202 - Environnement

Cette communication vise à proposer une méthodologie générale  pour modéliser et optimiser les trajectoires de valorisation des déchets en abordant les aspects liés aux indicateurs économiques et environnementaux et conduit au développement d'un outil d'aide à la décision intégrant ces indicateurs qui permet l'évaluation, la sélection et surtout l'optimisation des trajectoires de valorisation (séquence technologique).

Les travaux concernent la valorisation des produits issus de la biomasse dans le but de réorienter la production des déchets des industries papetières vers des produits à haute valeur ajoutée et de mettre en oeuvre de nouvelles technologies de transformation.

Plusieurs études ont été menées sur le choix des produits que l’on peut obtenir à partir de la biomasse et conduisent a priori à une liste de 30 produits intéressants que l’on peut réduire à 12 produits à haute valeur ajoutée. Ainsi la diversité des produits qu'une bioraffinerie est capable de fournir pose un nouveau problème, celui de définir la meilleure trajectoire et la meilleure stratégie de production selon certains critères de décision optimale, puis de choisir la meilleure alternative de procédés pour produire le constituant le plus approprié à fabriquer dans un contexte économique fixé. La production de bioéthanol illustre la mise en œuvre de la procédure présentée.

Les milieux riverains forment des écotones riches en espèces, dynamiques et structurés par la rivière et son bassin versant. L’intensification agricole a perturbé la diversité de ces milieux pour lesquels la plantation d’arbres constitue une technique de restauration courante. Cette étude vise à évaluer l’effet de la plantation d’arbres sur la diversité végétale herbacée des milieux riverains. Des plantations d’arbres en zone riveraine, âgées de 3 à 16 ans, ainsi que des forêts riveraines, ont été échantillonnées dans les bassins versant des rivières Boyer (Bellechasse) et Bélair (Beauce). Les abondances d’espèces végétales ont été mesurées dans des quadrats de 1 m² disposés selon des transects latéraux à la rivière. Les variables environnementales incluaient la restauration (date de plantation, couvert forestier), l’agronomie (culture agricole), les sols (pierrosité) et l’hydrologie de la rivière (largeur, érosion). Avec l’augmentation du couvert forestier, les espèces indicatrices des communautés riveraines passent d’espèces eutrophes ou envahissantes (Typha latifolia, Epilobium hirustum) à des Ptéridophytes et Monocotylédones sciaphiles (Dryopteris carthusiana, Veratrum viride). Des analyses canoniques de redondance révèlent, toutefois, un faible effet de la plantation d’arbres sur la diversité végétale riveraine. Bien que le couvert forestier détermine la diversité végétale herbacée, la plantation d’arbres ne permet pas, en une décennie, le retour des espèces forestières.

Les invertébrés marins ont été utilisés comme paléoindicateurs, cependant, aucune recherche visant à identifier les changements de température de surface et de salinité dans l'estuaire du Saint-Laurent, durant l'Holocène, n'a été effectuée. La recherche suggère l’identification de ces changements à l'aide de coquilles de mollusques, échantillonnées dans un falun à Baie-Comeau. Le premier objectif est de présenter les différentes espèces de mollusques de ce site. Le second objectif vise à interpréter la composition isotopique des coquilles. Le dernier objectif consiste à comparer les taux de croissance des coquilles avec ceux de coquilles modernes. Les échantillons ont, tout d’abord, été triés à l’aide d’un microscope et les espèces composant le falun ont été identifiées et quantifiées au Musée canadien de la nature. Des perforations de coquilles adultes ont été effectuées avec une perceuse microscopique. La calcite recueillie a été déposée dans un spectromètre de masse pour déterminer la composition isotopique des coquilles. Les taux de croissance des coquilles ont été déterminés à l’aide d’un système d'imageries de haute résolution. L’analyse de la composition isotopique d’une coquille du falun nous a démontré un refroidissement soutenu après la première année de vie de l’animal. Les résultats de notre recherche pourront potentiellement être intégrés aux modèles qui visent à identifier les changements dans la circulation océanique en lien avec la fonte des inlandsis.

