Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique

Ce projet de recherche, intitulé Téléopération d'un robot collaboratif par outil haptique traite un des problèmes contemporains de la robotique, à savoir la coopération entre l'humain et la machine. La robotique est en pleine expansion depuis maintenant deux décennies: les robots investissent de plus en plus l'industrie, les services ou encore l'assistance à la personne et se diversifient considérablement. Ces nouvelles tendances font sortir les robots des cages dans lesquelles ils étaient placés et ouvrent grand la porte vers de nouvelles applications. Parmi elles, la coopération et les interactions avec l'humain représentent une réelle opportunité pour soulager l'homme dans des tâches complexes, fastidieuses et répétitives. En parallèle de cela, la robotique moderne s'oriente vers un développement massif du domaine humanoïde. Effectivement, plusieurs expériences sociales ont montré que l'être humain, constamment en interaction avec les systèmes qui l'entourent, a plus de facilités à contribuer à la réalisation d'une tâche avec un robot d'apparence humaine plutôt qu'avec une machine. Le travail présenté dans ce projet de recherche s'intègre dans un contexte d'interaction homme-robot (IHR) qui repose sur la robotique humanoïde. Le système qui en découle doit permettre à un utilisateur d'interagir efficacement et de façon intuitive avec la machine, tout en respectant certains critères, notamment de sécurité. Par une mise en commun des compétences respectives de l'homme et du robot humanoïde, les interactions sont améliorées. En effet, le robot peut réaliser une grande quantité d'actions avec précision et sans se fatiguer, mais n'est pas nécessairement doté d'une prise de décision adaptée à la situation, contrairement à l'homme qui est capable d'ajuster son comportement naturellement ou en fonction de son expérience. En d'autres termes, ce système cherche à intégrer le savoir-faire et la capacité de réflexion humaine avec la robustesse, l'efficacité et la précision du robot. Dans le domaine de la robotique, le terme d'interaction intègre également la notion de contrôle. La grande majorité des robots reçoit des commandes machines qui sont généralement des consignes de trajectoire, qu'ils sont capables d'interpréter. Or, plusieurs interfaces de contrôle sont envisageables, notamment celles utilisant des outils haptiques, qui permettent à un utilisateur d'avoir un ressenti et une perception tactile. Ces outils comme tous ceux qui augmentent le degré de contrôle auprès de l'utilisateur, en ajoutant un volet sensoriel, sont parfaitement adaptés pour ce genre d'applications. Dans ce projet, deux outils haptiques sont assemblés puis intégrés à une interface de contrôle haptique dans le but de commander le bras d'un robot humanoïde. Ainsi, l'homme est capable de diriger le robot tout en ajustant ses commandes en fonction des informations en provenance des différents capteurs du robot, qui lui sont retranscrites visuellement ou sensoriellement.

Reconnaître la dynamique des écosystèmes paysagers pour mieux saisir l’acceptabilité sociale des projets de développement éolien

Le développement de la production d’énergie éolienne et son transport fait partie des orientations du gouvernement québécois depuis plusieurs années, autant en ce qui a trait aux domaines énergétiques que de développement durable. L’implantation de parcs éoliens issus des appels d’offres d’Hydro-Québec se heurte pourtant à un certain degré d’opposition de la part des collectivités qui accueillent les infrastructures. Cette opposition fait en sorte qu’un appui majoritaire ne peut être observé pour aucun des projets. L’hypothèse de l’essai est que l’évaluation des paysages, dans le cadre des études d’impacts de parcs éoliens, demeure inadéquate, d’où le manque d’acceptabilité sociale ou tout au moins un des facteurs le déterminant. La considération du paysage comme faisant partie d’un écosystème dynamique est ici le moyen envisagé pour améliorer son évaluation lors des études d’impacts de parcs éoliens. L’objectif général de l’essai est ainsi d’explorer le concept d’écosystème paysager et d’évaluer dans quelle mesure il pourrait être mieux cerné par les outils traditionnels d’évaluation des projets. Les concepts d’écologie du paysage et d’acceptabilité sociale sont circonscrits afin d’identifier leur degré d’intégration aux outils québécois d’évaluation et de gestion qui encadrent le développement éolien. Une identification des bouleversements de l’écosystème paysager, occasionnés par les parcs éoliens, démontre qu’aucun des outils gouvernementaux ne permet d’assurer adéquatement l’intégrité naturelle ou anthropique du paysage. Trois projets québécois, réalisés entre 2012 et 2016, servent pour l’évaluation de liens entre les impacts de bouleversements à l’écosystème paysager, considérés lors des études d’impact, et leur acceptabilité sociale. Les valeurs de critères d’analyse, en lien aux impacts de bouleversements à l’écosystème paysager, sont comparées aux valeurs d’indices d’acceptabilité sociale à travers les trois projets. Les résultats démontrent que 49 % des critères d’analyse permettent d’expliquer en partie l’acceptabilité sociale observée pour les projets étudiés. 74 % des liens observés entre les critères d’analyse et les indices d’acceptabilité mettent en relation un impact négatif minimal (ou un impact positif maximal) sur l’écosystème paysager avec une acceptabilité sociale maximale. En considérant les résultats observés lors de l’étude des projets de développement éolien, certaines recommandations destinées aux autorités gouvernementales peuvent être faites afin d’assurer l’intégration du concept d’écosystème paysager à l’élaboration de parcs éoliens par les promoteurs. Une priorisation de l’étude des critères d’analyse en lien aux impacts de bouleversement à l’écosystème paysager doit être faite, autant dans les outils d’évaluation et de gestion que lors des discussions entre autorités municipales et promoteurs. Une amélioration de la mesure de l’acceptabilité sociale des projets de parcs éoliens dans les collectivités affectées doit également être faite, un effort d’information supplémentaire de la part des promoteurs et un échantillonnage plus représentatif de la population pouvant mener à une mesure plus objective de l’acceptabilité sociale.

