Influence des impuretés issues de la combustion du biodiesel sur les propriétés d’adsorption des catalyseurs d’oxydation: étude par DRIFT

Dans un contexte ou les normes environnementales se durcissent de plus en plus, la reduction des emissions de polluants et/ou de gaz a effet de serre, en particulier les NOx et le CO2, est un enjeu majeur. Dans le domaine du post traitement automobile, l’usage de biocarburants a ete developpe pour limiter l’empreinte carbone de ces technologies de combustion. Cependant des etudes recentes montrent que l’utilisation de bioDiesel soumet la ligne de post-traitement a des poisons inorganiques, notamment Na et K, qui peuvent affecter la nature, la reactivite et la durabilite des catalyseurs [1]. En consequence des etudes sont necessaires pour evaluer les effets de ces poisons inorganiques sur la chaine de post traitement. L’objectif de ce travail consiste donc a empoisonner un catalyseur de reference d’oxydation diesel (DOC) et d’analyser l’impact de ces impuretes (Na, K et Ca) sur les proprietes d'adsorption des systemes catalytiques en presence de molecule modele (NO, CO). Des tests d’adsorption/desorption de NO sur les catalyseurs frais et empoisonnes suivis d’une etude in-situ par spectroscopie de reflexion diffuse en infra rouge a transformee de Fourrier ont ete realisee en presence de melange NO+O2 et NO+C3H6+O2 a 250oC. Les spectres obtenus apres l’adsorption de NO montrent la formation de nouveaux sites d’adsorption en presence des impuretes. Par ailleurs, en presence de NO+O2/He, la formation de NO2 dans la phase gaz a ete observe et l’adsorption de NO sous la forme des nitrates est favorisee notamment en presence des impuretes [2]. Ces tendances s’expliquent par le caractere basique des impuretes alcalines et leurs proprietes d’electrodonneur qui favorisent l’interaction avec le NO. En presence du melange NO+C3H6+O2, les spectres montrent la formation d’acetates et de formates, especes intermediaires formees lors de l’oxydation totale du propene (Figure 1). Nous notons egalement la presence de bandes caracteristiques des isocyanates et cyanides. Ces resultats indiquent que la reduction de NO par le propene a lieu a la surface du catalyseur entre les especes carbonees et les especes nitrates [3]. En accord avec la litterature [4], en presence de Na, l’intensite des pics correspondants aux intermediaires carbonees diminue, ce qui se traduit par une faible vitesse de disparition du C3H6 (Tableau 1). Par contre, lorsque le catalyseur est empoisonne au K, nous observons un phenomene inverse, avec une augmentation de l’intensite des pics correspondants aux especes intermediaires crees lors de la reduction de NO par le C3H6. Enfin, dans le cas du catalyseur empoisonne au Ca, nous notons une forte adsorption des nitrates au detriment des intermediaires carbones ce qui affecte la vitesse de reduction du NO par le C3H6. En conclusion, l’etude in-situ par spectroscopie diffuse en reflexion par infra rouge a transformee de Fourrier a permis d’identifier les sites d’adsorption sur le catalyseur de reference (nitrates, acetates, isocyanates et cyanides). Ensuite l’impact des impuretes inorganiques sur la nature des sites d’adsorption a pu etre evaluer et relier aux vitesses des reactions catalytiques de surface.