• Langue : Français
• Discipline : Sciences physiques
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 01/01/2011

Résumé en langue originale

La gestion des énergies dont les carburants automobiles est un point clé de notre société. L’optimisation des procédés actuels (hydrotraitement des gazoles) ou futurs (synthèse Fischer-Tropsch) est une des voies pour répondre à ces défis. Elle passe notamment par une meilleure compréhension des phénomènes en vue de pouvoir mieux les modéliser. Ce travail propose une méthodologie pour l’étude cinétique de réactions complexes impliquant plusieurs dizaines de molécules en milieu triphasique incluant la mise en œuvre expérimentale à l’échelle du laboratoire, un développement analytique, la caractérisation de réacteurs spécifiques et l’étude cinétique. La synthèse Fischer-Tropsch constitue le cœur de ce travail incluant l’étude d’un système catalytique à base de Cobalt évolutif selon les étapes d’activation (réduction, mise en contact ave le gaz de synthèse) et de réaction. Ces évolutions ont été observées à partir de caractérisations operando par DRX et EXAFS/XANES. L’étude de la genèse des sites actifs a confirmé la relation structure-réactivité avec des petites particules métalliques et d’identifier la phase hexagonale du Cobalt métallique comme étant plus active que la phase cubique. La maitrise des étapes d’activations est essentielle pour optimiser l’activité initiale du catalyseur. L’apport des réacteurs millimétriques a été démontré afin de maitriser les emballements thermiques. L’évolution de la perte de sites actifs en cours de réaction a été étudiée dans 4 réacteurs différents (lit fixe et réacteur slurry). L’étude de l’influence des conditions opératoires et de la structure du catalyseur ont montré que la désactivation initiale était du au frittage des particules, tandis que la désactivation lente était probablement du à des effets de surface type carburation. Un modèle de désactivation basé sur une hypothèse de ré-oxydation des sites actifs a été testé. L’étude cinétique détaillée sur l’ensemble des produits de la synthèse Ficher-Tropsch a mis en évidence que les alcanes linéaires, les alcools primaires et les cétones étaient des produits primaires de la réaction tandis que des réactions secondaires affectent les oléfines terminales. Ces travaux ont permis d’aboutir à une modélisation cinétique de la synthèse Fischer-Tropsch incluant la production des alcools et la réaction water-gas-shift. La modélisation cinétique de l’hydrodésulfuration des gazoles est présentée dans une seconde partie, ainsi que des travaux sur la production de bio-GNV à partir de la biomasse. Enfin, je propose un projet de recherche sur l’intensification des procédés biologiques par des réactions catalytiques chimiques in-situ pour la production de bio-éthanol à partir de ressources lignocellulosiques.