence de plantations d'Eucalyptus, située dansl'état de São Paulo à Avare (zone II); (ii) la taille des parcelles et la distance idéale de séparation des échantillons à partir de l'étude de la dépendance spatiale du C, (iii)l'estimation de la teneur en C et la densité du sol (Ds) par spectroscopie dans le proche(NIRS) et moyen (MIRS) infrarouge, afin de réduire les coûts sans affecter la qualité des résultats analytiques : et (iv) du calcul des stocks de C du sol pour ces deux projets et l'estimation du bilan C du projet MDP menées dans la zone II, en utilisant l'outil EX-ACT («EX-Ante Carbon-balance Tool»). Les résultats ont confirmé l'existence d'une variabilité spatiale importante du C du sol, ainsi qu'une forte dépendance spatiale pour tous les traitements étudiés. L'analyse du nombre optimal d'échantillons de sol a montré que la collecte de cinq points par parcelle est aussi précise qu'un échantillonnage plus dense. La taille optimale des parcelles a été estimée de 361 à 841 m2 dans les plantations de la zone I et de 900 à 3721 m2 pour la Zone II. La performance de la spectroscopie MIRS et NIRS pourestimer la teneur en C des sols a été jugée très satisfaisante, surtout quand les modèles ont été étalonnés à partir de sous populations constituées de 10 à 50% de l'ensemble des données.Les résultats de l'estimation de Ds ont été légèrement moins satisfaisants que ceux pour le Cdu sol. Les stocks de C dans le sol calculés pour la zone I étaient supérieurs à ceux de la zone II. Si on ne considère que le compartiment du sol, il apparaît que le potentiel de génération de crédits C est plus important dans le reboisement à partir d'espèces indigènes dans un sol argileux que pour un reboisement d'eucalyptus dans un sol sableux. Le bilan C du projet de la zone I a montré un potentiel de séquestration de près de trois millions de tonnes d'équivalentCO2 en 40 ans. Il est espéré que cette étude qui montre des possibilités de réduction des coûts liés aux calculs des stocks de C du sol contribuera à une meilleure prise en compte de ce compartiment dans les projets MDP forestiers. / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are fewCDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. Thisoccurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge whencompared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficultiesand environmental issues involved in adopting this type of project and the importance offorests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate theperformance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respectivebaselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis forreducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this researchwas composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an areareforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptuschronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soilsamples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas,(iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared ReflectanceSpectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting thequality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbonbalance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT ("Ex-Ante Carbon BalanceTool"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in bothareas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soilsamples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate asintensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantationsand from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soilcarbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated withamounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precisethan those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II.Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in areforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation witheucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expectedto sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributesto the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducingthe costs associated with both sampling and analytical procedures.

En Amérique du Nord, le chauffage de l'espace, l'eau chaude, et l'utilisation de la climatisation énergie secondaire plus que toute autre activité au sein de bâtiments, émettant ainsi la majorité des gaz périmètres 1 et 2 serre (GES). La pompe à chaleur géothermique (PCG) utilise un tiers de l'énergie des technologies traditionnelles de fournir un espace de services d'eau chaude et de climatisation. Bien géothermique est une technologie bien établie, les économies d'énergie et les émissions de GES ne sont pas traduits dans leur adoption généralisée. Les mesures de politique publique et les incitations financières adoptées pour promouvoir PCG ont échoué à conduire à une large adoption ou de réduire les coûts. Cette thèse examine l'adoption de pompes à chaleur géothermiques en réponse aux politiques de soutien parmi les adopteurs résidentiels, institutionnels, et la ville-échelle. Données au niveau détaillé du site et des panneaux permettent expériences naturelles sur la réponse des adoptants résidentiels au Canada et aux États-Unis à l'évolution des incitations. À des échelles supérieures, les procédures réglementaires relatives à l'offre de services de l'énergie thermique (TES) a fourni une étude de cas pour l'analyse des modèles d'utilité pour financer géothermique pour les clients commerciaux et institutionnels. Au Canada et aux États-Unis, les incitations financières ont échoué à soutenir l'adoption de la pompe à chaleur géothermique à travers ou après la période de la subvention pour les ménages résidentiels. Pas plus que les incitations conduisent à une diminution des prix dans le temps. Problèmes de resquillage au Canada et une incapacité à faire des incursions dans les zones desservies par le gaz naturel ont brin technologie géothermique. En outre, le coût en capital de pompes à chaleur géothermiques en résulte un coût de cycle de vie plus élevé que la plupart des solutions de rechange. Les avantages de l'économie à l'échelle d'incitations financières pour les pompes à chaleur géothermiques sont limitées au Canada, où la plupart des pompes à chaleur sont importés. TES