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International audience ; At first the concept of trading is reminded: principle, fields of application, interest – notably economic efficiency (that is to say cost minimization to reach an objective) – and limits, which deal with equity, administration, monitoring and transaction costs. The content of the European Union (EU) directive of the 20th of December 1994 on packaging and packaging wastes is reminded, in particular its quantitative objectives for recovery and recycling; moreover in 2004 a new directive has set more ambitious objectives.Towards these objectives, tradings may be applied at different levels and between various categories of packagings, materials, "agents" and products chains:* trading between the EU states members, with free negotiation or with a system which is managed by a EU authority;* trading within a country between households packaging and commercial or industrial packaging, with the same or different objectives for the two categories;* trading between the packaging materials, with the same or different objectives for the materials;* moreover the packaging chain concerns different categories of "agents": producers of materials, manufacturers of packaging, packers or fillers, distributors, retailers and consumers; in some countries the responsibility is put on a category of agents, whilst in other countries it is a "shared" responsibility; and the chains concern categories of materials or products; the – complex – case of trading in the United Kingdom is evoked;* moreover towards the aim of (a high level of) environmental protection, the scope may be enlarged to other possible tradings by considering the objectives of other EU directives: on batteries, waste electrical and electronic equipment, end-of life vehicles, and so on.The interest and the limits of trading depend on the level, the "matter" and the mode of enforcement.As general conclusion, trading is not of course "the panacea", but some applications to packaging wastes (and other types of wastes) are possible and may be ...

As carbon taxes gain traction and grow tighter in OECD countries, the question of their recycling becomes crucial for political acceptance. Considering the impact of the French carbon tax in the residential sector, we examine the trade-offs between fuel poverty alleviation, energy savings and economic leverage for two revenue-recycling options-as a lump-sum payment or as a subsidy for energy efficiency improvement, each restricted to low-income households-defined as those belonging to the first two quantiles of the income distribution. We do so using Res-IRF, a highly detailed energy-economy model that interacts housing features (single vs. multi-family, energy efficiency, heating fuel) with key household characteristics (tenancy status, income of both owners and occupants). We find that the energy efficiency subsidy recycling is superior to the lump-sum payment in all respects; it even fully offsets the regressive effect of the carbon tax from 2025 onwards. No recycling, however, effectively addresses fuel poverty in private, rented housing.

As carbon taxes gain traction and grow tighter in OECD countries, the question of their recycling becomes crucial for political acceptance. Considering the impact of the French carbon tax in the residential sector, we examine the trade-offs between fuel poverty alleviation, energy savings and economic leverage for two revenue-recycling options-as a lump-sum payment or as a subsidy for energy efficiency improvement, each restricted to low-income households-defined as those belonging to the first two quantiles of the income distribution. We do so using Res-IRF, a highly detailed energy-economy model that interacts housing features (single vs. multi-family, energy efficiency, heating fuel) with key household characteristics (tenancy status, income of both owners and occupants). We find that the energy efficiency subsidy recycling is superior to the lump-sum payment in all respects; it even fully offsets the regressive effect of the carbon tax from 2025 onwards. No recycling, however, effectively addresses fuel poverty in private, rented housing.

Since the beginning of the XXI century, we can recognize that several technical (r)evolutions have changed the way we conceived our world. New realities have appeared thanks to the information and communication technologies (e.g. Internet), peer-to-peer dynamics (e.g. open software/hardware, collaborative economy), new means of production (fablabs, hackerspaces), among others. One of the impacts of this technical ecosystem is the individual's empowerment that changes the relationship between consumer and producer. For instance, we observe an evolution of role passing from a passive consumer towards an active prosumer, where this latter considers not only economic aspects, but also social and environmental issues.This thesis is integrated in this global issue; indeed, throughout the manuscript we analyze about the impact of open-source (OS) Additive Manufacturing (AM) (also as known as open-source 3D printing or just 3D printing) in the light of the sustainability issues. The democratization of OS AM and the creation of spaces for co-creation (e.g. FabLabs) proved the interest for changes in the established roles. Therefore, we are interested in how this OS technology could develop sustainable waste management options through a polymer recycling process. In a first phase, we present the concept of additive manufacturing (AM) and its importance on sustainability issues. A systematic literature review related to the material recycling advances in the commercial and open-source (OS) AM is developed with a focus on thermoplastic polymer recycling.In a second phase, our aim is to validate open-source AM systems as a reliable manufacturing tool. We develop and test an experimental protocol in order to evaluate the dimensional performance using as case study a representative OS 3D printer: called FoldaRap. It was found that the International Standard Tolerance Grade of this machine is situated between IT14 and IT16. We conclude that the dimensional performance of this case study is comparable to the commercial AM ...