Atténuation des changements climatiques en Chine : analyse des cibles et des stratégies de réduction des émissions de GES

La Chine est l’acteur le plus important dans la lutte internationale aux changements climatiques. Depuis 2007, ce pays est le plus grand émetteur de dioxyde de carbone avec près du quart des émissions mondiales et la croissance de sa consommation d’énergie depuis les années 2000 met en grand danger l’ensemble de la planète. L’objectif de cet essai est d’analyser la capacité de la Chine à réduire ses émissions de gaz à effet de serre et de participer à sa juste part à l’effort international d’atténuation des changements climatiques. Pour ce faire, la croissance économique chinoise des dernières décennies et ses impacts environnementaux sont présentés. On remarque que le modèle de croissance qui a permis à la Chine de se hisser au sommet de l’économie mondiale a montré ses limites et que le gouvernement a développé une nouvelle stratégie économique qui se veut plus durable. Ensuite, les cibles et engagements climatiques de la Chine sont analysés selon quatre critères (capacité, adéquation, responsabilité et effort). Les résultats de cette analyse montrent que la capacité du pays à réduire ses émissions est grande, mais que ses cibles ne sont ni suffisantes pour maintenir la hausse de la température à 2 °C, ni assez contraignantes et larges. Puis, l’impact de la nouvelle stratégie économique sur différents indicateurs est évalué. Cette évaluation montre que les facteurs qui ont largement contribué à la hausse des émissions de gaz à effet de serre en Chine – à savoir une croissance économique effrénée, une forte dépendance au charbon et une économie dominée par le secteur industriel – subissent d’importants changements. En effet, ces mutations majeures dans l’économie chinoise laissent croire que la Chine atteindra ses cibles d’intensité énergétique, d’énergie renouvelable et de plafonnement des émissions de dioxyde de carbone plus rapidement que prévu. Il est recommandé de bonifier les engagements climatiques de la Chine en imposant une cible absolue sur les émissions de dioxyde de carbone et en élargissant la portée de ces engagements pour inclure d’autres gaz à effet de serre. Aussi, certaines recommandations sont faites pour assurer le bon fonctionnement d’un éventuel système de plafonnement et d’échange en Chine. Le travail se conclut sur l’effort à venir dans la lutte internationale aux changements climatiques et sur la nécessité d’étudier la réduction des émissions de gaz à effet de serre en Chine après leur plafonnement, prévu d’ici 2025.

Écologie industrielle et territoriale : un outil pour favoriser le développement durable au Viêt Nam

L’écologie industrielle et territoriale constituant un pilier de l’économie circulaire est de plus en plus déployée dans le monde pour prévenir les pollutions industrielles et éradiquer la raréfaction des ressources. L’objectif de l’essai est de trouver des solutions possibles pour promouvoir ce concept au Viêt Nam afin de relever les défis environnementaux pour aboutir aux objectifs de la croissance verte d’ici 2035. Pour l’atteindre, les trois objectifs secondaires sont la justification de l’applicabilité du concept proposé dans les pays en développement, le diagnostic des barrières de déploiement de ce concept au Viêt Nam et l’analyse des bonnes pratiques réalisées au Québec et en Chine. Un changement de paradigme dans les politiques publiques qui touchent la rationalité économique est incontournable pour faciliter la mise en œuvre de l’écologie industrielle. Les pays en développement ont entrepris certaines démarches de développement durable comme la responsabilité sociale des organisations selon ISO 26 000, l’Agenda 21 local et, très timidement, l’approche de The Natural Step. Le Viêt Nam connaît, depuis les trente dernières années, une industrialisation rapide. La croissance économique est un avantage mobilisant, pourtant les externalités industrielles représentent une des menaces importantes pour ce pays du Sud. Le secteur industriel a contribué au tiers du revenu de ce pays. Les 299 zones industrielles ont été mises en service pour accroître les valeurs ajoutées industrielles. Ce pays de l’Asie du Sud-Est fait face à des risques environnementaux comme l’augmentation des déchets industriels, le doublement de consommation d’énergie et l’augmentation d’un facteur six des émissions de CO2. Le diagnostic sur les sept barrières de création d’une symbiose industrielle démontre la maturité du Viêt Nam au deuxième niveau de déploiement de l’écologie industrielle. Cela signifie que les efforts initiaux ont été bien mobilisés. Cependant, les incitatives économiques et la participation publique sont plus préoccupantes. La méthodologie de création d’une symbiose industrielle au Québec se caractérise par une approche volontaire ainsi que l’acceptabilité sociale. À l’opposé, les outils juridiques constituent un des principaux facteurs de succès de la mise en œuvre de l’économie circulaire en Chine. Les recommandations pour l’implantation de l’écologie industrielle au Viêt Nam sont formulées en compilant les deux approches réglementaires et volontaires. L’adoption de la pensée écosystémique dans les politiques de développement durable, le renforcement de l’information, sensibilisation et éducation, la communication sur les bénéfices de l’écologie industrielle et territoriale auprès des intervenants, la création d’un centre de recherche et développement, la restructuration législative, l’adoption de la gouvernance participative et l’internalisation des externalités par l’écofiscalité doivent se combiner pour faciliter la transformation des zones industrielles vers les parcs éco-industriels au Viêt Nam.

