Impact des combustibles alternatifs sur les caractéristiques des suies, de le préce et sur le processus de formation dans les flammes – SOOT

La compréhension des mécanismes physico-chimiques gouvernant la formation des suies dans les flammes est un sujet majeur parmi les questions liées à la génération de polluants dans les milieux en combustion. Bien qu'il soit connu que les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) jouent un rôle clé dans l'apparition des suies, les mécanismes chimiques de formation des suies et HAP ne sont pas totalement élucidés à ce jour. - Une voie prometteuse consisterait à détecter sélectivement les HAP en phase gazeuse dans la flamme, ainsi que ceux adsorbés à la surface des suies tout au long de leur processus de croissance. Des avancées récentes ont démontré que les techniques de désorption laser étaient capables de conduire à une analyse rapide et sélective des espèces adsorbées en surface par couplage avec d'autres méthodes de mesure. Par ailleurs, la détermination de certaines caractéristiques des suies comme leur fraction volumique, leurs propriétés optiques, la distribution en taille et la morphologie des suies, est également une étape indispensable. Malgré l'essor de diverses techniques optiques développées dans ce but, aucune d'entre elles n'est totalement satisfaisante. Les résultats sont fortement dispersés de sorte qu'il est difficile de conclure sur l'influence du combustible et des conditions de combustion sur les caractéristiques des suies. En particulier, les données relatives aux suies issues de la combustion du kérosène et de la biomasse sont très rares. Notons enfin que les techniques expérimentales s'appuient sur des modèles radiatifs, dans lesquels la prise en compte de la forme complexe des particules est difficile et source d'imprécision. Une confrontation plus systématique entre méthodes s'avère nécessaire. Même les modèles les plus avancés nécessitent d'être validés par confrontation à des résultats expérimentaux avant leur mise en Suvre à des fins métrologiques. - Dans ce contexte, le projet SOOT réunit cinq laboratoires pour atteindre les objectifs suivants : (1) développer des stratégies originales afin de : réaliser dans des flammes de laboratoire une détection sélective des HAP à partir de leur spectroscopie en jet supersonique, identifier les espèces chimiques adsorbées à la surface des suies par Désorption Laser/Ionisation Laser/Spectrométrie de Masse, mesurer les concentrations de suies par Incandescence Induite par laser, obtenir simultanément plusieurs grandeurs caractéristiques des flammes par des approches multi-scalaires fondées sur la spectrométrie d'émission InfraRouge, accéder aux propriétés optiques des suies en fonction de la température et de la longueur d'onde, évaluer les performances des modèles radiatifs des particules de type suie suivant le principe de l'analogie micro-ondes ; (2) étudier l'impact des combustibles alternatifs sur les caractéristiques des suies à partir : de cartographies des HAP totaux ou spécifiques et des fractions volumiques de suie, de l'établissement de corrélations entre HAP individuels, totaux, adsorbés en surface des suies et des fractions volumiques de suie, à partir desquels des chemins réactionnels représentatifs des processus de formation pourront être dégagés; de l'étude de l'impact de la formulation des combustibles sur les propriétés optiques et morphologiques des suies ; du choix du modèle radiatif adapté au type d'agrégats de suie identifiés dans les flammes des carburants alternatifs sélectionnés. - La réalisation du projet s'appuie sur des développements expérimentaux et des approches théoriques originales et devrait conduire à des avancées significatives. La base de données: caractéristiques des suies/ HAP en phase gazeuse/ HAP adsorbés sera totalement inédite et servira de base pour le développement de mécanismes réactionnels de la formation de suies. Par ailleurs, les études expérimentales et théoriques menées sur les propriétés radiatives de particules de type suie donneront lieu à des données inédites en termes d'amplitude et de phase des cham