Since the beginning of the XXI century, we can recognize that several technical (r)evolutions have changed the way we conceived our world. New realities have appeared thanks to the information and communication technologies (e.g. Internet), peer-to-peer dynamics (e.g. open software/hardware, collaborative economy), new means of production (fablabs, hackerspaces), among others. One of the impacts of this technical ecosystem is the individual's empowerment that changes the relationship between consumer and producer. For instance, we observe an evolution of role passing from a passive consumer towards an active prosumer, where this latter considers not only economic aspects, but also social and environmental issues.This thesis is integrated in this global issue; indeed, throughout the manuscript we analyze about the impact of open-source (OS) Additive Manufacturing (AM) (also as known as open-source 3D printing or just 3D printing) in the light of the sustainability issues. The democratization of OS AM and the creation of spaces for co-creation (e.g. FabLabs) proved the interest for changes in the established roles. Therefore, we are interested in how this OS technology could develop sustainable waste management options through a polymer recycling process. In a first phase, we present the concept of additive manufacturing (AM) and its importance on sustainability issues. A systematic literature review related to the material recycling advances in the commercial and open-source (OS) AM is developed with a focus on thermoplastic polymer recycling.In a second phase, our aim is to validate open-source AM systems as a reliable manufacturing tool. We develop and test an experimental protocol in order to evaluate the dimensional performance using as case study a representative OS 3D printer: called FoldaRap. It was found that the International Standard Tolerance Grade of this machine is situated between IT14 and IT16. We conclude that the dimensional performance of this case study is comparable to the commercial AM ...

Nickel-metal hydride (NiMH) batteries are currently dominating the market of energy storage in hybrid electric vehicles. 1 billion cells are estimated to be produced each year. In their end-of-life, these electronical wastes exhibit low recycling rates, despite the fact that NiMH batteries contain high amounts of valuable and strategic metals. Two main metal families coexist as an intermetallic compound in negative electrodes: transition metals (TM) (Ni, Co, Mn and Fe) and rare earth elements (REE) (La, Ce, Nd and Pr). Among TM, cobalt exhibits the highest criticality rate. Indeed, natural ores will not cover the increasing cobalt demand linked to emerging technologies. REE produced at more than 97 % in China are at the centre of European Union's preoccupations. To tackle economic and environmental issues, this project, supported by the labex CEMAM is a partnership between the company Recupyl® and the academic laboratory LEPMI. It aims at investigating on low environmental impact routes for the recycling of metals present in real spent NiMH batteries. This requires the replacement of volatile organic compounds by ionic liquids, respecting the principles of 'green chemistry'. Based on innovative extraction and recovery processes of elements by hydrometallurgy and electrochemistry, we propose a flowsheet for the valorisation of metals from those batteries. ; Les accumulateurs nickel-hydrure métallique (NiMH) dominent actuellement le marché du stockage de l'énergie pour les véhicules hybrides. On estime à 1 milliard, le nombre de batteries NiMH produites chaque année. En fin de vie, le taux de recyclage de ces déchets électroniques reste faible, bien que la technologie NiMH contienne des quantités importantes de métaux onéreux et stratégiques. Deux grandes familles d'éléments chimiques coexistent sous forme de composés intermétalliques dans l'électrode négative: les métaux de transitions (TM) (Ni, Co, Mn et Fe) ainsi que les terres rares (REE) (La, Ce, Nd et Pr). Parmi les TM, le cobalt présente une criticité accrue. En effet, les minerais issus de réserves naturelles ne permettront pas de couvrir la demande croissante en cobalt liés au développement des technologies émergentes. Les REE produits à plus de 97 % en Chine sont au cœur des préoccupations de l'Union Européenne qui depuis 2010 pointe du doigt des techniques d'extractions dévastatrices pour l'environnement. C'est dans le but de répondre aux problématiques économiques et environnementales que le projet a été construit en associant l'entreprise de recyclage de batteries Recupyl® au laboratoire académique LEPMI grâce au financement du Labex CEMAM. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé avec un faible impact environnemental pour le recyclage des métaux à partir de véritables accumulateurs NiMH. Pour cela, le remplacement de solvants volatiles organiques par des liquides ioniques, plus respectueux des principes de la 'chimie verte' sera étudié. En s'appuyant sur des procédés innovants d'extraction liquide-liquide et de récupération des éléments par hydrométallurgie et par électrochimie nous proposons une voie de valorisation des métaux présents dans ces batteries.