The Effect of using online homework exercises on student achievement in a Quantitative methods course

Abstract: Quantitative Methods (QM) is a compulsory course in the Social Science program in CEGEP. Many QM instructors assign a number of homework exercises to give students the opportunity to practice the statistical methods, which enhances their learning. However, traditional written exercises have two significant disadvantages. The first is that the feedback process is often very slow. The second disadvantage is that written exercises can generate a large amount of correcting for the instructor. WeBWorK is an open-source system that allows instructors to write exercises which students answer online. Although originally designed to write exercises for math and science students, WeBWorK programming allows for the creation of a variety of questions which can be used in the Quantitative Methods course. Because many statistical exercises generate objective and quantitative answers, the system is able to instantly assess students’ responses and tell them whether they are right or wrong. This immediate feedback has been shown to be theoretically conducive to positive learning outcomes. In addition, the system can be set up to allow students to re-try the problem if they got it wrong. This has benefits both in terms of student motivation and reinforcing learning. Through the use of a quasi-experiment, this research project measured and analysed the effects of using WeBWorK exercises in the Quantitative Methods course at Vanier College. Three specific research questions were addressed. First, we looked at whether students who did the WeBWorK exercises got better grades than students who did written exercises. Second, we looked at whether students who completed more of the WeBWorK exercises got better grades than students who completed fewer of the WeBWorK exercises. Finally, we used a self-report survey to find out what students’ perceptions and opinions were of the WeBWorK and the written exercises. For the first research question, a crossover design was used in order to compare whether the group that did WeBWorK problems during one unit would score significantly higher on that unit test than the other group that did the written problems. We found no significant difference in grades between students who did the WeBWorK exercises and students who did the written exercises. The second research question looked at whether students who completed more of the WeBWorK exercises would get significantly higher grades than students who completed fewer of the WeBWorK exercises. The straight-line relationship between number of WeBWorK exercises completed and grades was positive in both groups. However, the correlation coefficients for these two variables showed no real pattern. Our third research question was investigated by using a survey to elicit students’ perceptions and opinions regarding the WeBWorK and written exercises. Students reported no difference in the amount of effort put into completing each type of exercise. Students were also asked to rate each type of exercise along six dimensions and a composite score was calculated. Overall, students gave a significantly higher score to the written exercises, and reported that they found the written exercises were better for understanding the basic statistical concepts and for learning the basic statistical methods. However, when presented with the choice of having only written or only WeBWorK exercises, slightly more students preferred or strongly preferred having only WeBWorK exercises. The results of this research suggest that the advantages of using WeBWorK to teach Quantitative Methods are variable. The WeBWorK system offers immediate feedback, which often seems to motivate students to try again if they do not have the correct answer. However, this does not necessarily translate into better performance on the written tests and on the final exam. What has been learned is that the WeBWorK system can be used by interested instructors to enhance student learning in the Quantitative Methods course. Further research may examine more specifically how this system can be used more effectively.

La séquestration naturelle de carbone en milieu urbain : un outil de lutte contre les changements climatiques à promouvoir!

La lutte contre les changements climatiques représente un enjeu majeur en ce XXIe siècle. L'objectif principal de cet essai est d'évaluer le rôle que peut jouer la séquestration naturelle de carbone en milieu urbain dans ce combat au Québec. L’absorption du CO2, principal gaz à effet de serre, par la photosynthèse s'avère être une alternative permettant de compenser en partie les émissions carboniques en milieu urbain — un milieu propice pour effectuer divers types d'aménagement de verdissement urbain, comme aménager des toits verts, des murs végétaux ainsi que planter des arbres. À ces égards, les principales conditions favorisant la séquestration de carbone en milieu urbain ont été étudiées. Aussi, une analyse économique a permis d’évaluer la faisabilité de l'implantation de ces techniques de verdissement dans un contexte urbain québécois. En fait, il s'avère économiquement intéressant de procéder aux verdissements des villes puisque les avantages financiers, sociaux et environnementaux qui en découlent justifient l’investissement. À titre d'exemple, soulignons qu'un arbre moyen représente des bénéfices socio-environnementaux de 100 $ annuellement globalement pour la collectivité et l’individu. L’essor du verdissement urbain est favorisé par ailleurs par des mesures incitatives à ce sujet. Quelques pays et villes ont également été cités pour mettre en perspective les incitatives financières et réglementaires qu’ils utilisent. Qui plus est, il a été calculé, de façon sommaire, que le potentiel combiné de séquestration de CO2 par ces principales techniques de verdissement urbain est considérable. À titre de référence, si 50 % des toits et des murs étaient végétalisés et que le couvert arboré au Québec atteignait également 50 %, alors c’est plus de 3 M t CO2 / an qui pourraient être séquestré en milieu urbain, soit une quantité représentant près de 5 % des émissions annuelles de CO2 québécois. En outre, la séquestration naturelle de carbone en milieu urbain pourrait jouer un double rôle dans la lutte contre les changements climatiques; celui de la séquestration de carbone, certes, mais également en matière de la conscientisation environnementale — élément pouvant favoriser un mouvement de masse pour mieux lutter contre les changements climatiques.