fournissent innovations convaincantes pour combler les obstacles à des échelles supérieures. TES surmonter équilibrer les contraintes de bilan sur la dette commune aux organisations du secteur public par le financement de biens d'équipement et de rénovation que les paiements de services publics. TES peut surmonter les contraintes de capitaux rencontrés par les développeurs en finançant des équipements à l'intérieur du bâtiment en réduisant les coûts de construction. Cependant, notre étude des marchés publics de cas révèle TES être une approche coûteuse dans le long terme. Les perspectives de cette recherche sont traduits dans les meilleures pratiques et des conseils stratégiques pour améliorer la passation des marchés, accroître la sensibilisation, et aligner les incitations pour une plus grande efficacité. / In North America, space heating, hot water, and air conditioning use more secondary energy thanany other activity within buildings, thus emitting the majority of scope 1 and scope 2 GreenhouseGases (GHG). The Ground Source Heat Pump (GSHP) uses one-third the energy of traditionaltechnologies to provide space conditioning and hot water services.While GSHP is a well-established technology, the energy savings and lower GHG emissionshave not translated into their widespread adoption. Public policy measures and financialincentives adopted to promote GSHP have failed to lead to broad adoption or lower costs. Thisthesis examines the adoption of GSHP in response to supportive policies among residential,institutional, and city-scale adopters.Detailed site-level and panel data permit natural experiments on the response of residentialadopters in Canada and the US to changing incentives. At higher scales, regulatory proceedingsconcerning the offering of Thermal Energy Services (TES) has provided a case study for analysisof utility models to finance GSHP for commercial and institutional clients.In Canada and the US, financial incentives failed to sustain the adoption of GSHP throughout orafter the period of subsidy among residential households. Neither did incentives lead to adecrease in price over time. Free-ridership problems in Canada and an inability to make inroadsto areas served by natural gas have stranded GSHP technology. Further, the capital cost ofGSHP results in a higher lifecycle cost than most alternatives. The economy-wide benefits offinancial incentives for GSHP are limited in Canada, where most heat pumps are imported.iiiTES provide compelling innovations to bridge barriers at higher scales. TES overcome balancesheet constraints on debt common to public sector organizations by financing capital equipmentand renovations as utility payments. TES can overcome capital constraints faced by developersby financing equipment inside the building lowering construction costs. However, our casestudy of public procurement reveals TES to be a costly approach in the long run. The insightsfrom this research are translated into best practices and policy advice to improve contracting,increase awareness, and align incentives for greater efficiency.

Pour estimer les puits et sources des gaz à effet de serre et améliorer les prévisions d’évolution du climat, il est nécessaire de disposer de mesures précises et continues de leurs concentrations atmosphériques à l’échelle globale. Pour consolider le réseau d’observation mondial, la mise en œuvre de systèmes lidar embarqués sur satellite pour les futures missions de sondage atmosphérique depuis l’espace est considérée comme un atout à la fois innovant et complémentaire pour les méthodes de mesure actuelles. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont porté sur le développement d’un lidar à absorption différentielle (DIAL) à partir d’une source paramétrique émettant dans la gamme spectrale 1,9 – 2,3 µm. Il s’est agi de démontrer l’aptitude de la source à être mise en œuvre pour des mesures longue portée des principaux gaz à effet de serre (CO2, H2O, CH4). Dans ce but, la source a été intégrée dans une architecture lidar dimensionnée préalablement à l’aide une modélisation numérique. L’optimisation de l’instrument s’est faite autour de deux points : le contrôle de la pureté spectrale de la source, et la maîtrise de la réponse de la chaine de détection et d’acquisition. Des mesures des trois gaz ont ensuite été réalisées depuis le laboratoire à partir du signal provenant de la rétrodiffusion des aérosols ou des nuages. Ces mesures ont servi de support pour une étude approfondie des erreurs et biais de mesure. À partir de ces travaux et en s’appuyant sur des simulations, la possibilité d’intégration de la source dans un système aéroporté a été étudiée comme étape préliminaire à la mesure spatiale. Enfin, une projection des performances d’un système satellite mettant en œuvre la source a été établie. / Sustained and accurate greenhouse gases measurements at a global scale are required to improve the knowledge on their sources and sinks and thus increase the accuracy of climate change projections. In order to consolidate the global observation networks, spaceborne lidar systems for future earth observation missions are regarded as innovative and complementary components to the present operational measurement methods. In this context, this research work has consisted in developing a differential absorption DIAL lidar based on an optical parametric source able to emit in the 1,9–2,3 µm spectral range. The purpose was to demonstrate its ability to be implemented in long range measurements of the main greenhouse gases (CO2, H2O, CH4). Then, the laser transmitter has been integrated in a lidar architecture which was previously designed using a numerical model. Improvements and optimization of the lidar system focused on two aspects: the monitoring of the spectral purity of the emitter and the control of the detection and acquisition. Concentration measurements on the three gases have been carried out from the laboratory based on atmospheric backscattered signals from clouds and aerosol. These measurements provided a basis for the investigation of the error and bias sources. On the basis of these measurements, instrument scaling for future airborne demonstrations is discussed. Projected performances of a spaceborne instrument are also presented.

