Etude de la réactivité des suies issues de la combustion des biocarburants : interaction avec le filtre à particules catalysé

Study of the reactivity of soot arising from the combustion of biofuels : interaction with the catalyzed diesel particulate filter

• Auteur / Autrice : Nora Lamharess
• Direction : Patrick Da Costa, Claire-Noëlle Millet, Laurie Starck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et technologies avancées
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6
• Jury : Président / Présidente : Siméon Cavadias
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Séverine Boulard, Anne Giroir-Fendler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Tschamber, Daniel Duprez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biocarburants

Catalyseurs

Suie

Résumé

Cette thèse a pour objectif d’étudier et de comprendre, sur un filtre à particules catalysé commercial, la réactivité des suies issues de la combustion de trois différents carburants : un gazole conventionnel (GO), un mélange de 30% de biodiesel avec du gazole (B30) et un mélange de 30% de gazole de synthèse de type Fischer-tropsch avec du gazole conventionnel (FT30). L’approche repose sur l’utilisation d’un catalyseur de type DPNR (Toyota) afin de réaliser des essais au banc à gaz synthétiques et au banc moteur. Des caractérisations physico-chimiques des suies, du catalyseur et des carburants sont également réalisées afin de mieux comprendre la réactivité de chaque type de suie et de faire le lien entre le carburant et la réactivité catalytique. Il ressort de cette étude que l'utilisation de biocarburants, dans un moteur Diesel, ne devrait pas pénaliser le fonctionnement ni la gestion du filtre à particules catalysé. Le biocarburant de première génération (type biodiesel) serait même bénéfique dans la mesure où la composition des gaz d'échappement qui en résulte est favorable à la régénération continue du filtre à particules catalysé par le NO2 : émissions de suies diminuées et rapport NOx/PM augmenté. Les suies issues du biocarburant de deuxième génération (type Fischer-Tropsch) se sont quant à elles révélées particulièrement réactives dans le cas de la régénération forcée, en présence de NO2 et d'oxygène. Leur oxydation rapide permettrait de diminuer la durée de ce mode de régénération et par là de limiter la surconsommation de carburant qui lui est associée. Les réflexions menées suite aux résultats de cette étude laissent supposer que la suie du B30 est plus avantageuse en termes de régénération continue par le NO2 alors que la suie FT30 est plutôt intéressante pour une régénération par l’oxygène

The aims of this thesis is to study and understand, on a CDPF, the reactivity of soots arising from three different biofuels: a classic gasoil (named GO), a blend of 30% of biodiesel with classic gasoil (named B30) and a blend of 30% of Fischer-tropsch gasoil with classic gasoil (named FT30). The approach is based on the use of a commercial catalyst type DPNR of Toyota in order to realize some tests on engine and synthetic gas benches. Characterization tests have also been realized for a better understanding of the reactivity of each soot type. It appears from this study that the use of biofuels in Diesel engines should not penalize the functioning or controlling of the catalyzed particulate filter. The first generation biofuels (B30) is very interesting because the composition of exhaust gases resulting from the combustion of this biofuels is favorable for the continuous regeneration by NO2 (decrees of soot emissions and increase of NOx / PM ratio. The soot from the second-generation biofuel (FT30) has been found very reactive in the case of the forced regeneration in the presence of NO2 and oxygen. The fast oxidation of this soot would reduce the time of this mode of regeneration and thus limits the fuel penalty due to such regeneration. The results of this study suggest that the B30 soot is more interesting on continuous regeneration by NO2 while soot FT30 favors the regeneration by oxygen