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Transferts Gaz Liquide et Procédés

Groupe TGLP

Les rejets des gaz à effet de serre, principalement le CO₂ et les polluants tels que les oxydes d’azote et de soufre, le monoxyde de carbone, les dioxines, les particules, etc. apparaissent comme responsables des modifications climatiques de la planète. Parallèlement, la consommation de combustibles fossiles est en constante augmentation dans les domaines des transports et de la production d’énergie thermique ou d’électricité. Les énergies renouvelables, à elles seules, ne pourront procurer, du moins à moyen terme, les besoins énergétiques indispensables au monde. Aussi, pour répondre à cette demande d’énergie, les procédés de combustion, qui sont actuellement les plus utilisés pour les transports et pour l’industrie, le tertiaire ou le résidentiel, devront évoluer par étapes et être substantiellement améliorés. Ils devront se diversifier vis-à-vis du carburant en introduisant une part croissante de produits issus de la biomasse, du charbon, des déchets, accroître les rendements, diminuer les émissions de polluants et enfin tendre vers la combustion de l’hydrogène pur, ou mélangé avec des hydrocarbures dans un premier temps, pour réduire ainsi les émissions de CO₂.

Pour les procédés d’absorption gaz-liquide, le transfert entre phases (gaz-liquide) est souvent une étape limitante. Nos travaux visent à acquérir des données fondamentales, à analyser le rôle des réactions chimiques dans ces transferts et à appréhender les aspects compétitifs qui vont conduire au développement de nouveaux procédés, fonctionnant plus efficacement grâce à une meilleure compréhension des phénomènes mis en œuvre. La connaissance des cinétiques de ces processus est essentielle, au même titre que les cinétiques de transfert, sur les performances ou le dimensionnement des absorbeurs. La transposition à l'échelle industrielle requiert en plus la prise en compte de l'hydrodynamique des réacteurs et contacteurs réels, dont la non-idéalité peut modifier significativement les performances. La raréfaction des ressources fossiles et les conséquences des émissions de CO₂ sur l’environnement conduisent alors à revoir le mix énergétique pour satisfaire les besoins de la population et ceux des industries. Le développement de procédés industriels doit s’adapter à ce contexte contraignant. L’hydrogène est envisagé comme vecteur énergétique pour les prochaines années. Cependant les débouchés pour l’hydrogène en tant que produit chimique (parfois appelé hydrogène industriel) sont déjà nombreux. Afin de répondre à la demande déjà existante et celle nécessaire dans la perspective de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique, le développement de procédés intégrant les contraintes que nous avons détaillées est nécessaire. Actuellement, la production d’hydrogène par les procédés maîtrisés est réalisée à 95 % en utilisant des ressources fossiles, en particulier par vapo-reformage du gaz naturel (48 %).

Les principaux objectifs visés concernent la mise en œuvre de nouveaux procédés (développement et optimisation) qui seront utilisés dans la séparation et la capture d’effluents gazeux (y compris le CO₂ et sa valorisation) ou dans la production de l’hydrogène en tant que vecteur énergétique ainsi que les procédés de stockage d’énergie électrique EnR à base de conversion électrochimique autre que les batteries. Compte tenu du marché potentiel lié à ce type de procédés, nos travaux peuvent déboucher sur la conception de procédés innovants permettant un traitement technico-économique moins pénalisant. Par ailleurs, étant donné le caractère générique et original des recherches qui sont entreprises, la transposition des travaux à d’autres applications à fort enjeu (par exemple contacteurs gaz liquide en traitement des eaux ou dans le domaine médical, ou encore la purification des gaz en industrie) est à même de générer des retombées industrielles concrètes.

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