Représentations sociales de citoyens de Saint-Léonard à l'égard de l'immigration

L'immigration demeure un phénomène fortement répandu dans les communautés rurales francophones qui veulent contrecarrer les conséquences démographiques, économiques, sociales et politiques de la dépopulation progressive. Les collectivités se voient ainsi de plus en plus touchées par ce phénomène qui apporte certes plusieurs avantages, mais aussi une quantité innombrable de défis à relever. L'intégration des immigrants au sein de ces collectivités rurales, dont les collectivités du nord-ouest du Nouveau-Brunswick, comporte des difficultés. L'insertion professionnelle et sociale dépend de divers facteurs que ce soit la connaissance et la maitrise de la langue, la capacité à établir et maintenir des liens sociaux, la capacité de s'approprier un ensemble de valeurs ; de normes et de rôles, etc. Parmi les facteurs qui sont susceptibles de nuire ou de faciliter le processus d'intégration, les représentations que se font les citoyens du phénomène de l'immigration pourraient occuper une place substantielle. Dans cette recherche exploratoire, on rend compte des représentations sociales dans un lieu géographiquement déterminé. La conceptualisation des représentations s'inspire en partie des travaux de Serge Moscovici et de certains auteurs plus contemporains, tels que Jodelet, qui s'inscrivent dans son prolongement. Plus précisément, nous étudions les représentations de l'immigration chez les citoyens de la municipalité de Saint-Léonard, au Nouveau-Brunswick. Ce terrain semblait particulièrement riche pour étudier ce concept étant donnée sa récente histoire et expérience avec le phénomène de l'immigration. À cet égard, ont été identifiées et décrites : les valeurs, les sentiments, les émotions, les idéologies, les concepts, les opinions, les orientations de comportements, etc. de treize personnes rencontrées dans le cadre d'entrevues semi-dirigées individuelles. Les entretiens ont permis de colliger les éléments de définition ou des caractéristiques de l'immigration dans la région du nord-ouest du Nouveau-Brunswick. Les travaux de Milton Bennett qui portent sur les stades de développement de l'ouverture interculturelle ont servi d'inspiration et ont permis d'analyser les discours des citoyens. Cette théorie a permis de mettre en relief le positionnement des citoyens face à l'immigration et à la présence de personnes immigrantes dans leur communauté. De l'analyse des données recueillies (transcription des verbatims, puis identification et regroupement des segments pertinents), il ressort que les acteurs locaux se représentent l'immigration et les immigrants avec une certaine crainte et méfiance. Cette thèse se veut une première étape permettant une compréhension de la perception des locaux face aux immigrants. Toutefois, d'un point de vue pratique et dans le but de mieux cibler les actions pertinentes à mener au sein de la communauté, le modèle du champ de forces de Kurt Lewin a permis de représenter la situation actuelle et souhaitée de façon à ce que l'immigration et l'intégration des immigrants soient vécues positivement de part et d'autre.

Conception d’un guide pour accompagner la ou le spécialiste de contenu en contexte de formation manquante en RAC au collégial

