Etude expérimentale et modélisation de l’impact des biocarburants sur le fonctionnement des filtres à particules

Experimental and modeling study of the impact of biofuels on diesel particulates filter

• Auteur / Autrice : Julie Schobing
• Direction : Valérie Tschamber, Alain Brillard, Gontrand Leyssens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 12/04/2018
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Gestion des Risques et Environnement / GRE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés physico-chimiques

Suie

Automobiles -- Moteurs -- Gaz d'échappement

Biocarburants

Technique de la production

Mots clés libres

Filtre à particules

Biodiesel

Métaux alcalins

Phosphore

Régénération passive

Suies

Combustion

Modélisation

Particulate filter

Biodiesel

Alkali metals

Phosphorus

Passive regeneration

Soots

Combustion

Modelization

Résumé

Pour respecter les normes limitant les émissions polluantes des échappements moteurs, les véhicules poids lourds sont désormais équipés d'une ligne complexe de post-traitement des effluents qui doit prouver son efficacité sur 700000 km. La source pétrolière du diesel devenant difficile à exploiter et la pollution atmosphérique augmentant, il est devenu nécessaire d'utiliser des carburants alternatifs. Par rapport à son équivalent diesel classique, le biodiesel contient des éléments inorganiques (El). Bien que leur présence soit normée, ils peuvent tout de même interagir avec les catalyseurs de la ligne de post-traitement et ainsi compromettre leur fonctionnement dans le cas d'une utilisation massive de biodiesel. L'impact de ce carburant sur le fonctionnement du filtre à particules (FAP) a été analysé. L'étude concernant l'impact de K, Na et P sur la réactivité de suies diesel modèles imprégnées a montré que Na et K ont un effet bénéfique sur les réactions C-N02 et C-02. P possède un effet inhibiteur sur C-02 mais un fort effet catalytique sur la réaction C-N02 en présence d'eau. L'étude de suies diesel réelles a montré que le biodiesel produit moins de suies et que ces dernières sont plus réactives. Le dopage par K et P d'un biodiesel a montré que ces El se retrouvent directement dans la composition des suies et modifient fortement leur réactivité. L'étude de I'oxydation des suies en présence d'un catalyseur représentatif d'un FAP commercial a mis en évidence que plus le contact entre le catalyseur et la suie est élevé, plus l'efficacité du catalyseur est importante. La présence d'El permet d'améliorer ce contact et ainsi d'augmenter l'efficacité du catalyseur.

In order to respect the European standards concerning exhaust gas pollutant emissions, heavy-duty frucks are now equipped with a complex post-freatment line whose durability have to be proven over 700 000 Because of the possible rarefaction of fossil fuels and of the increase of atmospheric pollution, the use of alternative fuel becomes necessary. In comparison to classic diesel fuel, biodiesel contains inorganic elements. Even though their presence is limited, they can interact with the post-freatment line catalysts and thus compromise their behavior in case of massive biodiesel use. The impact of biodiesel on particulate filter (DPF) operation was investigated. The study concerning the impact of K, Na and P on impregnated model diesel soot reactivity has shown that K and Na have a beneficial effect on both C-N02 and C-02 reactions. P has an inhibiting effect on C-02 but a sfrong catalytic impact on C-N02 reaction in presence of water. The analysis of real diesel soot has shown that biodiesel leads to less soot but which are more reactive. K- and P-doping of biodiesel has shown that these inorganic elements are directly reffieved in soot composition and significantly modify their reactivity. The study of soot oxidation in presence of a catalyst which is representative of a comrnercial DPF has shown that the stronger is the soot-catalyst contact, the sfronger is the catalyst efficiency. The presence of inorganic elements enhances the contact and thus the catalyst efficiency.