Etude de l’impact des SOx et des NOx sur la dégradation des amines lors du captage du CO2 en post combustion

Selon l’agence internationale de l’énergie, le captage du CO2 dans les fumées industrielles (centrales thermiques, aciéries, cimenteries...) fait partie des solutions clefs à déployer pour limiter les émissions de gaz à effet de serre et respecter l’accord de Paris. IFPEN développe de nouveaux solvants à base d’amines pour faciliter l’industrialisation de cette technologie. Les fumées industrielles sont constituées principalement de CO2, d’eau, de N2 et d’O2 mais aussi des oxydes de soufre (SOx) et des oxydes d’azote (NOx). Au contact de ces espèces, les amines peuvent se dégrader, entrainant des coûts importants et la formation de produits volatils potentiellement nuisibles pour l'environnement. La dégradation due à O2 a été abondamment étudiée en revanche, dans le cas des NOx et des SOx, des questions scientifiques importantes subsistent.
Pour les NOx, il est acté que les amines secondaires peuvent former des nitrosamines et des nitramines, mais il manque clairement une étude établissant des relations structure-propriétés pour pouvoir prédire la propension des amines à former ces espèces en fonction de leur structure chimique.
Pour les SOx, des bilans matière incomplets suggèrent la formation de composés autres que les sulfates ou les sulfites. Il est important d’identifier ces produits de dégradation et d’élucider leurs mécanismes de formation.
L’objectif de la thèse est de répondre à ces 2 problématiques afin d’anticiper des effets indésirables sur le fonctionnement des unités et de proposer des solvants plus adaptés.
Les réactions seront conduites sur un équipement multi-réacteurs dans des conditions représentatives sévérisées. De nouvelles stratégies analytiques devront être développées pour l’analyse qualitative et quantitative des effluents par chromatographie ionique, gazeuse et liquide, couplée à des spectromètres de masse à haute résolution ainsi que des procédures d'échantillonnage adaptées. Des synthèses d’étalons sont aussi à prévoir.

Mots clefs: captage du CO2, solvants, environnement, amines, chromatographie, spectrométrie de masse

• Directeur de thèse    Dr, VIAL Jérôme, Laboratoire Sciences Analytiques, Bioanalytiques et Miniaturisation, CBI, ESPCI Paris PSL
• Ecole doctorale    ED 388 : Chimie physique et chimie analytique de Paris centre
• https://collegedoctoral.psl.eu/doctorat-psl/les-ecoles-doctorales/ed-388-chimie-physique-et-chimie-analytique-de-paris-centre/
• Encadrant IFPEN    Dr, GIREL Etienne, département séparation, etienne.girel@ifpen.fr
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2022
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Lyon, France
• Qualifications    Ingénieur ou Master en Chimie, sciences analytiques
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise de l’anglais indispensable, français souhaitable