Valorisation énergétique de CO₂ via la méthanation par voie catalytique

par Nathalie Elia

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Edmond Abi Aad et de Jane Estephane.

Soutenue le 22-03-2019

à Littoral en cotutelle avec l'Université de Balamand (Tripoli, Liban) , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) , en partenariat avec Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant (équipe de recherche) , Conseil National de la Recherche scientifique (Liban) (Financeur) , Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant / UCEIV (laboratoire) , INNOCOLD (Financeur) et de Communauté urbaine de Dunkerque (Nord) (Financeur) .

Le président du jury était Maya Boutros.

Le jury était composé de Edmond Abi Aad, Jane Estephane, Madona Labaki, Bechara Taouk, Samer Aouad, Christophe Poupin, Tamara Elzein.

Les rapporteurs étaient Madona Labaki, Bechara Taouk.


  • Résumé

    Cette étude concerne la valorisation du dioxyde de carbone par le procédé de méthanation. Elle vise à mettre au point des catalyseurs efficaces pour cette réaction. L'espèce active est le nickel métallique. Différents supports ont été étudiés tels que SiO₂, Al₂O₃, MgO, Y₂O₃ et CeO₂. Ces catalyseurs ont été préparés par la méthode d'imprégnation à sec. Dans un premier temps, les différents catalyseurs ont été caractérisés par différentes techniques physico-chimiques dont la Diffraction des Rayons X (DRX), la Réduction en Température Programmée (RTP-H₂), la Désorption en Température Programmée (DTP-CO₂), l'Adsorption d'Azote (méthode BET) et la Chimisorption d'Hydrogène. Dans un deuxième temps, les différents catalyseurs ainsi préparés ont été testés dans la réaction de méthanation du CO₂. Le catalyseur Ni/CeO₂ présente les meilleures performances catalytiques, parmi les systèmes étudiés. L'ajout du ruthénium améliore l'activité catalytique et la stabilité des catalyseurs. Le catalyseur Ru(0,5%)-Ni(5%)/CeO₂ est le plus performant, il présente une bonne activité catalytique et une bonne stabilité même pour une pression de 10 bar. Ceci le rend plus avantageux pour une application industrielle.

  • Titre traduit

    Energy recovery of CO₂ through methanation process by catalytically


  • Résumé

    This study concerns the valorization of carbon dioxide by the methanation process. It aims to develop effectiv catalysts for this reaction. The active species is metallic nickel. Different supports have been studied such as SiO₂, Al₂O₃, MgO, Y₂O₃ and CeO₂. These catalysts were prepared by the dry impregnation method. Initially, the different catalysts were characterized by different physicochemical techniques including X-ray Diffraction (XRD), Temperature Programmed Reduction (TPR-H₂), Temperature Programmed Desorption (TPD-CO₂), nitrogen adsorption (BET method) and hydrogen chemisorption. In a second step, the various catalysts thus prepared were tested in the CO₂ methanation reaction. The Ni/CeO₂ catalysts has the best catalytic performance, among the systems studied. The addition of ruthenium improves the catalytic activity and the stability of the catalysts. The catalyst Ru(0.5%)-Ni(5%)/CeO₂ is the most efficient, it has good catalytic activity and good stability even as a pressure of 10 bar. This makes it advantageous for an industrial application.


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