Serre's conjecture on the modularity of Galois representations makes a connection between two-dimensional Galois representations and modular forms. A conjecture by Ash, Doud, and Pollack generalizes Serre's to higher-dimensional Galois representations. In this paper we discuss an explicit computational example supporting the generalized claim. An ambiguity in a calculation within the example is resolved using a method of complex approximation.

L'expérience réalisée durant l'été 2007 à Blainville à l'entreprise serricole Les Jardiniers du Chef a mis en évidence les impacts de la technologie ombrageante développée par Sunarc du Canada Inc. sur le rendement de trois espèces horticoles (roquette, betterave et chicorée). Cette étude a permis de comparer la technologie Sunarc avec deux autres technologies ombrageantes, soit les écrans thermiques et les bandes ombrières fixes. Les écrans et la technologie Sunarc ont donné de bons rendements chez les trois espèces, entre autre grâce à l'application de l'ombrage sur demande. La technologie Sunarc a transmis davantage dans le rayonnement photosynthétique actif (PAR). En revanche, les écrans tendaient à accumuler beaucoup de poussière ce qui a diminué significativement la transmittance. Pour leur part, les bandes ombrageantes ont diminué significativement le rayonnement global par temps nuageux et en matinée. Par conséquent, les trois espèces ont donné moins de rendement sous ce traitement.

Afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation des engrais et réduire les répercussions négatives sur l’environnement, l’enrobage des engrais conventionnels à l’aide de nouveaux polymères biodégradables constitue une solution prometteuse. À cet effet, l’objectif de cette étude était d’évaluer cette nouvelle génération d’engrais enrobés à l’aide de nouveaux polymères biodégradables. L’homogénéité entre les particules des engrais enrobés était légèrement inférieure à celle des engrais conventionnels. Les polymères biodégradables étaient relativement solubles dans l’eau et ils ne freinaient pas la libération des éléments minéraux. La cinétique de libération des éléments minéraux dans un substrat tourbeux fut toutefois similaire chez les deux types d’engrais. Deux heures après application, Biodrix Na libéré 34% moins d’urée et N-urée que Ureia, mais la différence s’est estompée après un jour. L’effet des engrais enrobés sur la réduction du lessivage des nitrates et des pertes de N₂O a été évalué en conditions contrôlées. Aminaex et Biodrix N ont réduit le lessivage des nitrates de 41% et 54% par rapport à Ureia et ont retardé le flux maximal de N₂O de 10 jours par rapport à Ureia. Par contre, l’enrobage du phosphore n’a pas réduit son lessivage. Aminaex et Biodrix N ont eu une plus longue période d’émission de N₂O par rapport à Ureia, ce qui a augmenté le niveau du flux cumulé en N₂O après 20 jours pour les deux engrais enrobés par rapport à Ureia. Pour les engrais phosphatés, l’enrobage n’a pas assuré une libération lente, ni n’a réduit le lessivage des éléments minéraux. En conclusion, dans un milieu à température et à teneur en eau contrôlées, l’enrobage des engrais azotés enpolymères biodégradables a ralenti la solubilisation instantanée de l’urée et a permisde réduire le lessivage et les pics d’émissions de N₂O. / In order to improve the efficiency of fertilizer use and reduce the negative impact they have on the environment, the coating of conventional fertilizers with new biodegradable polymers is a promising solution.The objective of this study was to evaluate a new generation of fertilizers coated with novel biodegradable polymers. The homogeneity of coated fertilizer particles was slightly lower than that of conventional fertilizers. Biodegradable polymers are relatively soluble in water and do not inhibit the release of mineral elements. The kinetics of nutrient release in a peat substrate was however similar for both types of fertilizer. Two hours after application, Biodrix N released 34% less urea and N-urea than Ureia, but the difference disappeared after one day. The effect of coated fertilizers on the reduction of nitrate leaching and N₂O losses was evaluated under controlled conditions. Aminaex and Biodrix N reduced nitrate leaching by 41% and 54% compared to Ureia and delayed the peak of N₂O efflux by 10 days. On the other hand, the coating of the phosphorus did not reduce its leaching. Aminaex and Biodrix N had a longer N₂O emission period than Ureia, which increased the cumulative N₂O efflux emissions after 20 days for both coated fertilizers compared to Ureia. In conclusion, undercontrolled conditions, coating nitrogen fertilizers with biodegradable polymers hindered the instantaneous solubilization of urea, decreased nitrate leaching and reduced the peak of N₂O efflux.

Afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation des engrais et réduire les répercussions négatives sur l’environnement, l’enrobage des engrais conventionnels à l’aide de nouveaux polymères biodégradables constitue une solution prometteuse. À cet effet, l’objectif de cette étude était d’évaluer cette nouvelle génération d’engrais enrobés à l’aide de nouveaux polymères biodégradables. L’homogénéité entre les particules des engrais enrobés était légèrement inférieure à celle des engrais conventionnels. Les polymères biodégradables étaient relativement solubles dans l’eau et ils ne freinaient pas la libération des éléments minéraux. La cinétique de libération des éléments minéraux dans un substrat tourbeux fut toutefois similaire chez les deux types d’engrais. Deux heures après application, Biodrix Na libéré 34% moins d’urée et N-urée que Ureia, mais la différence s’est estompée après un jour. L’effet des engrais enrobés sur la réduction du lessivage des nitrates et des pertes de N₂O a été évalué en conditions contrôlées. Aminaex et Biodrix N ont réduit le lessivage des nitrates de 41% et 54% par rapport à Ureia et ont retardé le flux maximal de N₂O de 10 jours par rapport à Ureia. Par contre, l’enrobage du phosphore n’a pas réduit son lessivage. Aminaex et Biodrix N ont eu une plus longue période d’émission de N₂O par rapport à Ureia, ce qui a augmenté le niveau du flux cumulé en N₂O après 20 jours pour les deux engrais enrobés par rapport à Ureia. Pour les engrais phosphatés, l’enrobage n’a pas assuré une libération lente, ni n’a réduit le lessivage des éléments minéraux. En conclusion, dans un milieu à température et à teneur en eau contrôlées, l’enrobage des engrais azotés enpolymères biodégradables a ralenti la solubilisation instantanée de l’urée et a permisde réduire le lessivage et les pics d’émissions de N₂O / In order to improve the efficiency of fertilizer use and reduce the negative impact they have on the environment, the coating of conventional fertilizers with new biodegradable polymers is a promising solution.The objective of this study was to evaluate a new generation of fertilizers coated with novel biodegradable polymers. The homogeneity of coated fertilizer particles was slightly lower than that of conventional fertilizers. Biodegradable polymers are relatively soluble in water and do not inhibit the release of mineral elements. The kinetics of nutrient release in a peat substrate was however similar for both types of fertilizer. Two hours after application, Biodrix N released 34% less urea and N-urea than Ureia, but the difference disappeared after one day. The effect of coated fertilizers on the reduction of nitrate leaching and N₂O losses was evaluated under controlled conditions. Aminaex and Biodrix N reduced nitrate leaching by 41% and 54% compared to Ureia and delayed the peak of N₂O efflux by 10 days. On the other hand, the coating of the phosphorus did not reduce its leaching. Aminaex and Biodrix N had a longer N₂O emission period than Ureia, which increased the cumulative N₂O efflux emissions after 20 days for both coated fertilizers compared to Ureia. In conclusion, undercontrolled conditions, coating nitrogen fertilizers with biodegradable polymers hindered the instantaneous solubilization of urea, decreased nitrate leaching and reduced the peak of N₂O efflux.

