Séquestration géologique du CO2 par carbonatation minérale dans les résidus miniers

La carbonatation minérale dans les résidus miniers est un moyen sûr et permanent de séquestrer le CO2 atmosphérique. C’est un processus naturel et passif qui ne nécessite aucun traitement particulier et donc avantageux d’un point de vue économique. Bien que la quantité de CO2 qu’il soit possible de séquestrer selon ce processus est faible à l’échelle globale, dans le cadre d’un marché du carbone, les entreprises minières pourraient obtenir des crédits et ainsi revaloriser leurs résidus. À l’heure actuelle, il y a peu d’informations pour quantifier le potentiel de séquestration du CO2 de façon naturelle et passive dans les piles de résidus miniers. Il est donc nécessaire d’étudier le phénomène pour comprendre comment évolue la réaction à travers le temps et estimer la quantité de CO2 qui peut être séquestrée naturellement dans les piles de résidus. Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés aux résidus miniers de Thetford Mines (Québec, Canada), avec une approche principalement expérimentale en laboratoire. Ces travaux ont permis d’améliorer la compréhension du processus de carbonatation, mais ils nécessitent une validation à plus grande échelle sous des conditions atmosphériques réelles. L’objectif général de cette étude est de quantifier le processus de carbonatation minérale des résidus miniers sous des conditions naturelles, afin d’estimer la quantité de CO2 pouvant être piégée par ce processus. La méthodologie utilisée repose sur la construction de deux parcelles expérimentales de résidus miniers situées dans l’enceinte de la mine Black Lake (Thetford Mines). Les résidus miniers sont principalement constitués de grains et de fibres de chrysotile et lizardite mal triés, avec de petites quantités d’antigorite, de brucite et de magnétite. Des observations spatiales et temporelles ont été effectuées dans les parcelles concernant la composition et la pression des gaz, la température des résidus, la teneur en eau volumique, la composition minérale des résidus ainsi que la chimie de l’eau des précipitations et des lixiviats provenant des parcelles. Ces travaux ont permis d’observer un appauvrissement notable du CO2 dans les gaz des parcelles (< 50 ppm) ainsi que la précipitation d’hydromagnésite dans les résidus, ce qui suggère que la carbonatation minérale naturelle et passive est un processus potentiellement important dans les résidus miniers. Après 4 ans d’observations, le taux de séquestration du CO2 dans les parcelles expérimentales a été estimé entre 3,5 et 4 kg/m3/an. Ces observations ont permis de développer un modèle conceptuel de la carbonatation minérale naturelle et passive dans les parcelles expérimentales. Dans ce modèle conceptuel, le CO2 atmosphérique (~ 400 ppm) se dissout dans l’eau hygroscopique contenue dans les parcelles, où l’altération des silicates de magnésium forme des carbonates de magnésium. La saturation en eau dans les cellules est relativement stable dans le temps et varie entre 0,4 et 0,65, ce qui est plus élevé que les valeurs de saturation optimales proposées dans la littérature, réduisant ainsi le transport de CO2 dans la zone non saturée. Les concentrations de CO2 en phase gazeuse, ainsi que des mesures de la vitesse d’écoulement du gaz dans les cellules suggèrent que la réaction est plus active près de la surface et que la diffusion du CO2 est le mécanisme de transport dominant dans les résidus. Un modèle numérique a été utilisé pour simuler ces processus couplés et valider le modèle conceptuel avec les observations de terrain. Le modèle de transport réactif multiphase et multicomposant MIN3P a été utilisé pour réaliser des simulations en 1D qui comprennent l’infiltration d’eau à travers le milieu partiellement saturé, la diffusion du gaz, et le transport de masse réactif par advection et dispersion. Même si les écoulements et le contenu du lixivat simulés sont assez proches des observations de terrain, le taux de séquestration simulé est 22 fois plus faible que celui mesuré. Dans les simulations, les carbonates précipitent principalement dans la partie supérieure de la parcelle, près de la surface, alors qu’ils ont été observés dans toute la parcelle. Cette différence importante pourrait être expliquée par un apport insuffisant de CO2 dans la parcelle, qui serait le facteur limitant la carbonatation. En effet, l’advection des gaz n’a pas été considérée dans les simulations et seule la diffusion moléculaire a été simulée. En effet, la mobilité des gaz engendrée par les fluctuations de pression barométrique et l’infiltration de l’eau, ainsi que l’effet du vent doivent jouer un rôle conséquent pour alimenter les parcelles en CO2.