Nickel-metal hydride (NiMH) batteries are currently dominating the market of energy storage in hybrid electric vehicles. 1 billion cells are estimated to be produced each year. In their end-of-life, these electronical wastes exhibit low recycling rates, despite the fact that NiMH batteries contain high amounts of valuable and strategic metals. Two main metal families coexist as an intermetallic compound in negative electrodes: transition metals (TM) (Ni, Co, Mn and Fe) and rare earth elements (REE) (La, Ce, Nd and Pr). Among TM, cobalt exhibits the highest criticality rate. Indeed, natural ores will not cover the increasing cobalt demand linked to emerging technologies. REE produced at more than 97 % in China are at the centre of European Union's preoccupations. To tackle economic and environmental issues, this project, supported by the labex CEMAM is a partnership between the company Recupyl® and the academic laboratory LEPMI. It aims at investigating on low environmental impact routes for the recycling of metals present in real spent NiMH batteries. This requires the replacement of volatile organic compounds by ionic liquids, respecting the principles of 'green chemistry'. Based on innovative extraction and recovery processes of elements by hydrometallurgy and electrochemistry, we propose a flowsheet for the valorisation of metals from those batteries. ; Les accumulateurs nickel-hydrure métallique (NiMH) dominent actuellement le marché du stockage de l'énergie pour les véhicules hybrides. On estime à 1 milliard, le nombre de batteries NiMH produites chaque année. En fin de vie, le taux de recyclage de ces déchets électroniques reste faible, bien que la technologie NiMH contienne des quantités importantes de métaux onéreux et stratégiques. Deux grandes familles d'éléments chimiques coexistent sous forme de composés intermétalliques dans l'électrode négative: les métaux de transitions (TM) (Ni, Co, Mn et Fe) ainsi que les terres rares (REE) (La, Ce, Nd et Pr). Parmi les TM, le cobalt présente une criticité accrue. En effet, les minerais issus de réserves naturelles ne permettront pas de couvrir la demande croissante en cobalt liés au développement des technologies émergentes. Les REE produits à plus de 97 % en Chine sont au cœur des préoccupations de l'Union Européenne qui depuis 2010 pointe du doigt des techniques d'extractions dévastatrices pour l'environnement. C'est dans le but de répondre aux problématiques économiques et environnementales que le projet a été construit en associant l'entreprise de recyclage de batteries Recupyl® au laboratoire académique LEPMI grâce au financement du Labex CEMAM. L'objectif de ce travail est de proposer un procédé avec un faible impact environnemental pour le recyclage des métaux à partir de véritables accumulateurs NiMH. Pour cela, le remplacement de solvants volatiles organiques par des liquides ioniques, plus respectueux des principes de la 'chimie verte' sera étudié. En s'appuyant sur des procédés innovants d'extraction liquide-liquide et de récupération des éléments par hydrométallurgie et par électrochimie nous proposons une voie de valorisation des métaux présents dans ces batteries.

Nickel-metal hydride (NiMH) batteries are currently dominating the market of energy storage in hybrid electric vehicles. 1 billion cells are estimated to be produced each year. In their end-of-life, these electronical wastes exhibit low recycling rates, despite the fact that NiMH batteries contain high amounts of valuable and strategic metals. Two main metal families coexist as an intermetallic compound in negative electrodes: transition metals (TM) (Ni, Co, Mn and Fe) and rare earth elements (REE) (La, Ce, Nd and Pr). Among TM, cobalt exhibits the highest criticality rate. Indeed, natural ores will not cover the increasing cobalt demand linked to emerging technologies. REE produced at more than 97 % in China are at the centre of European Union's preoccupations. To tackle economic and environmental issues, this project, supported by the labex CEMAM is a partnership between the company Recupyl® and the academic laboratory LEPMI. It aims at investigating on low environmental impact routes for the recycling of metals present in real spent NiMH batteries. This requires the replacement of volatile organic compounds by ionic liquids, respecting the principles of 'green chemistry'. Based on innovative extraction and recovery processes of elements by hydrometallurgy and electrochemistry, we propose a flowsheet for the valorisation of metals from those batteries. ; Les accumulateurs nickel-hydrure métallique (NiMH) dominent actuellement le marché du stockage de l'énergie pour les véhicules hybrides. On estime à 1 milliard, le nombre de batteries NiMH produites chaque année. En fin de vie, le taux de recyclage de ces déchets électroniques reste faible, bien que la technologie NiMH contienne des quantités importantes de métaux onéreux et stratégiques. Deux grandes familles d'éléments chimiques coexistent sous forme de composés intermétalliques dans l'électrode négative: les métaux de transitions (TM) (Ni, Co, Mn et Fe) ainsi que les terres rares (REE) (La, Ce, Nd et Pr). Parmi les TM, le cobalt présente une criticité ...

