UPThèses

• Français
• English

Français

Impact de l'utilisation de l'urée pour le procédé de réduction sélective des NOx par NH3 en milieu oxydant

Ce travail porte sur la dépollution des gaz d’échappement automobile, et plus particulièrement sur le traitement des oxydes d’azotes issus des moteurs Diesel par le procédé de réduction catalytique sélective (SCR) des NOx par NH3/urée. Néanmoins, l’utilisation directe de NH3 dans un véhicule n’étant pas envisageable, l’emploi d’une solution aqueuse d’urée, précurseur de NH3, est l’option choisie par les acteurs de l’industrie automobile. Pour être efficace, le procédé nécessite la décomposition de l’urée en NH3 par deux réactions successives (via un intermédiaire HNCO), dans la phase gaz ou sur le catalyseur de SCR. Le premier objectif de ce travail a été de concevoir un montage réactionnel permettant de comparer directement les activités catalytiques de matériaux sous forme de poudre, en utilisant soit l’ammoniac (réducteur usuel à l’échelle du laboratoire), soit l’urée (réducteur réellement embarqué dans les véhicules). Deux catalyseurs références, l’un de type oxyde et l’autre de type zéolite, ont été sélectionnés pour leur efficacité élevée en SCR-NH3. Les propriétés redox et acides de ces matériaux ont été caractérisées (mesure de l’équilibre NO  NO2 ; SCO-NH3, TPD-NH3…), puis, leurs efficacités en conditions de SCR ont été examinées afin d’observer l’impact de l’utilisation de l’urée par rapport à celle de l’ammoniac. La comparaison entre les deux réducteurs a mis en évidence que le temps de résidence de l’urée (temps de parcours entre l’injection de l’urée et le catalyseur) est un paramètre clé dans le procédé de SCR-urée. La diminution de ce temps peut entrainer une chute significative de l’activité DeNOx, en particulier sur le catalyseur oxyde. Celle-ci a pu être attribuée à une limitation de la disponibilité de NH3, en lien avec une insuffisance de l’hydrolyse de l’intermédiaire HNCO. Deux autres phénomènes ont également été mis en évidence sur ce matériau : une réactivité entre HNCO et NO2 conduisant à la formation NO, et une compétition entre les réactions de décomposition de l’urée et les réactions de SCR.

Mots-clés libres : SCR, NH3, urée, NOx dépollution gaz, catalyse, gaz d'échappement.

Rameau (langage normalisé) :
• Catalyse hétérogène
  
• Oxydes d'azote
  
• Moteurs diesel -- Gaz d'échappement
  
• Automobiles -- Dispositifs antipollution
  
• Urée