Cet essai porte sur la conception d’un guide pour accompagner la ou le spécialiste de contenu dans un contexte de formation manquante dans le cadre de la reconnaissance des acquis et des compétences (RAC) au collégial. L’étape de la formation manquante, décrite dans le Cadre général-Cadre technique (Gouvernement du Québec, 2005) et qui permet de définir la RAC au secondaire et au collégial, consiste à fournir à la personne candidate les ressources nécessaires qui l’aideront à mobiliser les éléments d’une compétence requis, afin de répondre aux évaluations à des fins de diplomation dans un programme de formation donné. Les données recensées par le ministère responsable l’éducation et de l’enseignement supérieur indiquent qu’à la fin du processus d’évaluation en RAC, le recours à la formation manquante fait partie des services de plus en plus utilisés. Toutefois, pour offrir le service de RAC, les collèges doivent recruter du personnel qualifié qui évaluera les personnes candidates conformément aux compétences du programme dans lequel ces personnes sont inscrites. Un référentiel de compétences récemment mis en place décrit les compétences souhaitées du spécialiste de contenu dont une concerne l’accompagnement auprès de la personne candidate (Groupe de travail CERAC, 2014). Le chercheur s’est inspiré de ce référentiel de compétences pour questionner les ressources à la disposition du spécialiste de contenu pour l’aider dans sa tâche à l’étape de la formation manquante. C’est en l’absence de matériel spécifique à cet effet que le problème de recherche s’est imposé justifiant la question suivante : Comment résoudre le manque d’outils pour accompagner la ou le spécialiste de contenu qui intervient en RAC au collégial dans un contexte de formation manquante? Or, l’accompagnement requiert un minimum de connaissances, d’habiletés et de compétences chez la ou le spécialiste de contenu. Cette question de recherche amène à considérer trois concepts déjà explorés par des chercheures et chercheurs pour constituer notre cadre de référence et qui ont éclairé notre problématique. Il s’agit des concepts de compétence, d’andragogie et d’accompagnement qui ont mené à la détermination de l’objectif spécifique de recherche : Concevoir un guide pour soutenir la ou le spécialiste de contenu à accompagner efficacement la personne candidate à l’étape de la formation manquante en RAC au collégial. L’approche méthodologique qualitative utilisée pour atteindre l’objectif de recherche tient compte des étapes de production de matériel pédagogique du devis de Paillé (2007) soit la planification, l’élaboration et la validation d’un matériel pédagogique. Pour que ce nouveau matériel soit reconnu pertinent par la ou le spécialiste de contenu, l’étape de validation s’est effectuée auprès d’un groupe de spécialistes de contenu, ayant une expérience professionnelle variée et provenant de domaines disciplinaires différents. Le chercheur a utilisé trois modalités de collecte de données, soit le questionnaire électronique, le groupe d’entretien et le journal de bord. Les résultats de la recherche ont démontré que les spécialistes de contenu ayant participé à la validation du guide considèrent que la structure organisationnelle du matériel pédagogique et sa forme sont efficaces, pertinentes et utiles. L’utilité, la clarté et la quantité d’informations ainsi que le découpage et le développement des idées sont notamment très appréciés. D’ailleurs, les spécialistes de contenu ayant validé le guide affirment unanimement qu’il répond à un besoin de ressources pour accompagner la personne candidate à l’étape de la formation manquante.

Intégration de pales en céramique dans un rotor de microturbine axiale en configuration renversée

Le marché de l'énergie distribuée est actuellement en pleine expansion et favorise l'intégration d'une multitude de sources d'énergie, et les machines à combustion interne ne sont pas exclues. Les moteurs à piston sont actuellement les principaux acteurs du marché, en raison de leur rendement élevé et de leur faible coût en capital. Cependant, la réglementation de plus en plus sévère sur les émissions ainsi que les coûts liés à la maintenance et les temps d'arrêt sont prohibitifs pour ce type de machines, en particulier dans le segment de basse puissance et de production d’énergie et de chaleur combinées (CHP). C'est là que les microturbines opérant sous le cycle récupéré – de petites turbines à gaz qui produisent moins de 1 MW de puissance – ont un avantage concurrentiel, grâce à moins de pièces en mouvement, une combustion plus propre et une température élevée d'échappement. Les petites turbomachines récupérées doivent atteindre des températures d'entrée de turbine (TIT) très élevées, requises pour atteindre 40% de rendement thermique. Les céramiques non refroidies offrent une solution très attrayante, avec plusieurs essais mais des résultats peu concluants dans la littérature. Ce travail présente une nouvelle architecture qui prend en charge des pales en céramique monolithique dans un environnement d’opération à chaud. La turbine renversée en céramique (ICT) est constituée d'un moyeu métallique flexible qui fournit une base souple pour les pales individuelles en céramique qui sont supportées par l'extérieur par un anneau en composite carbone-polymère. Les forces centrifuges chargent les pales en compression au lieu d’en tension, exploitant ainsi la résistance en compression typiquement élevée des céramiques techniques. Le document présente la validation expérimentale entreprise pour vérifier l'intégrité structurelle d’un prototype de configuration ICT à petite échelle, dans des conditions de fonctionnement à froid et à chaud, ainsi que les étapes qui y ont mené. Les résultats expérimentaux montrent que l'ICT supporte des pales en alumine dans les tests à froid et le nitrure de silicium pour des températures d'entrée du rotor jusqu'à 1000 K, avec des vitesses de pointe de pale atteignant 271 m/s. L’incursion d’objet domestique, l'événement le plus désastreux à se produire dans les turbines en céramique dans la littérature, n'a pas causé de dommages aux pales dans cette configuration. Ces résultats indiquent que l'architecture ICT est robuste et viable, et que le développement peut être poursuivi pour augmenter la TIT et la vitesse de pointe de la turbine, afin d’éventuellement parvenir à une microturbine récupérée en céramique de 1600 K de TIT.

“Acid-spike” effect in spurs/tracks of the low/high linear energy transfer radiolysis of water : potential implications for radiobiology and nuclear industry