The research work presented in this thesis aims at developing a permanent magnet based claw-pole machine for automotive application with permanent magnet reuse and recycle concept. The aforesaid research is under the aegis of Project DEMETER which is in the framework of European Union's Horizon 2020 Marie Sklodowska-Curie actions. The project focuses on the recovery of rare earth permanent magnets utilized in automotive applications due to the prevailing problems of price fluctuations and supply-demand issues of these permanent magnets.The claw-pole machine is employed in almost all of the automobiles in the world for alternator application. With the increase in power demands, the claw-pole machine is also being developed as a motor-generator utilized in the hybrid electric vehicles. At present the permanent magnet based claw-pole machine is being used in mild hybrid electric vehicles for energy savings. The literature is replete with various configurations of claw-pole machines that can be developed to achieve better performances. However, easy assembly and disassembly of various parts of the machine is also important for the reuse and recycle of magnets. In this research work two concepts have been developed; first, the direct reuse concept i.e. easy assembly/disassembly of the rotor and magnets, so as to easily take out the magnets for direct reuse or recycle and; second, the direct recycle concept i.e. utilization of recycled magnets in the machine to achieve the desired performance.In the course of this research the base design of the claw-pole machine was developed, analyzed and optimized so as to attain best torque versus magnet-weight ratio. This helped in the reduction of magnet cost for almost the same torque. The optimization was carried out using 3-D numerical analysis. The optimized model was developed in a way that the assembly process of the magnets and claw-poles remained the same. However, during disassembly the magnets can easily be withdrawn without disassembling the complete rotor; therefore utilizing these magnets for direct reuse in other applications or sent for recycling. In the direct recycle concept, the magnets used in the machine are recycled magnets with deteriorated performance. The type of recycling process is a strong determinant of the deterioration in performance of these recycled magnets. The aim of the direct recycle concept was to analyze the machine with virgin and recycled magnets, and evaluate the energy consumption of the machine under different drive cycles. It was observed that with utilization of recycled magnets in the claw-pole machine, the energy consumption was almost same as that of the machine with virgin magnets. Thus it can be concluded that for the permanent magnet based claw-pole machine, the utilization of recycled magnets is more sustainable for the environment as it can lead to consequential limits on the mining of rare earth materials. The price fluctuations and supply-demand problems can also be reduced with the increase in utilization of recycled magnets, albeit policy and norms are effectuated.The prototype of the machine with virgin magnets have been developed and tested for performance. It has been observed that the experimental results match fairly well with the design analysis results, hence validating the design process and methodology. ; Les travaux de recherche présentés dans cette thèse visent à développer une machine à griffes à base d'aimants permanents pour les applications automobiles avec un concept de réutilisation et de recyclage des aimants permanents. Ces recherches sont menées dans le cadre du projet DEMETER, qui s'inscrit dans le cadre des Marie Sklodowska-Curie Actions dans Horizon 2020 de l'Union européenne. Le projet se concentre sur la récupération des aimants permanents à base de terres rares utilisés dans les applications automobiles en raison des problèmes actuels de fluctuation des prix et des problèmes d'offre et de demande de ces aimants permanents.La machine à griffes est utilisée dans presque toutes les automobiles du monde pour les applications d'alternateur. Avec l'augmentation de la demande en puissance, la machine à griffes est également développée en tant que moteur-générateur utilisé dans les véhicules électriques hybrides. Actuellement, la machine à griffes à base d'aimants permanents est utilisée dans des systèmes d'hybridation légère afin de réaliser des économies d'énergie. La littérature regorge de différentes configurations de machines à griffes pouvant être développées pour obtenir de meilleures performances. Cependant, le montage et le démontage facile des différentes parties de la machine sont également importants pour la réutilisation et le recyclage des aimants. Dans ce travail de recherche, deux concepts ont été développés; premièrement, le concept de réutilisation directe, c'est-à-dire le montage / démontage facile du rotor et des aimants, de manière à pouvoir retirer facilement les aimants pour les réutiliser ou les recycler directement; deuxièmement, le concept de recyclage direct, c'est-à-dire l'utilisation d'aimants recyclés dans la machine pour obtenir les performances souhaitées.Au cours de cette recherche, la conception de base de la machine à griffes a été développée, analysée et optimisée de manière à obtenir le meilleur rapport couple / poids aimant. Cela a permis de réduire le coût des aimants pour presque le même couple. L'optimisation a été effectuée en utilisant une analyse numérique en éléments finis 3D. Le modèle optimisé a été développé de manière à ce que le processus d'assemblage des aimants et des griffes reste le même. Cependant, lors du démontage, les aimants peuvent facilement être retirés sans démonter le rotor complet; et ainsi se servir de ces aimants pour les réutiliser directement dans d'autres applications ou les envoyer au recyclage. Dans le concept de recyclage direct, les aimants utilisés dans la machine sont des aimants recyclés aux performances dégradées. Le type de processus de recyclage est un facteur déterminant de la détérioration des performances de ces aimants recyclés. L'objectif du concept de recyclage direct était d'analyser la machine avec des aimants vierges et recyclés et d'évaluer la consommation d'énergie de la machine selon différents cycles de conduite. On a observé qu'avec l'utilisation d'aimants recyclés dans la machine à griffes, la consommation d'énergie était presque identique à celle de la machine à aimants vierges. On peut donc en conclure que pour les machines à griffes à aimants permanents, l'utilisation d'aimants recyclés est plus durable pour l'environnement car elle peut entraîner une diminution à l'extraction des matériaux de terres rares. Les fluctuations des prix et les problèmes d'offre peuvent également être réduits grâce à l'utilisation accrue des aimants recyclés, même si des politiques et des normes sont appliquées.Le prototype de la machine à aimants vierges a été fabriqué et testé pour ses performances. Il a été observé que les résultats expérimentaux correspondent très bien aux résultats des analyses de conception, validant ainsi le processus de conception et la méthodologie.