L’implication des polyamines telles que la spermine (Spm), la spermidine (Spd) et la putrescine (Put) dans la photoprotection du photosystème I (PSI) n’a jamais été rapportée dans la littérature. L’objectif de notre recherche consiste à déterminer l’action des ces polycations sur des membranes de thylacoïdes sous conditions de photoinhibition, en se focalisant sur l’effet de la charge positive de ces amines. Pour ce faire, une étude comparative entre les trois polyamines a été réalisée in vitro. Ainsi, la mesure de l’activité de PSI sur des extraits de membranes thylacoïdales, illuminés en absence et en présence de polyamines, a été estimée par la consommation d’oxygène et la photooxydation du P700 (chlorophylle du centre réactionnel du PSI). Les résultats obtenus ont montré que la Spm et à un moindre degré la Spd  réduisent l’inhibition de la consommation d’oxygène, induite par la photoinhibition, de  37% et 18% à 5 mM. La Put, par contre,  ne révèle aucun effet significatif sur l’activité du PSI. L’accroissement progressif de la consommation d’oxygène observée avec la concentration de Spm et de Spd a été confirmé par une augmentation de la photooxydation du P700. Globalement, nos résultats indiquent que la Spm et la Spd sont capables de protéger  l’appareil photosynthétique contre la photodégradation. Toutefois, cette protection est plus importante avec l’amine  ayant le nombre de charges positives le plus élevé (spermine).

Dans la ville de Annaba, les eaux proviennent de plusieurs bassins versants. Ils déversent une grande quantité
d’eau en temps de pluie provoquant des inondations souvent par dépassement du système d’assainissement. Les différentes études menées à ce jour ainsi que la réalisation effectuée dans le programme de lutte contre les inondations
ont donné un résultat non-conforme à la hauteur des investissements de l’état assujetti d’un impact négatif sur l’environnement. Le problème des inondations persiste et s’aggrave d’année en année. La ville est devenue plus vulnérable.
Les événements provoquant des inondations ont une occurrence de plus en plus élevée. Les études ont été menées d’une manière localisée ainsi que  d’une mauvaise conception du système, des erreurs dans la détermination physiques des entités hydrologiques ainsi que d’une mauvaise estimation des paramètres hydrologiques et hydrauliques. La pluie de projet a constitué un facteur limitant dans toutes les études. Le facteur urbanisation a été négligé. L’utilisation de l’outil mixant métrologie et modélisation, nous a permis de définir les zones d’étude de façon réaliste et de construire le modèle structurel  du système (bassin + réseau) que nous simulé, par Canoë et HEC-HMS.

Nous avons pu apporter des éléments de réponse aux dysfonctionnements observés du
système d’assainissement en mettant en relief les anomalies structurelles et fonctionnelles  du réseau que nous avons corrigé
géométriquement et hydrauliquement.



Les marécages jouent un rôle déterminant dans le contrôle des inondations, de la qualité de l’eau, de l’érosion des berges et pour la biodiversité. Malgré l’importance de leurs services écologiques pour la société, les marécages du sud du Québec sont en déclin et restent très peu documentés. Le but de cette étude est de cerner certains paramètres de l’environnement déterminant l’établissement des communautés végétales des marécages. Au total, 28 sites riverains et 28 sites isolés ont été visités dans les bassins versants Bécancour et Yamaska. Des relevés de la structure verticale de la végétation,  des caractéristiques physiques et chimiques du milieu et des perturbations ont été effectués dans 213 placettes. Une analyse en composante principale de la fréquence et de l’abondance des espèces dans les placettes montre que la composition de la végétation se divise en deux groupes distincts, soit une végétation de marécages riverains et de marécages isolés. Aussi, les couverts moyens des strates Bryophyte, Herbacée, Graminoïde, Ptéridophyte et Éricacée diffèrent significativement entre les deux types de marécages. De plus, le diamètre moyen des arbres est plus grand pour les marécages riverains, surtout dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. L’ensemble des résultats de cette maîtrise nous apporteront une meilleure compréhension de la biodiversité soutenue par les marécages et serviront à la mise en place de plans de conservation dans un contexte de changements climatiques.

