CleanCarbHy

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Un procédé propre de production d’hydrogène et de nanoparticules carbonées par craquage d’hydrocarbures utilisant un plasma.

• Projet financé par la Commission Européenne dans le cadre du programme « Non Nuclear Energy JOULE III »
• Contrat numéro JOE-CT97-0057
• Date de commencement : 01.12.1997 / Date de fin : 30.11.2000

1 - INTRODUCTION ET OBJECTIFS

Le procédé actuel de production de noir de carbone, appelé Procédé Furnace utilise la combustion incomplète d’hydrocarbures lourds. Son rendement en carbone est faible (20% à 30%) et il cause une forte émission atmosphérique de gaz: CO₂, NO_x, produits soufrés, etc. L’idée de ce projet de R&D est de remplacer la source d’énergie provenant de la combustion incomplète par de l’énergie électrique fournie par un arc plasma. Dans ces conditions, la réaction de craquage d’hydrocarbures est

Outre le fait que ce procédé soit propre et économe en matière première et en énergie, deux objectifs supplémentaires apparaissent:

• La production d’hydrogène comme sous-produit.
• La production, grâce aux températures plus élevées que celles obtenues dans le procédé Furnace, de nouvelles nanostructures de carbone.

ARMINES et l’IMP-CNRS travaillent depuis 1992 sur le développement d’une technologie plasma pour la synthèse de nanoparticules carbonées et d’hydrogène par craquage d’hydrocarbures. ERACHEM COMILOG S.A. (anciennement MMM) et TIMCAL, deux compagnies européennes spécialisées respectivement dans la production de noir de carbone et de graphite, ont fusionné leurs efforts de R&D pour soutenir le développement de ce nouveau procédé électrothermique continu pour la production d’hydrogène et de nanoparticules de carbone. Le développement du système d’alimentation électrique a été réalisé par TETRONIC, un industriel spécialiste des systèmes plasma.

Le terme noir de carbone désigne une grande variété de produits industriels carbonés dont la production mondiale s’élève à 7 millions de tonnes par an. La majeure partie de cette production est utilisée dans l’industrie du caoutchouc (pour les pneus) où le noir de carbone sert de matériau de remplissage afin d'améliorer les propriétés mécaniques du caoutchouc. Mais d'autres applications existent, dans les domaines de l’électricité et de l’électrochimie (piles à combustible, composants électroniques, polymères conducteurs), pour les encres et les peintures.

L’analyse des noirs synthétisés par plasma est menée à différents niveaux. Des tests physico-chimiques permettent d’abord de déterminer:

• La composition chimique, la proportion de cendres, etc.
• La structure cristalline.
• La texture micro poreuse.
• La distribution de taille des particules.

Selon les résultats obtenus, des tests applicatifs sont réalisés dans les domaines des piles à combustible, des caoutchoucs et des plastiques.

2 – RESULTATS

Image MET du noir de carbon du type plasma.

Le remplacement de la combustion incomplète par une source d’énergie externe (arc plasma) et l’absence d’oxygène en font un procédé totalement propre (absence d’émission). Production de deux produits valorisables : le carbone et l’hydrogène. Plus grande flexibilité dans le sens où le procédé peut utiliser tout type d'hydrocarbures comme précurseur. Les noirs de carbone issus de ce procédé plasma montrent des qualités similaires à celles des noirs existants dans les piles (Zn/C), les composants en caoutchouc et en thermoplastiques. De nouvelles conditions opératoires permettent d'atteindre de très hautes températures et donc de nouvelles qualités de noir de carbone. 100% du carbone injecté devient du noir de carbone. Aucune émission de CO2, SO2, NOx sur le site de production. Si l’électricité est d’origine non-fossile, alors le procédé est non-polluant. Installation plasma optimisée pour opérer en continu.

3 – CONSORTIUM

• ERACHEM COMILOG S.A. (BE) coordinateur
• ARMINES Centre d'Energetique / Ecole des Mines de Paris (FR)
• CNRS-IMP (FR)
• TIMCAL G+T (CH)
• TETRONICS Ltd (UK)

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Procédes de Conversion par Voie Plasma.
Modified on 08/03/2004 at 16:07 Creator: sophia webmaster