This PhD thesis gives a numerical illustration of how a carbon tax affects South African GDP, employment, CO2 emissions and socio-economic inequality. It uses a "hybrid" computable general equilibrium model of an open economy in a one-step projection from 2005 to 2035. It models second-best economies, notably skill-related rigidities in the labour market and in production of electricity. Seven scenarios for recycling of carbon tax revenue are analysed, plus an option to invest a part of tax revenue in improvement of skills of labour.The analysis shows that under conventional assumptions about technological change, a carbon tax of around 100 ZAR2005 (18 USD2013) per tonne of CO2 will have little negative consequences for GDP and employment, when combined with the right type of tax revenue recycling: Labour subsidies and company profit tax reduction likely lead to the best macro-economic outcomes, though do not reduce inequality. Additional measures are needed to reduce "energy poverty". To achieve South Africa's NDC of the Paris Agreement, a carbon tax rate of around 300 ZAR2005 or 55 USD2013 per tonne of CO2 is necessary. However, this could have serious impacts on GDP growth. Also, without a change in the trend of increasing labour productivity, such lower GDP will lead to higher unemployment than in the reference case. An investment in skills of 7.5 billion ZAR2005 of annual Ctax revenue, with the objective of increasing access to high quality education and reducing the high skill labour shortage, if fond to have a very positive impact on GDP growth. However better calibration data is required.The findings of this PhD thesis furthermore call for thorough examination of what type of technological change could be expected for South Africa. Technological progress, consumer preferences and international circumstances limit the economy's capacity to restructure and decarbonise and therefore to reduce negative consequences of carbon taxation for GDP growth. Proper assessment of future technological change is relevant for all sectors and inputs. Examples are given which show that energy and materials efficiency have an important role for future GDP growth under carbon constraints, because they determine the economy's flexibility to reduce energy consumption and to substitute it, e.g. by labour. This finding normally holds not only for South Africa, but also for the rest of the world. These results also imply that international climate policy has to address technology transfer and the different potentials of national economies to decarbonise seriously. ; Cette thèse fournit une illustration numérique de la façon dont une taxe carbone pourrait affecter le PIB, l'emploi, les émissions de CO2 et les inégalités socio-économiques en Afrique du Sud. Elle utilise un modèle d'équilibre général calculable « hybride » en économie ouverte par projection en un seul pas de temps de 2005 à 2035. Le modèle représente des économies de second rang, notamment des rigidités sur le marché du travail liées aux niveaux de qualification et dans la production électrique. Sept scénarios basés sur des modalités différentes de recyclage de la taxe carbone sont analysés, plus une option d'investir une partie des revenus de la taxe dans l'amélioration des qualifications de la force de travail.L'analyse montre que sous hypothèse standard de changement technique, une taxe carbone de 100 ZAR par tonne de CO2 environ a peu d'impact négatif sur le PIB et l'emploi lorsqu'elle est associée à un mode de recyclage des revenus approprié : subventionner le facteur travail et réduire les taxes sur les profits des entreprises pourrait conduire aux meilleurs résultats macroéconomiques, mais ne réduit pas les inégalités. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour réduire la « pauvreté énergétique ». Pour atteindre le NDC d'Afrique du Sud au titre de l'Accord de Paris, un taux de taxe d'environ 300 ZAR ou 55 dollars par tonne de CO2 serait nécessaire. Toutefois, un tel taux pourrait avoir un impact significatif sur la croissance du PIB. En même temps, sans changement de la tendance de croissance de la productivité du travail, ce PIB plus faible conduirait à un chômage plus élevé que dans le cas de référence. Une politique d'investissement de 7.5 milliards de ZAR de revenus carbone dans les qualifications de la main d'œuvre, avec l'objectif d'augmenter l'accès à la formation de haut niveau et de réduire le manque de salariés très qualifiés, pourrait avoir un effet très positif sur la croissance du PIB.Le progrès technologique, les préférences des consommateurs et le contexte international, limitent la capacité de l'économie à se restructurer et se décarboner et incidemment à réduire les impacts négatifs de la taxe carbone sur la croissance du PIB. Une véritable évaluation du changement technologique futur serait pertinente pour tous les secteurs et facteurs de production. Ces résultats impliquent aussi que la politique climatique internationale doit traiter la question des transferts de technologie et celles des potentiels différents de décarbonation sérieuse à l'échelle nationale.