Cette thèse s’insère dans le cadre d’un projet interdisciplinaire sur les politiques publiques dans le domaine de la réduction de gaz à effet de serre (GES). Elle traite de la dimension politico-économique de la formulation des politiques gouvernementales des provinces canadiennes membres de la Conférence des gouverneurs de la Nouvelle-Angleterre et des premiers ministres de l’Est du Canada (CGNA-PMEC). Cette recherche suggère que les politiques sous-nationales, ou provinciales, étudiées ici sont influencées par la convergence de facteurs liés aux idées, aux intérêts et aux institutions. Dans le contexte des débats touchant la lutte contre les changements climatiques, cette thèse propose d’appliquer un modèle théorique formulé par Barry Rabe, développé sur la base de l’étude des politiques des États américains de Nouvelle-Angleterre. Cette thèse veut apporter une double contribution : effectuer la première opérationnalisation substantielle du modèle de B. Rabe à des cas non-américains et perfectionner son modèle en combinant les domaines de la politique et de l’économie. La thèse tient aussi compte du fait que certains postulats identifiés ne soient pas toujours expressément présentés par Barry Rabe lui-même. / At the origin of this research project, we find a suggestion of B. Rabe, according to which sub-national governments (at least, within the framework of the United States and of Canada) can be considered as central actors in the programs of greenhouse gas (GHG) reduction. This bottom up approach suggests that a lack of serious commitments on behalf of the mentioned national governments can be partially compensated with sub-state level actors. This hesitation at the national level has been effectively compensated with actions realized at the regional level as was the case with the States of the New England, according to B. Rabe. Given that this region of the United States encompasses participants from the Conference of New England Governors and Eastern Canadian Premiers (NEG/ECP), we asked ourselves questions as to the GHG reduction policies of the Canadian part of this regional grouping. More concretely, from this intra-regional comparison, we tried to make a replication of the model of B. Rabe. Inspired by an interdisciplinary approach and by a taking into consideration factors coming from ideas, interests and institutions, this research work is structured as a succession of chapters. After the introductory part, the first chapter (section 2) handles the positioning of the Canadian provinces members of the NEG-ECP, compared with States of the New - England concerning the governments’ policies on the reduction of the GHG. We wanted to determine the framework of these provinces, consider the (possible) presence of political learning (apprenticeship) as well as an analysis of the sectorial dimensions of the action plans. Based pa r t ia l ly on the results of the first chapter , the study of a link between the sectorial composition of the provincial economy and the type of government policy on the GHG reduction represents the foundation of the second chapter (section 3). The presence of natural resources (and/or of maritime resources), the economic diversification as well as the nature of the energy base of the province seem to influence the government policy about climate change. The third chapter (section 4) aims at analyzing the phase of elaboration / formulation of the most recent Quebec’s action plan on GHG. To cast more light on the political path of this plan, various elements are considered: Québec’s historic environmental commitments, the intergovernmental interactions, the presence / absence of coalitions as well as the role of the governmental public servants. And finally, the conclusion evokes possible contributions and limits of the entire process of our research. We also mentioned certain potentially interesting developments concerning the future researches on the subject.

