Caractérisation des matériaux commerciaux et synthétisés destinés à adsorber le méthane et l'oxyde nitreux présents dans des émissions gazeuses et modélisation de l'adsorption PDF Download

Author: Beatriz Delgado Cano
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Languages : en
Pages : 152

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Book Description
Les activités humaines ont généré une augmentation importante de la concentration de gaz à effet de serre (GES) au cours des 150 dernières années, ce qui est relié à plusieurs problèmes environnementaux, tels que le réchauffement planétaire et les changements climatiques. Le secteur agricole contribue de 8 à 10% aux émissions totales de GES dans l'atmosphère, et les principaux GES émis sont le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l'oxyde nitreux (N2O). Le contrôle et la quantification de ces émissions requièrent des technologies qui permettent de les capturer et ou les dégrader, par exemple par adsorption. L'objectif du présent projet est de caractériser des matériaux qui puissent être utilisés comme adsorbants des GES et de décrire leurs cinétiques d'adsorption afin d'avoir l'information qui permette de sélectionner des adsorbants pour capturer le CH4 et le N2O à des basses concentrations et à température et pression ambiantes. Pour adsorber le CH4, des adsorbants commerciaux et synthétiques ont été utilisés. Les adsorbants choisis ont été des zéolithes, un biocharbon conditionné au laboratoire et un ZIF (« Zeolitic imidazolate framework », ZIF-8) synthétisé au laboratoire. Ce dernier a été employé aussi pour adsorber du N2O. La capacité d'adsorption de CH4 et de N2O a été évaluée pour chaque adsorbant par de tests dynamiques d'adsorption du gaz sous conditions ambiantes. Des zéolithes commerciales sous forme de billes ou d'extrudés et de poudre ont été caractérisées physiquement et chimiquement afin de corréler leurs propriétés avec la capacité d'adsorption de CH4. L'effet de la structure et de la composition chimique sur la capacité d'adsorption de CH4 ont été analysées. La capacité d'adsorption du CH4 par les zéolithes commerciales a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH4 inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH4). L'isotherme d'adsorption de Freundlich a ajusté correctement aux données expérimentales. Il a été observé que la capacité d'adsorption du CH4 augmentait avec la surface spécifique et le volume de pores, tandis qu'elle diminuait avec le rapport Si/Al et la température. Egalement, les zéolites sous forme de poudre ont présenté des capacités d'adsorption du CH4 plus élevées que les zéolithes sous forme de billes ou d'extrudés. Du biocharbon obtenu par torréfaction du carton ciré a été traité chimiquement avec KOH et caractérisé. La caractérisation physique, chimique et thermique du carton ciré torréfié et des échantillons traités chimiquement permet de prédire la durabilité des échantillons et de corréler ses propriétés avec sa capacité d'adsorption. La capacité d'adsorption du CH4 par le biocharbon a été étudiée à 30°C, à pression atmosphérique et à pressions partielles du CH4 inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH4). L'isotherme d'adsorption de Freundlich a ajusté les données expérimentales. La capacité d'adsorption augmentait avec le temps de torréfaction et diminuait avec le traitement chimique. Le ZIF-8 a été obtenu par synthèse solvothermale et caractérisé physiquement et chimiquement afin de corréler ses propriétés avec sa capacité d'adsorption du CH4 et du N2O. La capacité d'adsorption du CH4 et du N2O a été étudiée à 30 °C et à pression atmosphérique, tandis que les pressions partielles du CH4 et N2O ont été inférieures à 0,40 kPa pour le CH4 (4000 ppm CH4) et à 0,10 kPa pour le N2O (1000 ppm N2O). L'isotherme d'adsorption de Freundlich ajuste correctement les donnés expérimentales. En plus, de l'adsorption d'un mélange de CH4 et N2O a été étudié et la courbe de percé du CH4 est affecté pour le N2O. Parmi les différents matériaux utilisés lors de l'adsorption du CH4 à 30 oC et à pressions partielles de CH4 inférieures à 0,40 kPa (4000 ppm CH4), les biocharbons présentent la capacité d'adsorption la plus élevée, suivis par le ZIF-8 et les zéolithes commerciales.