This PhD thesis gives a numerical illustration of how a carbon tax affects South African GDP, employment, CO2 emissions and socio-economic inequality. It uses a "hybrid" computable general equilibrium model of an open economy in a one-step projection from 2005 to 2035. It models second-best economies, notably skill-related rigidities in the labour market and in production of electricity. Seven scenarios for recycling of carbon tax revenue are analysed, plus an option to invest a part of tax revenue in improvement of skills of labour.The analysis shows that under conventional assumptions about technological change, a carbon tax of around 100 ZAR2005 (18 USD2013) per tonne of CO2 will have little negative consequences for GDP and employment, when combined with the right type of tax revenue recycling: Labour subsidies and company profit tax reduction likely lead to the best macro-economic outcomes, though do not reduce inequality. Additional measures are needed to reduce "energy poverty". To achieve South Africa's NDC of the Paris Agreement, a carbon tax rate of around 300 ZAR2005 or 55 USD2013 per tonne of CO2 is necessary. However, this could have serious impacts on GDP growth. Also, without a change in the trend of increasing labour productivity, such lower GDP will lead to higher unemployment than in the reference case. An investment in skills of 7.5 billion ZAR2005 of annual Ctax revenue, with the objective of increasing access to high quality education and reducing the high skill labour shortage, if fond to have a very positive impact on GDP growth. However better calibration data is required.The findings of this PhD thesis furthermore call for thorough examination of what type of technological change could be expected for South Africa. Technological progress, consumer preferences and international circumstances limit the economy's capacity to restructure and decarbonise and therefore to reduce negative consequences of carbon taxation for GDP growth. Proper assessment of future technological change is relevant for all sectors and inputs. Examples are given which show that energy and materials efficiency have an important role for future GDP growth under carbon constraints, because they determine the economy's flexibility to reduce energy consumption and to substitute it, e.g. by labour. This finding normally holds not only for South Africa, but also for the rest of the world. These results also imply that international climate policy has to address technology transfer and the different potentials of national economies to decarbonise seriously. ; Cette thèse fournit une illustration numérique de la façon dont une taxe carbone pourrait affecter le PIB, l'emploi, les émissions de CO2 et les inégalités socio-économiques en Afrique du Sud. Elle utilise un modèle d'équilibre général calculable « hybride » en économie ouverte par projection en un seul pas de temps de 2005 à 2035. Le modèle représente des économies de second rang, notamment des rigidités sur le marché du travail liées aux niveaux de qualification et dans la production électrique. Sept scénarios basés sur des modalités différentes de recyclage de la taxe carbone sont analysés, plus une option d'investir une partie des revenus de la taxe dans l'amélioration des qualifications de la force de travail.L'analyse montre que sous hypothèse standard de changement technique, une taxe carbone de 100 ZAR par tonne de CO2 environ a peu d'impact négatif sur le PIB et l'emploi lorsqu'elle est associée à un mode de recyclage des revenus approprié : subventionner le facteur travail et réduire les taxes sur les profits des entreprises pourrait conduire aux meilleurs résultats macroéconomiques, mais ne réduit pas les inégalités. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour réduire la « pauvreté énergétique ». Pour atteindre le NDC d'Afrique du Sud au titre de l'Accord de Paris, un taux de taxe d'environ 300 ZAR ou 55 dollars par tonne de CO2 serait nécessaire. Toutefois, un tel taux pourrait avoir un impact significatif sur la croissance du PIB. En même temps, sans changement de la tendance de croissance de la productivité du travail, ce PIB plus faible conduirait à un chômage plus élevé que dans le cas de référence. Une politique d'investissement de 7.5 milliards de ZAR de revenus carbone dans les qualifications de la main d'œuvre, avec l'objectif d'augmenter l'accès à la formation de haut niveau et de réduire le manque de salariés très qualifiés, pourrait avoir un effet très positif sur la croissance du PIB.Le progrès technologique, les préférences des consommateurs et le contexte international, limitent la capacité de l'économie à se restructurer et se décarboner et incidemment à réduire les impacts négatifs de la taxe carbone sur la croissance du PIB. Une véritable évaluation du changement technologique futur serait pertinente pour tous les secteurs et facteurs de production. Ces résultats impliquent aussi que la politique climatique internationale doit traiter la question des transferts de technologie et celles des potentiels différents de décarbonation sérieuse à l'échelle nationale.