Résumé : Les ions hydronium (H3O + ) sont formés, à temps courts, dans les grappes ou le long des trajectoires de la radiolyse de l'eau par des rayonnements ionisants à faible transfert d’énergie linéaire (TEL) ou à TEL élevé. Cette formation in situ de H3O + rend la région des grappes/trajectoires du rayonnement temporairement plus acide que le milieu environnant. Bien que des preuves expérimentales de l’acidité d’une grappe aient déjà été signalées, il n'y a que des informations fragmentaires quant à son ampleur et sa dépendance en temps. Dans ce travail, nous déterminons les concentrations en H3O + et les valeurs de pH correspondantes en fonction du temps à partir des rendements de H3O + calculés à l’aide de simulations Monte Carlo de la chimie intervenant dans les trajectoires. Quatre ions incidents de différents TEL ont été sélectionnés et deux modèles de grappe/trajectoire ont été utilisés : 1) un modèle de grappe isolée "sphérique" (faible TEL) et 2) un modèle de trajectoire "cylindrique" (TEL élevé). Dans tous les cas étudiés, un effet de pH acide brusque transitoire, que nous appelons un effet de "pic acide", est observé immédiatement après l’irradiation. Cet effet ne semble pas avoir été exploré dans l'eau ou un milieu cellulaire soumis à un rayonnement ionisant, en particulier à haut TEL. À cet égard, ce travail soulève des questions sur les implications possibles de cet effet en radiobiologie, dont certaines sont évoquées brièvement. Nos calculs ont ensuite été étendus à l’étude de l'influence de la température, de 25 à 350 °C, sur la formation in situ d’ions H3O + et l’effet de pic acide qui intervient à temps courts lors de la radiolyse de l’eau à faible TEL. Les résultats montrent une augmentation marquée de la réponse de pic acide à hautes températures. Comme de nombreux processus intervenant dans le cœur d’un réacteur nucléaire refroidi à l'eau dépendent de façon critique du pH, la question ici est de savoir si ces fortes variations d’acidité, même si elles sont hautement localisées et transitoires, contribuent à la corrosion et l’endommagement des matériaux.

Homéostasie des cofacteurs métalliques de la nitrogénase (molybdène et vanadium) chez Azotobacter vinelandii en présence de matières organique et minérale

La fixation biologique d’azote (réduction du N2 atmosphérique, non biodisponible, en ammonium (NH3) bioassimilable) est catalysée par la métalloenzyme nitrogénase. Cette enzyme existe sous trois isoformes chez la bactérie du sol Azotobacter vinelandii: les nitrogénases au molybdène (Mo), au vanadium (V) et au fer (Fe). L’acquisition des métaux cofacteurs constitue un paramètre d’intérêt majeur car Mo et V sont fortement complexés à la matrice (matière organique et oxydes) ce qui peut limiter leur disponibilité. Ces travaux ont montré que la présence d’acide tannique et d’oxydes de fer entraîne des changements majeurs dans la gestion des métaux cofacteurs (Mo et V) chez A. vinelandii. Les stratégies d’acquisition des métaux cofacteurs sont fortement modifiées en présence de ces complexants avec (i) un changement important de la quantité des metallophores produits ainsi que (ii) une acquisition simultanée de Mo et V dans des conditions traditionnellement considérées comme non limitantes en Mo. Ceci se traduit par un changement important dans l’utilisation des nitrogénases; les niveaux de transcrits élevés des gènes nifD et vnfD, spécifiques des nitrogénases au Mo et au V respectivement, suggèrent une utilisation simultanée de ces isoenzymes pour assurer la fixation d’azote. Ce projet a permis de mettre en évidence que face à un stress métallique, l’utilisation des isoformes de la nitrogénase par A. vinelandii est un processus plus versatile que précédemment décrit et que le coût d’acquisition des métaux dans ces conditions constitue un facteur important de la régulation de l’activité des nitrogénases. Ceci suggère que les nitrogénases alternatives pourraient contribuer à la fixation d’azote de manière plus importante que présentement admis.

Développement et validation expérimentale d'une approche numérique pour la simulation de l'aérodynamique et de la thermique d'un véhicule à trois roues

La compréhension de l'aérothermique d'un véhicule durant sa phase de développement est une question essentielle afin d'assurer, d'une part, un bon refroidissement et une bonne efficacité de ses composants et d'autre part de réduire la force de traînée et évidement le rejet des gaz à effet de serre ou la consommation d'essence. Cette thèse porte sur la simulation numérique et la validation expérimentale de l'aérothermique d'un véhicule à trois roues dont deux, en avant et une roue motrice en arrière. La simulation numérique est basée sur la résolution des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie en utilisant l'approche RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Le rayonnement thermique est modélisé grâce à la méthode S2S (Surface to Surface) qui suppose que le milieu séparant les deux surfaces rayonnantes, ici de l'air, ne participe pas au processus du rayonnement. Les radiateurs sont considérés comme des milieux poreux orthotropes où la perte de pression est calculée en fonction de leurs propriétés inertielle et visqueuse; leur dissipation thermique est modélisée par la méthode Dual flow. Une première validation de l'aérodynamique est faite grâce à des essais en soufflerie. Ensuite, une deuxième validation de la thermique est faite grâce à des essais routiers. Un deuxième objectif de la thèse est consacré à la simulation numérique de l'aérodynamique en régime transitoire du véhicule. La simulation est faite à l'aide de l'approche Detached eddy simulation (DES). Une validation expérimentale est faite à partir d'étude en soufflerie grâce à des mesures locales de vitesse à l'aide de sondes cobra.

