Etude des cinétiques d'absοrptiοn gaz liquide dans le cas de suppοrts innοvants

Study of gas-liquid absοrptiοn kinetics in the case of innοvative suppοrts

• Auteur / Autrice : Gabriela Ciriaco Villegas
• Direction : Alain Ledoux, Lionel Estel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 05/07/2024
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement co-accrédité : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Khashayar Saleh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Ledoux, Lionel Estel, Christophe Castel, Diane Thomas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christophe Castel, Diane Thomas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adsorption

Absorption

Viscosité

Écoulement gaz-liquide

Propriétés thermiques

Cinétique chimique

Chimisorption

Dioxyde de carbone

Mots clés libres

Capture de CO₂

Cinétique d'absorption

Propriétés thermophysiques

Equilibre gaz-liquide

CO₂ capture

Absorption kinetics

Thermophysical properties

Gas-liquid equilibrium

Résumé

Cette thèse examine la cinétique d'absorption gaz-liquide en utilisant des supports innovants, en se concentrant sur les solvants eutectiques profonds (DES) à base de chlorure de choline (ChCl). L'objectif principal est d'améliorer l'efficacité de la capture du dioxyde de carbone (CO₂). Les solvants traditionnels à base d'amines sont comparés aux DES, mettant en évidence les avantages des DES tels que le faible coût, la faible volatilité et la haute biodégradabilité. La recherche implique la synthèse et la caractérisation de divers solvants à base de ChCl, y compris les mélanges ChCl-glycérol et ChCl-glycinate de potassium. Les études expérimentales sur les propriétés thermophysiques—densité, viscosité, indice de réfraction et solubilité des gaz—révèlent que l'augmentation de la teneur en eau des DES réduit la viscosité, améliorant ainsi la solubilité du CO₂. L'étude explore également la concentration optimale de ChCl pour équilibrer la cinétique de réaction et la diffusivité afin de maximiser l'absorption de CO₂. Les résultats indiquent que, bien qu'une forte force ionique dans les DES améliore les taux de réaction, elle augmente également la viscosité, ce qui peut entraver la diffusion du CO₂. Cette recherche offre des informations précieuses pour le développement de technologies efficaces de capture du CO₂, en soulignant l'importance d'optimiser les paramètres thermiques et compositionnels.

This thesis explores the kinetics of gas-liquid absorption using innovative supports, focusing on deep eutectic solvents (DESs) based on choline chloride (ChCl). The primary objective is to enhance the efficiency of carbon dioxide (CO₂) capture. Traditional amine-based solvents are compared with DESs, highlighting DESs' advantages such as low cost, low volatility, and high biodegradability. The research involves synthesizing and characterizing various ChCl-based solvents, including ChCl-glycerol and ChCl-potassium glycinate mixtures. Experimental studies on thermophysical properties—density, viscosity, refractive index, and gas solubility—reveal that increasing the water content in DESs reduces viscosity, thereby enhancing CO₂ solubility. The study also investigates the optimal ChCl concentration to balance reaction kinetics and diffusivity for maximum CO₂ absorption. Results indicate that while high ionic strength in DESs improves reaction rates, it also increases viscosity, potentially impeding CO₂diffusion. This research offers valuable insights for developing efficient CO₂ capture technologies, emphasizing the importance of optimizing thermal and compositional parameters.