This PhD thesis gives a numerical illustration of how a carbon tax affects South African GDP, employment, CO2 emissions and socio-economic inequality. It uses a "hybrid" computable general equilibrium model of an open economy in a one-step projection from 2005 to 2035. It models second-best economies, notably skill-related rigidities in the labour market and in production of electricity. Seven scenarios for recycling of carbon tax revenue are analysed, plus an option to invest a part of tax revenue in improvement of skills of labour.The analysis shows that under conventional assumptions about technological change, a carbon tax of around 100 ZAR2005 (18 USD2013) per tonne of CO2 will have little negative consequences for GDP and employment, when combined with the right type of tax revenue recycling: Labour subsidies and company profit tax reduction likely lead to the best macro-economic outcomes, though do not reduce inequality. Additional measures are needed to reduce "energy poverty". To achieve South Africa's NDC of the Paris Agreement, a carbon tax rate of around 300 ZAR2005 or 55 USD2013 per tonne of CO2 is necessary. However, this could have serious impacts on GDP growth. Also, without a change in the trend of increasing labour productivity, such lower GDP will lead to higher unemployment than in the reference case. An investment in skills of 7.5 billion ZAR2005 of annual Ctax revenue, with the objective of increasing access to high quality education and reducing the high skill labour shortage, if fond to have a very positive impact on GDP growth. However better calibration data is required.The findings of this PhD thesis furthermore call for thorough examination of what type of technological change could be expected for South Africa. Technological progress, consumer preferences and international circumstances limit the economy's capacity to restructure and decarbonise and therefore to reduce negative consequences of carbon taxation for GDP growth. Proper assessment of future technological change is relevant for all sectors and inputs. Examples are given which show that energy and materials efficiency have an important role for future GDP growth under carbon constraints, because they determine the economy's flexibility to reduce energy consumption and to substitute it, e.g. by labour. This finding normally holds not only for South Africa, but also for the rest of the world. These results also imply that international climate policy has to address technology transfer and the different potentials of national economies to decarbonise seriously. ; Cette thèse fournit une illustration numérique de la façon dont une taxe carbone pourrait affecter le PIB, l'emploi, les émissions de CO2 et les inégalités socio-économiques en Afrique du Sud. Elle utilise un modèle d'équilibre général calculable « hybride » en économie ouverte par projection en un seul pas de temps de 2005 à 2035. Le modèle représente des économies de second rang, notamment des rigidités sur le marché du travail liées aux niveaux de qualification et dans la production électrique. Sept scénarios basés sur des modalités différentes de recyclage de la taxe carbone sont analysés, plus une option d'investir une partie des revenus de la taxe dans l'amélioration des qualifications de la force de travail.L'analyse montre que sous hypothèse standard de changement technique, une taxe carbone de 100 ZAR par tonne de CO2 environ a peu d'impact négatif sur le PIB et l'emploi lorsqu'elle est associée à un mode de recyclage des revenus approprié : subventionner le facteur travail et réduire les taxes sur les profits des entreprises pourrait conduire aux meilleurs résultats macroéconomiques, mais ne réduit pas les inégalités. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour réduire la « pauvreté énergétique ». Pour atteindre le NDC d'Afrique du Sud au titre de l'Accord de Paris, un taux de taxe d'environ 300 ZAR ou 55 dollars par tonne de CO2 serait nécessaire. Toutefois, un tel taux pourrait avoir un impact significatif sur la croissance du PIB. En même temps, sans changement de la tendance de croissance de la productivité du travail, ce PIB plus faible conduirait à un chômage plus élevé que dans le cas de référence. Une politique d'investissement de 7.5 milliards de ZAR de revenus carbone dans les qualifications de la main d'œuvre, avec l'objectif d'augmenter l'accès à la formation de haut niveau et de réduire le manque de salariés très qualifiés, pourrait avoir un effet très positif sur la croissance du PIB.Le progrès technologique, les préférences des consommateurs et le contexte international, limitent la capacité de l'économie à se restructurer et se décarboner et incidemment à réduire les impacts négatifs de la taxe carbone sur la croissance du PIB. Une véritable évaluation du changement technologique futur serait pertinente pour tous les secteurs et facteurs de production. Ces résultats impliquent aussi que la politique climatique internationale doit traiter la question des transferts de technologie et celles des potentiels différents de décarbonation sérieuse à l'échelle nationale.