Effect of ambient levels of ozone on photosynthetic components and radical scavenging system in leaves of African cowpea varieties

Tropospheric ozone (O3), a main component of photochemical oxidants, adversely affects not only human health but also vegetation. To clarify the long-term effects of ambient levels of tropospheric ozone (O3) on photosynthetic components and radical scavenging system in the leaves of cowpea ( Vigna unguiculata L.), two African varieties, Blackeye and Asontem, were grown in open-top chambers and exposed to filtered air (FA), non-filtered air (NF) or non-filtered air with additional O3 of approximately 50 nl l-1. Ambient levels of O3 significantly reduced chlorophyll concentration, quantum yield and activity of ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco), thus contributing to the reduction in net photosynthetic rate at the reproductive growth stage of both varieties; with no significant variety difference in the sensitivity to O3. The O3-induced significant reduction in catalase activity was observed in Blackeye at vegetative and reproductive growth stages; and in Asontem at reproductive growth stage. On the other hand, exposure to O3 significantly increased ascorbate peroxidase activity in Blackeye at reproductive stage and did not significantly affect that in Blackeye at vegetative growth stage and that in Asontem at both growth stages. At reproductive growth stage, activities of monodehydroascorbate reductase and glutathione reductase were significantly increased by the exposure to O3 in both varieties. The results obtained in this study suggest that, although ascorbate peroxidase, monodehydroascorbate reductase and glutathione reductase played important roles in scavenging O3-induced reactive oxygen species in the leaves, radical scavenging ability of these enzymes is not sufficient to avoid detrimental effects of ambient levels of O3 on photosynthesis in both African cowpea varieties.

Synthèse de sulfilimines et de sulfoximines catalysée par les métaux de transition

Les sulfilimines et les sulfoximines sont des motifs structuraux dont l’intérêt synthétique est grandissant, notamment du fait de leurs applications en chimie médicinale et en agrochimie. Les travaux rapportés dans cet ouvrage décrivent le développement de nouvelles méthodes de synthèse efficaces pour la production de ces unités atypiques. Ces méthodes sont basées sur la réactivité d’une source d’azote électrophile, vis-à-vis de thioéthers et de sulfoxydes. L’utilisation d’un complexe métallique introduit en quantité catalytique a permis de favoriser le processus réactionnel. En tirant bénéfice de l’expertise de notre groupe de recherche sur le développement de réactions d’amination stéréosélectives de liaisons C-H et d’aziridination de styrènes, nous avons d’abord étudié la réactivité des N-mésyloxycarbamates comme source d’azote électrophile. Après avoir optimisé sa synthèse sur grande échelle, ce réactif chiral a été utilisé dans des réactions d’amination de thioéthers et de sulfoxydes, catalysées par un dimère de rhodium (II) chiral. Un processus diastéréosélectif efficace a été mis au point, permettant de produire des sulfilimines et des sulfoximines chirales avec d’excellents rendements et sélectivités. Au cours de l’optimisation de cette méthode de synthèse, nous avons pu constater l’effet déterminant de certains additifs sur la réactivité et la sélectivité de la réaction. Une étude mécanistique a été entreprise afin de comprendre leur mode d’action. Il a été observé qu’une base de Lewis telle que le 4-diméthylaminopyridine (DMAP) pouvait se coordiner au dimère de rhodium(II) et modifier ses propriétés structurales et redox. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que l’espèce catalytique active est un dimère de rhodium de valence mixte Rh(II)/Rh(III). Nous avons également découvert que l’incorporation de sels de bispyridinium avait une influence cruciale sur la diastéréosélectivité de la réaction. D’autres expériences sur la nature du groupe partant du réactif N-sulfonyloxycarbamate nous ont permis de postuler qu’une espèce nitrénoïde de rhodium était l’intermédiaire clé du processus d’amination. De plus, l’exploitation des techniques de chimie en débit continu nous a permis de développer une méthode d’amination de thioéthers et de sulfoxydes très performante, en utilisant les azotures comme source d’azote électrophile. Basée sur la décompositon photochimique d’azotures en présence d’un complexe de fer (III) simple et commercialement disponible, nous avons été en mesure de produire des sulfilimines et des sulfoximines avec d’excellents rendements. Le temps de résidence du procédé d’amination a pu être sensiblement réduit par la conception d’un nouveau type de réacteur photochimique capillaire. Ces améliorations techniques ont permis de rendre la synthèse plus productive, ce qui constitue un élément important d’un point de vue industriel.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Avancement vers la synthèse du (+) et du (-)-hodgsonox

Ce mémoire décrit les travaux qui ont été réalisés sur la synthèse de l’hodgsonox, un sesquiterpène tricyclique comportant un éther diallylique dans un cycle tétrahydropyranique. Les approches envisagées sont la formation du cycle à cinq puis la formation du tétrahydropyrane et une autre plus convergente qui implique la synthèse des deux cycles en une seule étape. La première partie du mémoire discute de la synthèse d’un précurseur acyclique du cycle à cinq membres, afin de réaliser une réaction de métathèse de fermeture de cycle. Toutefois, les essais n’ont pas été concluants et cette voie a été abandonnée. Dans la deuxième partie, une nouvelle approche impliquant la synthèse d’un bicycle par une réaction de Pauson-Khand a été étudiée. Le précurseur de la réaction de Pauson- Khand a été préparé en 9 étapes (30% de rendement global) à partir du diéthyle tartrate. Le produit de cyclisation a été également obtenu mais il n’a pas été possible par la suite d’introduire le groupement isopropyle. Dans la dernière partie de ce mémoire, les travaux de Lise Brethous sur la synthèse de l’hodgsonox ont été repris. Celle-ci avait montré que le cycle à 5 membres pouvait être obtenu à partir de l’a-acétyl g-butyrolactone et que la formation du bicycle pouvait être réalisée par une réaction catalytique d’insertion d’un composé diazoïque dans un lien O-H. Certaines de ces étapes ont été optimisées et différents tests ont été effectués pour réaliser les dernières étapes de la synthèse de l’hodgosonox, mais sans succès.

