DÉPOLLUTION INTÉGRÉE AUX CARBURANTS DIESEL PAR LE BIAIS DES ALCOOLS

Abstract

La présente étude explore l'impact de l'ajout du n-butanol sur la formation de précurseurs de suie et de certains hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans des carburants diesel riches en benzène. Bien que l'efficacité des additifs oxygénés dans la réduction des émissions de suie soit largement documentée, le rôle précis de la structure moléculaire des produits oxygénés dans ce processus reste un sujet de débat au sein de la communauté scientifique. Pour mieux comprendre ce phénomène, cette étude adopte une approche de modélisation cinétique chimique détaillée. Dans ce contexte, le code PREMIX, couplé à Chemkin II et des modèles cinétiques issus de la combinaison de mécanismes cinétiques validés pour l'oxydation du benzène et du n-butanol, a été utilisé pour simuler les processus de formation et de consommation des précurseurs de suie dans des flammes de n-butanol/benzène. Le travail de recherche s'articule autour de trois axes principaux : (i) Élaboration et validation du modèle cinétique combiné pour les flammes de benzène/n-butanol, (ii) analyse quantitative des précurseurs de suie qui examine la relation entre la quantité de précurseurs de suie (notamment C2H2, C3H3, C5H5) et le pourcentage de substitution de benzène par le n- butanol, et (iii) analyse des mécanismes sous-jacents à la variation des fractions molaires des précurseurs de suie et des HAP en présence du n-butanol. Cette étape vise à comprendre les processus chimiques responsables de la réduction observée des émissions de suie. Les résultats de cette étude montrent que l'ajout du n-butanol dans les flammes de benzène entraîne une réduction significative des concentrations de précurseurs de suie et des HAP, ce qui suggère que le n-butanol pourrait être un additif efficace pour réduire les émissions polluantes dans les moteurs à combustion interne. Ces conclusions apportent une contribution importante à la compréhension des mécanismes par lesquels les additifs oxygénés peuvent atténuer la formation de suie, et ouvrent la voie à de futures recherches sur l'optimisation des carburants pour une combustion plus propre.

This present study explores the impact of adding n-butanol on the formation of soot precursors and some polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in diesel rich benzene fuels. While the effectiveness of oxygenated additives in reducing soot emissions is widely documented, the precise role of the molecular structure of oxygenated products in this process remains a subject of debate within the scientific community. To better understand this phenomenon, this study adopts a detailed chemical kinetic modeling approach. In this context, the PREMIX code, coupled with Chemkin II and kinetic models derived from the combination of validated kinetic mechanisms for the oxidation of benzene and n-butanol, was used to simulate the formation and consumption processes of soot precursors in n- butanol/benzene flames. The research work is structured around three main axes: (i) Development and validation of the combined kinetic model for benzene/n-butanol flames, (ii) quantitative analysis of soot precursors examining the relationship between the amount of soot precursors (notably C2H2, C3H3, C5H5) and the percentage of benzene substitution by n-butanol, and (iii) analysis of the underlying mechanisms of the variation in molar fractions of soot precursors and PAHs in the presence of n-butanol. This step aims to understand the chemical processes responsible for the observed reduction in soot emissions. The results of this study show that the addition of n-butanol in benzene flames leads to a significant reduction in the concentrations of soot precursors and PAHs, suggesting that n- butanol could be an effective additive for reducing pollutant emissions in internal combustion engines. These findings make an important contribution to understanding the mechanisms by which oxygenated additives can mitigate soot formation, and pave the way for future research on fuel optimization for cleaner combustion.