Analyse et caractérisation

La réduction photocatalytique du CO2 en « carburants solaires C1/C2 » est une réaction de conversion attrayante car elle présente l’avantage d’éliminer ce gaz à effet de serre tout en fournissant un produit valorisable. Cependant jusqu’à aujourd’hui, malgré les nombreux efforts déployés, le niveau de conversion du CO2 reste très faible, même pour les catalyseurs les plus actifs du marché et un manque de compréhension perdure quant aux mécanismes réactionnels à l’œuvre. Afin d’apporter une réponse à ce dernier point, ce travail de thèse a porté sur l’étude d’un système photocatalytique modèle de type Pt/TiO2 et a déployé pour cela, au sein d’un photoréacteur, une méthodologie operando couplant plusieurs techniques...

Les catalyseurs hétérogènes sont des matériaux qui rendent chimiquement possibles et économiquement viables d’innombrables procédés industriels au service de problématiques énergétiques et environnementales, comme par exemple la production de carburant et la qualité de l’air (véhicules, bâtiments). Leur mise en œuvre se confronte à deux enjeux scientifiques majeurs : (1) l’identification des propriétés chimiques, structurales et morphologiques d’un catalyseur optimal , (2) l’évolution de ces propriétés au cours du cycle de vie du catalyseur (synthèse, mise en forme, utilisation, recyclage)...

L’augmentation du niveau de CO2 dans l’atmosphère et le changement climatique qui en résulte constituent une préoccupation mondiale. Malgré cela, le recours aux combustibles fossiles continue de croître, en réponse à une forte demande énergétique. Associés aux solutions de stockage et de transformation du CO2, les procédés de combustion en boucle chimique (CLC) offrent une solution de moyen terme pour réduire l’impact de la production d’énergie à partir de combustibles fossiles, voire de biomasse...

Face aux enjeux climatiques, les carburants alternatifs suscitent un intérêt croissant pour la mobilité de demain. Parmi ceux-ci, des hydrocarbures peuvent être synthétisés via un procédé bien connu : le procédé Fischer-Tropsch (FT), à partir de gaz de synthèse (CO et H2) produit notamment par gazéification de la biomasse. (...) La désactivation des catalyseurs FT est cependant une problématique majeure qui impacte directement les coûts du procédé. (...) Pour identifier ces mécanismes, une méthodologie en plusieurs étapes a été mise en place dans le cadre d’une thèse de doctorat...

La précipitation de sel dans des roches perméables est un risque auquel sont exposés certains secteurs de l’énergie, en particulier pour le stockage de gaz dans des formations géologiques lors des phases opérationnelles (injection et soutirage), lorsqu’il y a contact avec des aquifères salins (...). Cette précipitation réduit l’espace permettant la circulation des fluides, ce qui entraîne l'altération de la perméabilité de la roche, voire son colmatage dans certaines conditions. Afin de comprendre les mécanismes sous-jacents à ce phénomène d’endommagement, des expériences d’écoulement de gaz dans un milieu poreux préalablement saturé en saumure ont été réalisées sur le banc d’écoulement CAL-X d’IFPEN...

La qualité de l’air est aujourd’hui un sujet de préoccupation majeur en matière de santé publique. Pour la préserver, il est nécessaire de réduire les émissions mais aussi de surveiller l’évolution chimique globale de l’atmosphère. Il importe en outre de suivre les gaz émis à l’échelle industrielle, ce qui répond également à des enjeux économiques et de sécurité. C’est pour traiter ces différents aspects que les chercheurs d’IFPEN se sont lancés dans le développement d’un ensemble de solutions technologiques, rassemblées dans le projet Flair Suite™.