Las politicas educativas hacia la poblacion indigena y la construccion de las identidades étnicas y de género. El caso de la region de Cuetzalan, Puebla, México

Cette thèse se centre sur l’analyse des politiques éducatives, qui visent la population indigène au Mexique. Son objectif est de rechercher l’impact qu’elles ont sur les constructions identitaires, de genre et d’ethnie, chez les petites filles et les garçons mexicains náhuas. Il s’agit d’un travail de recherche depuis l’instrumentation des politiques éducatives (à partir des stratégies, des programmes et des actions) que réalise la Direction Générale d’Éducation Indigène (DGEI), une instance appartenant au Ministère d’Éducation Publique (SEP), pour analyser les processus générés dans les pratiques scolaires – et extrascolaires – et les signifiés construits par les sujets éducatifs. Pour accomplir cet objectif, nous avons réalisé un travail ethnographique fondé sur des concepts théoriques et méthodologiques de l’ethnographie institutionnelle et du féminisme. La recherche présentée est fondamentalement qualitative, générée à partir du point de vue de l’ethnographie institutionnelle sur les politiques publiques conçues et réalisées par la DGEI dans les entités fédératives. A cet égard, nous avons visité et analysé le cas de cinq écoles indigènes náhuas de la Sierra Norte, dans l’état de Puebla. La conception et la réalisation ont impliqué des considérations épistémologiques d’un type qualitatif, comme la participation des sujets par le biais de l’incorporation de leur voix, de leurs perceptions et apports, pour l’analyse ultérieure des textes et la composition des conclusions finales. Cette recherche tente de se positionner en pourvoyeuse de témoignages et de sens intersubjectifs construits sur la base de données empiriques, ensuite articulées avec les perceptions de celui qui analyse. Elle constitue une recherche féministe dans le sens où elle englobe et analyse l’implication du genre féminin à d’autres facteurs sociaux qui permettent d’expliquer la situation des sujets avec qui ces femmes interagissent. Il en va également de même pour les groupes sociaux qui vivent dans la périphérie comme la majorité d’entre elles, c’est-à-dire dans la marginalité et la subalternité; la présence masculine, quant à elle, est pleinement documentée. L’un des buts de cette recherche féministe est d’expliquer la relation entre exclusion et inégalité. L’exclusion semble s’étendre dans l’esprit de l’époque. Les processus de globalisation se caractérisent en effet par le fait d’approfondir et de multiplier les formes variées d’exclusion des majorités en faveur de l’hégémonie – politique, économique et culturelle – étendant son voile qui rend invisible toute diversité. Dans n’importe laquelle de ces modalités, le fait d’être différent amène à être recalé dans les marges, c’est-à-dire à vivre des formes spécifiques d’exclusion. À partir de ces idées, la thèse vise à caractériser les politiques éducatives comprises comme des processus politiques et idéologiques non neutres, en tant que phénomènes qui peuvent être considérés comme des mécanismes de classification et de construction des sujets: des professeurs, des indigènes, des étudiants… Et aussi, comme des codes de normes et valeurs qui articulent les principes organisant la société à travers des modèles qui conforment l’histoire et la culture de la société dans laquelle ils sont générés. La possibilité de combiner tous les niveaux d’appréciation du micro, du méso et du macro, de trouver et de documenter des processus nationaux et globaux de politiques publiques de la DGEI dans des espaces d’influence locaux et leurs effets dans la construction d’identités, constitue une des contributions principales de cette recherche. Considérer les politiques comme objet d’analyse permet d’examiner au moins trois dimensions : 1) Les perspectives idéologiques prédominantes dans les discours, 2) les pratiques des sujets destinataires de ces politiques, c’est-à-dire, – ceux qui assimilent les discours –, et 3) les systèmes alternatifs de résistance ou de complémentarité qui émergent localement (comme l’acceptation, la modification ou le rejet des discours). Partir de la conception selon laquelle la participation aux politiques (même au niveau des récepteurs de celles-ci) les rend publiques et permet, par ce seul fait, d’en dépasser le caractère gouvernemental. Une politique est réalisée uniquement quand le destinataire de celle-ci agit comme un élément réactif. En conséquence, il est fondamental que la recherche collecte les témoignages des sujets participants, c’est-à-dire des autorités éducatives et communautaires, des enseignants, des étudiants, des pères et des mères de famille, tout comme des acteurs sociaux. De cette manière, la politique peut être cohérente avec sa nature publique et répondre aux nécessités perçues localement, dépassant ainsi les buts abstraits des institutions. Les acteurs de l’éducation au niveau local et de l’État deviennent alors également des auteurs latents des politiques publiques.