This PhD thesis gives a numerical illustration of how a carbon tax affects South African GDP, employment, CO2 emissions and socio-economic inequality. It uses a "hybrid" computable general equilibrium model of an open economy in a one-step projection from 2005 to 2035. It models second-best economies, notably skill-related rigidities in the labour market and in production of electricity. Seven scenarios for recycling of carbon tax revenue are analysed, plus an option to invest a part of tax revenue in improvement of skills of labour.The analysis shows that under conventional assumptions about technological change, a carbon tax of around 100 ZAR2005 (18 USD2013) per tonne of CO2 will have little negative consequences for GDP and employment, when combined with the right type of tax revenue recycling: Labour subsidies and company profit tax reduction likely lead to the best macro-economic outcomes, though do not reduce inequality. Additional measures are needed to reduce "energy poverty". To achieve South Africa's NDC of the Paris Agreement, a carbon tax rate of around 300 ZAR2005 or 55 USD2013 per tonne of CO2 is necessary. However, this could have serious impacts on GDP growth. Also, without a change in the trend of increasing labour productivity, such lower GDP will lead to higher unemployment than in the reference case. An investment in skills of 7.5 billion ZAR2005 of annual Ctax revenue, with the objective of increasing access to high quality education and reducing the high skill labour shortage, if fond to have a very positive impact on GDP growth. However better calibration data is required.The findings of this PhD thesis furthermore call for thorough examination of what type of technological change could be expected for South Africa. Technological progress, consumer preferences and international circumstances limit the economy's capacity to restructure and decarbonise and therefore to reduce negative consequences of carbon taxation for GDP growth. Proper assessment of future technological change is relevant for all sectors and inputs. Examples are given which show that energy and materials efficiency have an important role for future GDP growth under carbon constraints, because they determine the economy's flexibility to reduce energy consumption and to substitute it, e.g. by labour. This finding normally holds not only for South Africa, but also for the rest of the world. These results also imply that international climate policy has to address technology transfer and the different potentials of national economies to decarbonise seriously. ; Cette thèse fournit une illustration numérique de la façon dont une taxe carbone pourrait affecter le PIB, l'emploi, les émissions de CO2 et les inégalités socio-économiques en Afrique du Sud. Elle utilise un modèle d'équilibre général calculable « hybride » en économie ouverte par projection en un seul pas de temps de 2005 à 2035. Le modèle représente des économies de second rang, notamment des rigidités sur le marché du travail liées aux niveaux de qualification et dans la production électrique. Sept scénarios basés sur des modalités différentes de recyclage de la taxe carbone sont analysés, plus une option d'investir une partie des revenus de la taxe dans l'amélioration des qualifications de la force de travail.L'analyse montre que sous hypothèse standard de changement technique, une taxe carbone de 100 ZAR par tonne de CO2 environ a peu d'impact négatif sur le PIB et l'emploi lorsqu'elle est associée à un mode de recyclage des revenus approprié : subventionner le facteur travail et réduire les taxes sur les profits des entreprises pourrait conduire aux meilleurs résultats macroéconomiques, mais ne réduit pas les inégalités. Des mesures supplémentaires sont nécessaires pour réduire la « pauvreté énergétique ». Pour atteindre le NDC d'Afrique du Sud au titre de l'Accord de Paris, un taux de taxe d'environ 300 ZAR ou 55 dollars par tonne de CO2 serait nécessaire. Toutefois, un tel taux pourrait avoir un impact significatif sur la croissance du PIB. En même temps, sans changement de la tendance de croissance de la productivité du travail, ce PIB plus faible conduirait à un chômage plus élevé que dans le cas de référence. Une politique d'investissement de 7.5 milliards de ZAR de revenus carbone dans les qualifications de la main d'œuvre, avec l'objectif d'augmenter l'accès à la formation de haut niveau et de réduire le manque de salariés très qualifiés, pourrait avoir un effet très positif sur la croissance du PIB.Le progrès technologique, les préférences des consommateurs et le contexte international, limitent la capacité de l'économie à se restructurer et se décarboner et incidemment à réduire les impacts négatifs de la taxe carbone sur la croissance du PIB. Une véritable évaluation du changement technologique futur serait pertinente pour tous les secteurs et facteurs de production. Ces résultats impliquent aussi que la politique climatique internationale doit traiter la question des transferts de technologie et celles des potentiels différents de décarbonation sérieuse à l'échelle nationale.

The research work presented in this thesis aims at developing a permanent magnet based claw-pole machine for automotive application with permanent magnet reuse and recycle concept. The aforesaid research is under the aegis of Project DEMETER which is in the framework of European Union's Horizon 2020 Marie Sklodowska-Curie actions. The project focuses on the recovery of rare earth permanent magnets utilized in automotive applications due to the prevailing problems of price fluctuations and supply-demand issues of these permanent magnets.The claw-pole machine is employed in almost all of the automobiles in the world for alternator application. With the increase in power demands, the claw-pole machine is also being developed as a motor-generator utilized in the hybrid electric vehicles. At present the permanent magnet based claw-pole machine is being used in mild hybrid electric vehicles for energy savings. The literature is replete with various configurations of claw-pole machines that can be developed to achieve better performances. However, easy assembly and disassembly of various parts of the machine is also important for the reuse and recycle of magnets. In this research work two concepts have been developed; first, the direct reuse concept i.e. easy assembly/disassembly of the rotor and magnets, so as to easily take out the magnets for direct reuse or recycle and; second, the direct recycle concept i.e. utilization of recycled magnets in the machine to achieve the desired performance.In the course of this research the base design of the claw-pole machine was developed, analyzed and optimized so as to attain best torque versus magnet-weight ratio. This helped in the reduction of magnet cost for almost the same torque. The optimization was carried out using 3-D numerical analysis. The optimized model was developed in a way that the assembly process of the magnets and claw-poles remained the same. However, during disassembly the magnets can easily be withdrawn without disassembling the complete rotor; therefore ...