Les activités humaines ont généré une augmentation importante de la concentration de gaz à effet de serre (GES) au cours des 150 dernières années, ce qui est relié à plusieurs problèmes environnementaux, tels que le réchauffement planétaire et les changements climatiques. Le secteur agricole contribue de 8 à 10% aux émissions totales de GES dans l'atmosphère, et les principaux GES émis sont le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄) et l’oxyde nitreux (N₂O). Le contrôle et la quantification de ces émissions requièrent des technologies qui permettent de les capturer et ou les dégrader, par exemple par adsorption. L'objectif du présent projet est de caractériser des matériaux qui puissent être utilisés comme adsorbants des GES et de décrire leurs cinétiques d’adsorption afin d’avoir l’information qui permette de sélectionner des adsorbants pour capturer le CH₄ et le N₂O à des basses concentrations et à température et pression ambiantes. Pour adsorber le CH₄, des adsorbants commerciaux et synthétiques ont été utilisés. Les adsorbants choisis ont été des zéolithes, un biocharbon conditionné au laboratoire et un ZIF (« Zeolitic imidazolate framework », ZIF-8) synthétisé au laboratoire. Ce dernier a été employé aussi pour adsorber du N₂O. La capacité d’adsorption de CH₄ et de N₂O a été évaluée pour chaque adsorbant par de tests dynamiques d’adsorption du gaz sous conditions ambiantes. Des zéolithes commerciales sous forme de billes ou d’extrudés et de poudre ont été caractérisées physiquement et chimiquement afin de corréler leurs propriétés avec la capacité d'adsorption de CH₄. L’effet de la structure et de la composition chimique sur la capacité d'adsorption de CH₄ ont été analysées. La capacité d'adsorption du CH₄ par les zéolithes commerciales a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄). L’isotherme d’adsorption de Freundlich a ajusté correctement aux données expérimentales. Il a été observé que la capacité d’adsorption du CH₄ augmentait avec la surface spécifique et le volume de pores, tandis qu’elle diminuait avec le rapport Si/Al et la température. Egalement, les zéolites sous forme de poudre ont présenté des capacités d’adsorption du CH₄ plus élevées que les zéolithes sous forme de billes ou d’extrudés. Du biocharbon obtenu par torréfaction du carton ciré a été traité chimiquement avec KOH et caractérisé. La caractérisation physique, chimique et thermique du carton ciré torréfié et des échantillons traités chimiquement permet de prédire la durabilité des échantillons et de corréler ses propriétés avec sa capacité d’adsorption. La capacité d'adsorption du CH₄ par le biocharbon a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄). L’isotherme d’adsorption de Freundlich a ajusté les données expérimentales. La capacité d'adsorption augmentait avec le temps de torréfaction et diminuait avec le traitement chimique. Le ZIF-8 a été obtenu par synthèse solvothermale et caractérisé physiquement et chimiquement afin de corréler ses propriétés avec sa capacité d'adsorption du CH₄ et du N₂O. La capacité d'adsorption du CH₄ et du N₂O a été étudiée à 30 °C et à pression atmosphérique, tandis que les pressions partielles du CH₄ et N₂O ont été inférieures à 0,40 kPa pour le CH₄ (4000 ppm CH₄) et à 0,10 kPa pour le N₂O (1000 ppm N₂O). L’isotherme d’adsorption de Freundlich ajuste correctement les donnés expérimentales. En plus, de l’adsorption d’un mélange de CH₄ et N₂O a été étudié et la courbe de percé du CH₄ est affecté pour le N₂O. Parmi les différents matériaux utilisés lors de l’adsorption du CH₄ à 30 ºC et à pressions partielles de CH₄ inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH₄), les biocharbons présentent la capacité d’adsorption la plus élevée, suivis par le ZIF-8 et les zéolithes commerciales. / Human activities contributed with a significant increase in GHG concentrations over the past 150 years and they are related to environmental issues, such as global warming and climate change. The agricultural sector contributes 8 to 10% of total GHG emissions to the atmosphere, being carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) the main GHGs emitted. The control and quantification of these emissions requires technologies which can capture and or degrade these GHG, for example by adsorption. The objective of this project is to characterize adsorbents and to describe their adsorption kinetics in order to select the most suitable for the adsorption of CH₄ and N₂O at low concentration and at ambient temperature. For CH₄ adsorption, commercial and synthesized adsorbents were tested. The selected adsorbents were commercial zeolites, laboratory conditioned biochar and synthesized ZIF ("Zeolitic imidazolate framework"). ZIF was also used for N₂O adsorption. The adsorption capacity of CH₄ and N₂O for each adsorbent was evaluated by dynamic adsorption tests of the gas under atmospheric conditions. Commercial zeolites, in the form of pellets and powders, were physically and chemically characterized in order to correlate their properties with its CH₄ adsorption capacity. The effect of zeolites structure and chemical composition on the adsorption capacity of CH₄ was evaluated for zeolites in the form of pellets and powders. CH₄ adsorption capacity of commercial zeolites was studied at 30 °C, atmospheric pressure and at CH₄ partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH₄). Freundlich isotherm fitted the experimental data of CH₄ adsorption. The adsorption capacity of CH₄ increased with the surface area and pore volume, while decreased with the Si/Al ratio and temperature. Furthermore, the zeolites in powder form exhibited higher CH₄ adsorption capacities than those of zeolites in pellets. The torrefied cardboard was chemically treated with KOH and it was physically, chemically and thermally characterized to correlate its properties with its CH₄ adsorption capacity and to predict the durability of the samples. The adsorption capacity of CH₄ of torrefied cardboard was studied at 30 °C, atmospheric pressure and CH₄ partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH4). The Freundlich adsorption isotherm fitted correctly the experimental data. CH4 adsorption capacity increased with torrefaction time and decreased with chemical treatment. ZIF-8 was obtained by solvothermal synthesis and was physically and chemically characterized in order to correlate its properties with its adsorption capacity of CH₄ and N₂O. The adsorption capacity of CH₄ and N₂O was studied at 30 °C and atmospheric pressure, while the partial pressures of CH₄ and N₂O evaluated were lower than 0.40 kPa for CH₄ (4000 ppm CH₄) and lower than 0.10 kPa for N2O (1000 ppm N₂O). The experimental adsorption of CH₄ an N₂O was fitted by Freundlich isotherm. Furthermore, the adsorption of a mixture of CH₄ and N₂O was evaluated, being CH₄ breakthrough influenced in the presence of N₂O. Among the different materials used for CH₄ adsorption at 30 ºC and partial pressures lower than 0.40 kPa (4000 ppm CH₄), biocharbons presented the highest adsorption capacity, followed by ZIF- 8 and commercial zeolites.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Le rôle des forêts dans la réalisation des réductions d'émissions de gaz à effet de serre (GES) prévues à l'échelle planétaire pourrait être substantiel. Comprendre le rôle du secteur forestier va devenir d'autant plus important que la demande en bois risque d'être toujours plus soutenue dans le futur. Il existe cependant un grand degré d'incertitude quant à la stratégie sectorielle à mettre en œuvre pour maximiser les réductions de GES : faut-il chercher à maximiser la production de bois (c'est-à-dire à augmenter les niveaux de récolte) ou gérer les écosystèmes sous un régime de protection (c'est-à-dire diminuer les niveaux de récolte) ? L'incertitude augmente en raison des impacts potentiels des changements climatiques sur la capacité des écosystèmes à stocker du carbone et à répondre aux besoins en bois des marchés. Les actions d'atténuation du secteur forestier ne se limitent cependant pas aux forêts. Il est aussi nécessaire de considérer les émissions de GES issues de la décomposition des produits du bois et l'utilisation de ces produits en remplacement de matériaux et sources d'énergie à plus forte empreinte carbone. Une sélection non exhaustive ne peut conduire qu'à des conclusions partielles qui pourraient s'avérer contreproductives dans la lutte contre les changements climatiques. L'objectif de cette thèse est donc d'évaluer le potentiel d'atténuation du secteur forestier québécois, en identifiant les obstacles à éviter et les opportunités à saisir, afin de développer une stratégie sectorielle efficace dans la lutte contre les changements climatiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que, de l'échelle du peuplement à l'échelle de la province, les stratégies d'aménagement basées sur l'augmentation du volume de bois récolté n'apportent généralement pas de bénéfices climatiques, contrairement à celles qui visent à réduire le volume récolté par rapport à la stratégie de référence. La perte de carbone dans les écosystèmes forestiers, due à une augmentation des superficies récoltées, couplée à une augmentation des émissions de GES des produits n'est pas compensée par des effets de substitution trop faibles et incertains. Ces conclusions s'appliquent autant à moyen (2050) qu'à long terme (2100), et avec ou sans prise en compte de l'impact des changements climatiques sur les écosystèmes forestiers. Cette conclusion est d'ailleurs exacerbée lorsque les analyses ne sont plus faites en dioxyde de carbone équivalent, mais selon le forçage radiatif des émissions, donc avec une meilleure prise en compte de la temporalité des émissions de GES et de leur pouvoir réchauffant. Cependant, ces travaux démontrent aussi que les deux grands types de stratégies d'aménagement forestier peuvent coexister pour maximiser le potentiel d'atténuation du secteur forestier provincial. Tout d'abord, car certains peuplements forestiers pourraient bénéficier des perturbations pour redynamiser leur productivité. La nécessité de considérer les caractéristiques initiales des peuplements et l'impact d'une perturbation sur leurs dynamiques est donc primordiale. D'autre part, l'augmentation du volume de bois récolté pourrait apporter un bénéfice climatique si une meilleure substitution moyenne pouvait être atteinte et/ou une meilleure gestion des émissions, notamment de méthane, engendrées par la fin de vie des produits du bois était mise en place. Ces effets permettraient donc une coexistence des deux grands types d'aménagement par rapport à la stratégie de référence. Une stratégie de réduction de la récolte n'est pas exempte de toute incertitude. C'est