Retrofit de systèmes de revalorisation de chaleur industrielle à basse température par optimisation exergo-économique

Ce projet porte, dans un souci d’efficacité énergétique, sur la récupération d’énergie des rejets thermiques à basse température. Une analyse d’optimisation des technologies dans le but d’obtenir un système de revalorisation de chaleur rentable fait objet de cette recherche. Le but sera de soutirer la chaleur des rejets thermiques et de la réappliquer à un procédé industriel. Réduire la consommation énergétique d’une usine entre habituellement en conflit avec l’investissement requis pour les équipements de revalorisation de chaleur. Ce projet de maitrise porte sur l’application d’optimisations multiobjectives par algorithme génétique (GA) pour faciliter le design en retrofit des systèmes de revalorisation de chaleur industrielle. L’originalité de cette approche consiste à l’emploi du «fast non-dominant sorting genetic algorithm» ou NSGA-II dans le but de trouver les solutions optimales entre la valeur capitale et les pertes exergétiques des réseaux d’échangeurs de chaleur et de pompes à chaleur. Identifier les solutions optimales entre le coût et l’efficacité exergétique peut ensuite aider dans le processus de sélection d’un design approprié en considérant les coûts énergétiques. Afin de tester cette approche, une étude de cas est proposée pour la récupération de chaleur dans une usine de pâte et papier. Ceci inclut l’intégration d’échangeur de chaleur Shell&tube, d’échangeur à contact direct et de pompe à chaleur au réseau thermique existant. Pour l’étude de cas, le projet en collaboration avec Cascades est constitué de deux étapes, soit de ciblage et d’optimisation de solutions de retrofit du réseau d’échangeur de chaleur de l’usine de tissus Cascades à Kinsley Falls. L’étape de ciblage, basée sur la méthode d’analyse du pincement, permet d’identifier et de sélectionner les modifications de topologie du réseau d’échangeurs existant en y ajoutant de nouveaux équipements. Les scénarios résultants passent ensuite à l’étape d’optimisation où les modèles mathématiques pour chaque nouvel équipement sont optimisés afin de produire une courbe d’échange optimal entre le critère économique et exergétique. Pourquoi doubler l’analyse économique d’un critère d’exergie? D’abord, parce que les modèles économiques sont par définition de nature imprécise. Coupler les résultats des modèles économiques avec un critère exergétique permet d’identifier des solutions de retrofit plus efficaces sans trop s’éloigner d’un optimum économique. Ensuite, le rendement exergétique permet d’identifier les designs utilisant l’énergie de haute qualité, telle que l’électricité ou la vapeur, de façon plus efficace lorsque des sources d’énergie de basse qualité, telles que les effluents thermiques, sont disponibles. Ainsi en choisissant un design qui détruit moins d’exergie, il demandera un coût énergétique moindre. Les résultats de l’étude de cas publiés dans l’article montrent une possibilité de réduction des coûts en demande de vapeur de 89% tout en réduisant la destruction d’exergie de 82%. Dans certains cas de retrofit, la solution la plus justifiable économiquement est également très proche de la solution à destruction d’exergie minimale. L’analyse du réseau d’échangeurs et l’amélioration de son rendement exergétique permettront de justifier l’intégration de ces systèmes dans l’usine. Les diverses options pourront ensuite être considérées par Cascades pour leurs faisabilités technologiques et économiques sachant qu’elles ont été optimisées.

Avenues de synthèse d’un matériau magnétique multifonctionnel à des fins de catalyse hétérogène

