DS0304 -

Synthèse assistée par des structurants polymères de catalyseurs sulfurés pour les – PASSCATA

Résumé de soumission

La croissance de la mobilité des personnes et des marchandises, ainsi que celle de l'activité industrielle, à l’échelle mondiale ont entraîné une forte augmentation de la pollution atmosphérique ces dernières décennies. La production de carburants plus propres a été imposée aux raffineurs et a stimulé la recherche et les innovations dans les procédés d'hydrotraitement et les catalyseurs hétérogènes associés. Ainsi, la réduction de la teneur en soufre des coupes essence et diesel par hydrodésulfuration (HDS) est devenue essentielle pour répondre aux réglementations actuelles à travers le monde et dans le future (par exemple, à venir en Chine V et aux USA : 10 ppm de soufre dans l'essence en 2017). En outre, les catalyseurs d'hydrotraitement présentent un grand intérêt pour le développement de nouveaux procédés pour la production de biocarburants (diesel et carburéacteur) à partir de la biomasse lignocellulosique ou lipidique. Les catalyseurs d'hydrotraitement classiques sont basés sur les sulfures de métaux de transition (MoS2) habituellement promus par le nickel ou le cobalt. Les sites actifs sont situés aux bords de feuillets de sulfures de métaux de transition. De nombreuses études ont été consacrées à comprendre la réactivité des phases NiMoS et CoMoS pour la transformation de différentes coupes pétrolières. Par exemple, les phases NiMoS sont préférés pour l’élimination des composés soufrés réfractaires ou lorsque la déazotation profonde est nécessaire. Les phases CoMoS sont généralement utilisées dans des conditions de faible pression ou pour améliorer des sélectivités (comme dans le cas de l’hydrotraitement sélectif des essences de FCC).
Afin de répondre aux nouvelles spécifications, de rendre les procédés d'hydrotraitement existants plus éco-efficients, de valoriser de nouvelles matières premières (issues de la biomasse seule ou en co-alimentation avec des coupes fossiles classiques), des rupture technologiques et scientifiques sont nécessaires pour améliorer les performances des catalyseurs à base de sulfures de métaux de transition (activité, sélectivité, stabilité dans le temps) et leur facilité d'utilisation (activation, régénération). En particulier, des améliorations significatives peuvent être atteintes grâce à un meilleur contrôle des propriétés physico-chimiques de la phase active, telles que la taille / forme,les propriétés électroniques , l'assemblage des feuillets de MoS2 ou la composition de surface. Le projet PASSCATA vise à donc répondre à ces enjeux, en combinant des réactions de chimie douce et des agents polymères dans une nouvelle voie de synthèse de phases Ni(Co)MoS possédant des morphologies contrôlées et des surfaces spécifiques élevées. Pour ce faire, des copolymères à architecture contrôlée (comme les copolymères blocs ou les copolymères à gradient) seront synthétisés pour interagir de manières stérique ou spécifique avec les précurseurs métalliques au cours de la synthèse des catalyseurs. De par leurs blocs de nature neutre, anionique ou cationique, ces copolymères seront en effet en mesure de créer des interactions (par exemple, Van der Waals ou ioniques) avec les nano-particules (Ni(Co)MoS) afin d'agir en tant qu'agents de stabilisation colloïdale, agents structurants (mésophases, contrôle de la porosité), ou pour diriger la croissance cristalline. Ce travail de compréhension des mécanismes aux interfaces vise in fine à proposer, de manière prédictive, la synthèse de matériaux catalytiques avec des propriétés optimisées à l'échelle mésoscopique (de nanostructuration) et à l'échelle macroscopique (texture). Les catalyseurs obtenus seront testés sur des molécules modèles représentatives d’huiles végétales ou de différentes coupes pétrolières traitées en raffinerie. Enfin, après mises en forme, les catalyseurs seront testés à l’échelle pré-industrielle sur des charges réelles. Une analyse de cycle de vie sera également intégrée au projet.

Coordination du projet

Sylvette Brunet (Centre National de la Recherche Scientifique - IC2MP)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CNRS - ICGM Institut Charles Gerhardt de Montpellier
IFPEN IFP Energies nouvelles
CNRS - IC2MP Centre National de la Recherche Scientifique - IC2MP

Aide de l'ANR 468 554 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2016 - 48 Mois

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