– RAMPE

La pollution de l?air intérieur est devenue récemment un enjeu majeur et de nouvelles normes de régulations ont été publiées dans les pays occidentaux pour réduire drastiquement les quantités de composés organiques volatils (VOCs) ainsi que les odeurs dans présents dans les espaces confinés. Le verrou technologique réside dans la capacité à détruire des polluants en faible concentration pour un coût énergétique faible, ce qui exclu toute technique ayant recours au chauffage du gaz telle que la catalyse conventionnelle. Actuellement les technologies disponibles sur le marché reposent sur la filtration/adsorption, ou la photocatalyse. Ces technologies présentent des désavantages comme la nécessité d?une maintenance régulière pour changer les filtres des techniques d?adsorption, ou la lenteur du processus d?oxydation en photocatalyse qui s?accompagne souvent d?un empoisonnement du photocatalyseur. Lors des 15 dernières années, le couplage d?un plasma froid avec un catalyseur s?est avéré efficace pour détruire des VOCs à température ambiante. Le principal désavantage de cette technique réside dans la nécessité de garder en permanence le plasma allumé, quelque soit la quantité de polluant dans l?effluent. Une nouvelle approche consiste à d?abord adsorber les polluants sur un matériau offrant une grande surface spécifique, puis à la traiter périodiquement avec un plasma afin régénérer l?adsorbant ; le principal avantage de cette technique séquentielle est de n?allumer le plasma que sur des durées limitées, permettant ainsi de réduire de manière significative la puissance consommée. Bien que la recherche sur ce type de technique ait été initiée au Japon, il faut souligner que la France est aujourd?hui à la pointe de la recherche sur le couplage plasma/matériaux. L?un des problèmes restant à approfondir est de comprendre et maîtriser la génération de plasma au contact de matériaux inorganiques. Le LPTP à l?Ecole Polytechnique a récemment déposé un brevet sur une manière innovante de coupler plasma et catalyseur avec de faibles tensions d?amorçage grâce à des décharges à barrière diélectrique de surface (sDBD). Bien que les sDBD soient étudiée de manière intensive depuis près de 10 ans pour le contrôle de flux, très peu de publications portent sur le traitement de l?air et la destruction de COVs par l?action d?une sDBD. Les études menées au LPTP depuis 3 ans sur les différentes géométries de DBD ont montré une plus grande efficacité d?oxydation des sDBD par rapport au DBD avec un espace inter-électrode gazeux. Les trois équipes impliquées dans le projet RAMPE ont identifié de nombreuses questions scientifiques associées à la régénération de catalyseur par sDBD : i) la morphologie de la décharge et la localisation des streamer sont fortement dépendant des propriété diélectrique du matériau ; ii) l?essentiel des réaction d?oxydation engendrées par le plasma sont dues à des espèces à courtes durée de vie, ce qui signifie que le contact entre la décharge filamentaire et la surface de l?adsorbant/catalyseur à une importance essentielle pour l?efficacité chimique, iii) les intermédiaires d?oxydation sont adsorbés sur la surface et jouent un rôle essentiel pour augmenter le taux d?oxydation et parvenir à la minéralisation totale des COVs ; iv) les traitement plasma peuvent augmenter fortement les capacités d?adsorption des surfaces. Les trois équipes sont spécialisées en physique des DBD, couplage plasma/catalyseur, diagnostic plasma in situ , et en analyse chimique aussi bien de la phase gaz (y compris dans le domaine de la ppb) que de la surface. L?objectif du projet RAMPE est de comprendre les phénomènes fondamentaux à l?origine de l?amorçage d?une décharge de surface en contact avec un matériau inorganique, et les éléments clés conduisant à la régénération oxydative de ce matériau. La stratégie de recherche consiste à : i) comprendre l?influence des adsorbants poreux, mais aussi des COVs adsorbés sur les caractéristiques du plasma, le dépôt d?énergie de la décharge, et la structure spatiale des filaments de plasma ii) identifier les molécules oxydantes adsorbées par la surface de l?adsorbant/catalyseur iii) analyser in situ la composition chimique de la phase gaz pour estimer le bilan carbone et réaliser un modèle cinétique simple de la décharge. Les partenaires du projet ont d?ors et déjà collaboré ensemble, concrétisant leurs travaux communs par 7 publications dans des journaux internationaux, 2 brevets déposés, et des contributions conjointes dans plus de 35 conférences internationales.