Les milieux riverains naturels constituent un des habitats les plus diversifiés de la planète, mais également un des plus perturbés. Au Québec, la règlementation impose la protection d’une bande de trois mètres en milieu agricole. Ce projet vise à évaluer si la régénération spontanée des bandes riveraines protégées est un processus unidirectionnel menant à l’augmentation de la biodiversité. Pour se faire, des relevés de végétation et de facteurs environnementaux ont été effectués sur 124 bandes riveraines à différents stades de succession végétale dans trois bassins versants de Portneuf. La richesse et la diversité végétale des bandes riveraines n’augmentaient pas en fonction de l’âge sauf pour les arbres qui étaient plus diversifiés dans les bandes plus vieilles. Les variables environnementales inventoriées expliquaient seulement 10% de la variance dans la répartition de la végétation. La succession végétale s’explique donc faiblement par les facteurs abiotiques, mais probablement davantage par les facteurs biotiques. Ainsi, les espèces indicatrices inventoriées ont montré que la succession végétale ne suivrait pas un gradient dans le temps, mais dépendrait plutôt de l’arrivée d’une espèce ingénieure, telle que Acer negundo ou Alnus rugosa. Cette recherche témoigne que la simple protection n’est pas suffisante et justifie les interventions de plantations d’arbres pour s’assurer d’une meilleure valeur écologique des bandes riveraines et d’une agriculture durable.

La variabilité des débits joue un rôle primordial dans le cycle de vie des populations aquatiques. Sur le plan hydrologique, les impacts des activités anthropiques sur cette caractéristique fondamentale des débits sont encore peu documentés dans la littérature scientifique. Pour combler cette lacune, on a analysé les impacts de deux types de mode de gestion des barrages et de l’utilisation des sols sur deux indices (CV et CI) de variabilité des débits journaliers saisonniers dans les bassins versants de rivières Matawin et L’Assomption entre 1930 et 2010 au moyen de plusieurs méthodes statistiques. Le premier indice (CV, coefficient de variation des débits journaliers) mesure la variation interjournalière des débits et le second indice (CI, coefficient d’immodération), le rapport entre les débits maximum et minimum journaliers mesurés durant une saison. L’augmentation de la superficie agricole dans un bassin versant (cas du bassin versant de l’Assomption) provoque une hausse des valeurs de CV mais n’a aucun impact sur les valeurs de CI. Le mode de gestion des barrages du type inversé (les débits maximums surviennent en hiver et les débits minimums au printemps) provoque une hausse très importante des valeurs de CV et de CI en aval du barrage Matawin malgré une augmentation importante de la superficie du  bassin versant. En revanche, le mode de gestion de type naturel (les débits maximums au printemps et les débits minimums en hiver) n’a aucun impact sur les deux indices.

Depuis quelques années, l'eutrophisation croissante des rivières et des retenues se traduit par des phénomènes de proliférations d'algues de plus en plus préoccupantes du fait de multiples problèmes liés à la toxicité potentiel de certaines espèces phytoplanctoniques. C'est le cas de certaines espèces de cyanobactéries responsables de la production de diverses toxines (hépatotoxines, neurotoxines et dermatotoxines).

Des études menées sur des barrages et des lacs naturels, notamment le lac Oubeira et la barrage Cheffia (Est-Algérien), ont montré que le genre Microcystis potentiellement toxique est le plus impliqué dans la formation de blooms au niveau de ces deux retenues avec la présence de fortes concentrations en cyanotoxines de type microcystines, estimées par la méthode d'inhibition de phosphatase (PP2A) et l’HPLC couplée à la spectrométrie de masse.



La fusariose de
l’épi du blé est une maladie fongique qui affecte les céréales à paille et le
maïs  et qui cause des pertes économiques
année après année. La perte de rendement associée au faible poids des grains infectés
et la perte de qualité due au désoxynivalénol  (DON) sont des problèmes pour les producteurs
et les transformateurs. Pour gérer les risques associés à cette maladie,
plusieurs pays ont développé des modèles prévisionnels.

L’objectif
principal de ce projet est de mettre en place un maximum de facteurs permettant
de moduler les risques d’infection de la fusariose de l’épi chez le blé, afin de comparer les performances de modèles
prévisionnels qui ont été développés hors des conditions du Québec.