un risque de saturation de la séquestration des écosystèmes, mais aussi un risque pour des stocks de carbone sensibles à l'augmentation des perturbations naturelles. De plus, les risques de fuite sont importants. Le bois non récolté sera selon toute vraisemblance compensé par une récolte accrue dans d'autres juridictions pour satisfaire la demande en ressource biosourcée. Il apparait donc que ni une stratégie basée seulement sur la réduction et encore moins sur l'augmentation du volume de bois récolté ne soit une solution idéale. Il est nécessaire de déployer les actions d'atténuation avec un potentiel de réalisation important et qui ne seront dans aucun cas contreproductives dans le futur ; comme le boisement des territoires anthropisés, une gestion améliorée des émissions de fin de vie ou encore un soutien à l'innovation des produits du bois afin d'en augmenter la proportion qui possède une plus longue durée de vie. Dans le même temps, il faut développer les fondements opérationnels d'une optimisation des niveaux de récolte selon les caractéristiques des écosystèmes forestiers. Ce sont des étapes nécessaires pour permettre une prise de décision éclairée et le développement d'une stratégie sectorielle efficace. / The role of forests in achieving global greenhouse gas (GHG) emissions reductions could be substantial. Understanding the role of the forestry sector will become increasingly important as the demand for wood is likely to continue to grow in the future. However, there is a high degree of uncertainty regarding the strategy to implement in order to maximize GHG reductions in the forest sector: should we seek to maximize wood production (i.e., increase harvesting levels) or leave ecosystems unmanaged (i.e., decrease harvesting levels)? Furthermore, the potential effects of climate change on the ability of ecosystems to store carbon and meet the wood demands of markets are causing a rise in uncertainty. Mitigation actions in the forestry sector, however, are not limited to forests. It is also necessary to consider GHG emissions from the decomposition of wood products and the use of these products as replacements for materials and energy sources with a higher carbon footprint. A non-exhaustive selection can only lead to partial conclusions that could prove counterproductive in the fight against climate change. The objective of this thesis is to evaluate the mitigation potential of the Quebec forestry sector by identifying the obstacles to avoid and the opportunities to seize in order to develop an effective strategy in the fight against climate change. The results suggest that, from the forest stand to the provincial scale, management strategies based on increasing the volume of harvested wood generally do not provide climate benefits, unlike those aimed at reducing the volume harvested compared to the reference strategy. The loss of carbon in forest ecosystems due to an increase in harvested areas, coupled with an increase in greenhouse gas emissions from wood products, is not offset by substitution effects that are too low and uncertain. These conclusions apply to both the medium term (2050) and the long term (2100), with or without consideration of the impact of climate change on forest ecosystems. These findings are exacerbated when analyses are conducted using radiative forcing of emissions, rather than just carbon dioxide equivalent, as this approach better accounts for the temporality and warming potential of greenhouse gas emissions. However, these findings also demonstrate that both types of forest management strategies can coexist to maximize the potential for carbon mitigation in the provincial forest sector. Firstly, some forest stands may benefit from disturbances that can reinvigorate their productivity. Therefore, it is crucial to consider the initial characteristics of forest stands and the impact of disturbances on their dynamics. Secondly, increasing the volume of harvested wood could provide a climate benefit if better average substitution and/or management of emissions, particularly methane emissions from wood product end-of-life, were implemented. These effects would allow the coexistence of both types of management strategies compared to the reference strategy. A strategy of reducing harvest is not without uncertainty. There is a risk of saturation of ecosystem carbon sequestration in the long term, as well as a risk to carbon stocks that are sensitive to increased natural disturbances. In addition, the risks of leakage are significant. Unharvested wood will likely be compensated by increased harvesting in other jurisdictions to meet the demand for bio-resources. Therefore, neither a strategy based only on reduction nor one based only on increasing the volume of harvested wood is an ideal solution. It is necessary to deploy mitigation actions with a high potential for implementation that will not be counter productive in the future, such as afforestation of anthropized territories, improved management of end-of-life emissions, or support for innovation in wood products. At the same time, it is necessary to develop the operational foundations for optimizing harvesting levels according to the characteristics of forest ecosystems. These are necessary steps to enable informed decision-making and the development of an effective provincial forest sector strategy.