La catalyse est à la base de la fabrication de médicaments, de produits textiles, d‘engrais, des pots d’échappement, et une multitude d’autres applications de notre quotidien. En effet, dans les pays industrialisés jusqu’à 80% des produits manufacturés utilisés au quotidien ont nécessité au moins une étape de catalyse lors de leur fabrication. Outre être actif, il est primordial pour un catalyseur performant d’être résistant à la désactivation qui se traduit par la perte d’activité ou de sélectivité d’un catalyseur au cours du temps. La synthèse d’un matériau multifonctionnel permet de répondre à ces différents critères. L’objectif d’un design intelligent de matériaux est de mener à des effets synergiques de chacune des composantes. Pour un catalyseur, en plus d’être actif et sélectif pour le produit désiré, il faut en plus qu’il soit durable, stable dans le temps, et permette d’être réutilisable. L’objectif de ce projet est de faire une synthèse originale, simple et reproductible d’un catalyseur actif et résistant à la désactivation. De base, un catalyseur se compose d’un support et d’un matériau actif. La nature, la morphologie et l’agencement de ces derniers dictent le comportement chimique du catalyseur final. Comme matériau actif, les nanoparticules d’or sont très prisées en raison de leur potentiel de catalyse élevée pour de nombreuses réactions. Cependant, aux températures de fonctionnement de la catalyse, les nanoparticules d’or ont tendance à se désactiver par coalescence. Pour remédier à cela, il est possible de déposer une couche de silice mésoporeuse afin de protéger les NPs d’or des rudes conditions de réaction tout en étant perméables aux espèces réactives. Plusieurs types de matériaux peuvent servir de support aux nanoparticules d’or. À ce titre, les particules d’oxydes de fer magnétiques telles que la magnétite (Fe[indice inférieur 3]O[indice inférieur 4]) sont intéressantes pour leur potentiel hyperthermique, phénomène par lequel des nanoparticules (NPs) magnétiques transforment de l’énergie électromagnétique provenant d’un champ externe haute fréquence en chaleur, créant ainsi des nano-fours. Une première couche de silice est utilisée comme matrice de greffage afin de fixer les nanoparticules d’or sur la magnétite. La structure visée est illustrée à la Figure ci-dessous. Figure 1 Structure du catalyseur de Fe2O4@SiO2-Au-SiO2m (Ge, Zhang, Zhang, & Yin, 2008) Plusieurs avenues d’assemblage et de synthèse sont explorées pour chacune des composantes de la structure visée. Les avantages et inconvénients ainsi que des mécanismes sont proposés pour chaque voie de synthèse. Le matériau est utilisé comme catalyseur pour la réaction de réduction du 4-Nitrophénol par du NaBH4. Pour ce qui est de la synthèse de magnétite par voie solvothermique, il a été démontré qu’il était important d’être dans un milieu sous pression puisque l’étape limitante de la réaction est la solubilité des particules de magnétites dans le milieu. Cela est en accord avec le principe de mûrissement d’Ostwald selon lequel les petites particules ont tendance à se dissoudre dans le milieu et précipiter à la surface des plus grosses particules de façon à diminuer l’énergie interfaciale. Cette synthèse a été reproduite avec succès et a mené à la production de nanoparticules de Fe[indice inférieur 3]O[indice inférieur 4] sphériques creuses d’une taille de 150 [plus ou moins] 30nm. Ces sphères creuses ont été recouvertes d’une couche de silice dense par une méthode de Stöber modifiée. Le recouvrement forme des amas de particules et est non uniforme en raison de la présence de poly(éthlyène glycol) à la sur face de la magnétite, un adjuvant présent lors de sa synthèse afin d’améliorer la dispersion de la magnétite. La synthèse et le greffage d’AuNPs sont bien maîtrisés : les AuNPs ont une taille de 17 [plus ou moins] 6nm et la quantité d’or greffé est assez élevée. Ultimement, une méthode de greffage alternative tel que le greffage par croissance in situ de nanoparticules d’or pourrait être emprunté afin d’obtenir des particules plus petites. Pour ce qui est de la formation d’une couche de silice mésoporeuse, la méthode par calcination est une meilleure option que par gravure chimique en raison de sa sélectivité envers la couche externe de silice plus élevée ainsi que la formation apparente de pores.

Programme d’interventions nutritionnelles centrées sur une alimentation végétale minimalement transformée : évaluation des effets et exploration des déterminants influençant les choix alimentaires chez des adultes à risque de maladies cardiovasculaires

Résumé : Contexte: Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont un enjeu contemporain de santé publique. Or, des recherches cliniques démontrent que certaines interventions sont efficaces dans leur traitement et prévention. Il s’agit d’interventions nutritionnelles éducatives priorisant des aliments végétaux minimalement transformés (VMT). Ces interventions promeuvent l’adoption de postures alimentaires se caractérisant par la consommation à volonté d’une grande variété d’aliments d’origine végétale (e.g. légumineuses, céréales entières, fruits, légumes) et par une diminution de la consommation d’aliments d’origine animale (e.g. viandes, œufs et produits laitiers) et ultra-transformés (e.g. riches en sucres, sel ou gras, et faibles en fibres). Objectifs: À l’aide d’un devis mixte concomitant imbriqué, nous avons évalué les effets d’un programme d’interventions éducatives visant à augmenter la consommation de VMT chez des adultes à risque de MCV et exploré les déterminants des modifications comportementales observées. Méthodologie : Divers paramètres physiologiques et anthropométriques ont été mesurés pré-post programme (n = 72) puis analysés avec un test t pour échantillons appariés ou un test signé des rangs de Wilcoxon. D’autre part, 10 entretiens semi-dirigés ont été réalisés post-programme et soutenus par un guide d’entretien basé sur le Food Choice Process Model. Les verbatims intégraux ont été codés selon la méthode d’analyse thématique. Résultats : Après 12 semaines, le poids (-10,5 lb, IC 95 %: 9,0-12,0), le tour de taille (-7,4 cm, IC 95 %:6,5-8,4), la tension artérielle diastolique (-3,2 mmHg, IC 95 %: 0,1-6,3), le cholestérol total (-0,87 mmol/ L, IC 95 %:0,57-1,17), le cholestérol LDL (-0,84 mmol/ L, IC 95 %: 0,55-1,13) et l’hémoglobine glyquée (-1,32 %, IC 95 %:-0,17-2,80) se sont significativement améliorés. L’analyse thématique des données qualitatives révèle que le programme, par la stimulation de valeurs de santé, d’éthique et d’intégrité, favorise la transformation des choix alimentaires vers une posture davantage axée sur les VMT durant une période clé du parcours de vie (i.e. pré-retraite). D’autres déterminants pouvant favoriser l’adoption d’une alimentation VMT ont été identifiés, dont les bénéfices importants observables à court terme, l’absence de restriction à l’égard de la quantité d’aliments VMT et le développement de compétences de planification dans l’acquisition et la préparation des aliments. Conclusion : Une intervention priorisant les VMT permet d’améliorer le profil cardiométabolique d’individus pré-retraités en raison de ses caractéristiques intrinsèques, mais aussi parce qu’elle modifie les valeurs impliquées dans les choix alimentaires.