Thèse soutenue

Etude expérimentale et théorique de l'incorporation de Composés Organiques Volatils oxygénés dans une gouttelette d'eau. Impact de la reformulation des carburants automobiles sur la chimie atmosphérique

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Auteur / Autrice : Yasmine Kouchnir
Direction : Philippe Mirabel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie physique
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

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Afin de correctement quantifier l'impact potentiel des réactions hétérogènes, il convient de connaître les cinétiques de transfert entre les phases gazeuses et aqueuses. Nous avons étudié cinq composés utilisés ou susceptible d'être utilisés comme additifs aux carburants. L'éthanol est déjà utilisé comme additif aux essences sans plomb et il est envisagé de l'ajouter au gazole. Le diméthyl carbonate et le diethyl carbonate sont potentiellement utilisables comme additifs au gazole. Les diméthyls malonate et succinate ont des structures chimiques similaires aux diesters contenus dans l'huile de colza. L'acétone , la 2-butanone et la 2,3-butadione sont quant à eux, les produits majoritaires de l'oxydation atmosphérique du Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL). Pour mener à bien cette étude, la technique du train de gouttelettes, développée au sein de notre équipe lors des dernières années, a été utilisée. Les résultats obtenus nous ont permis de déterminer plusieurs paramètres physico-chimiques des COV étudiés tels que le coefficient d'accommodation massique a et la constante de Henry H (qui décrit la répartition d'un gaz en traces entre la phase gaz et liquide à l'équilibre thermodynamique). D'après les résultats expérimentaux, les composés oxygénés ont été classés en deux groupes en fonction leur solubilité dans l'eau. Les différents résultats obtenus nous ont également permis d'estimer les durées de vie atmosphériques des différents COV étudiés et de comparer leurs processus d'élimination hétérogènes (via les précipitations) et homogènes (réactions en phase gazeuse). Nous avons également étudié d'un point de vue plus théorique l'incorporation de la molécule gazeuse à l'interface gaz/liquide à l'aide la théorie de la nucléation. Celle-ci nous a permis de calculer la taille critique de l'agrégat moléculaire N*, ainsi son entropie et enthalpie de formation depuis l'état de surface par rapport à la phase gazeuse, pour la plupart des composés étudiés.