L’évaluation des prédictions des modèles
a été réalisée à quatre sites expérimentaux répartis dans trois zones de production de blé au Québec en 2011 et 2012.
En 2011, l’application d’un fongicide à base de prothioconazole et de
tébuconazole a diminué le pourcentage de grains fusariés et la teneur en DON
des grains, en plus de procurer une augmentation de rendement à deux sites sur
quatre. La performance des modèles prévisionnels sera évaluée avec différentes
analyses statistiques pendant l’hiver 2013 afin de vérifier la
précision des prédictions par rapport aux observations de fusariose au champ.

Le modèle le mieux adapté pourra
ensuite être utilisé dans une démarche de lutte intégrée et sera la
première étape vers l’implantation d’un modèle prévisionnel québécois.

La photolyse des nitrates est une source étonnament importates des NOx qui émannent du couvert nival au printemps polaire. Utilisant diverses techniques spectroscopiques avancées, nous démontrons que la photolyse hétérogène des nitrates adsorbés sur la glace est beaucoup plus efficace que celle des nitrates dissous dans la glace. Nous décrirons nos efforts récents vers la détermination des paramètres physico-chimiques qui caractérisent ce phénomène afin d'améliorer notre compréhension fondamentale et notre description de l'intensité des flux photochimques dans le milieu naturel.

Les impacts environnementaux des activités agricoles sont associés à l’eutrophisation des eaux de surface causée par un enrichissement excessif en azote et phosphore et à la contamination des eaux souterraines par les ions nitrate.

L’objectif principal de cette étude est l’optimisation de la formulation de nouveaux adsorbants pour l’élimination des ions ammonium (NH_4⁺) contenus dans les effluents d’origine agricole. Deux matériaux mésoporeux fonctionnalisés avec des groupements arène (AS-SBA-15) et propyl-sulfonique (PS-SBA-15) acides ont été synthétisés. Les adsorbants ont été caractérisés par XRD, physisorption de l’azote (N₂), analyse élémentaire et FTIR. L’effet du pH, de la température, de la concentration initiale en ions NH_4⁺, du ratio molaire du précurseur organique et de la charge en adsorbant sur les performances des matériaux a été examiné. Les deux adsorbants ont atteint la capacité d’adsorption maximale à pH 5. Le rendement d'élimination (R) augmente avec la charge en adsorbant. Ainsi, R a augmenté de 23.61 à 58.55% quand la charge passe de 2 à 10 g/ L. La capacité d'adsorption diminue avec l'élévation de la température. L'étude de l’équilibre d’adsorption a montré que les données sont ajustées au modèle de Freundlich pour AS-SBA-15 et à celui de Langmuir pour PS-SBA-15.  L’adsorption des ions NH_4⁺ a été rapide et l'équilibre a été établi au bout de 15 min. Les études cinétiques ont montré que l'adsorption suit le modèle cinétique de pseudo-second ordre. 



Le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre produit le plus massivement, et près de la moitié des émissions sont des sources fixes et massives. Ainsi, au Canada, l’ensemble des procédés industriels a généré, en 2009, 59,8 millions de tonnes d’équivalent CO₂ (Environnement Canada, 2011). Séquestrer le dioxyde de carbone sous forme de carbonate est une des voies récemment étudiée pour diminuer le taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Cette méthode utilise la possibilité qu’ont certains métaux à s’associer avec le dioxyde de carbone pour former un composé solide et stable aux conditions ambiantes. L’utilisation de résidus industriels plutôt que des minerais présente les avantages de l’utilisation de matières chimiquement moins stables et donc plus susceptibles de réagir avec le dioxyde de carbone. De plus, ils sont généralement produits à proximité des sources d’émission de CO₂.

Quatre hydroxydes métalliques ont été testés, ainsi qu'un effluent industriel tel que produit par l'industrie pour évaluer la capacité de carbonatation sur des effluents industriels. Des contacts ont été pris avec des entreprises pour développer ce projet et permettre non seulement une meilleure gestion des effluents et boues riches en hydroxydes mais aussi une diminution des émissions de gaz à effet de serre.

La présentation décrira les résultats obtenus ainsi que la capacité de transfert vers l'industrie de cette méthode de séquestration du CO₂ par des résidus industriels.