MESR : Etude expérimentale de la formation des macromolécules précurseurs de gommes et dépôts dans les carburants aéronautiques durables (SAF)

Mots clés

Carburant durable, Aviation, cinétique chimique, HPLC, Raman

Détail de l'offre

Le transport aérien est responsable de 2 à 3 % des émissions mondiales totales de CO2. L'augmentation constante du trafic aérien depuis les années 1970 conduit à prévoir que les quantités de CO2 émises par l'aviation seront quasiment multipliées par 2 d'ici 2035, si les technologies actuelles du secteur restent inchangées. Rappelons que la combustion d'une tonne de kérosène dans les moteurs conduit à environ 3 tonnes de CO2. La densité énergétique du kérosène est bien plus élevée que celle des batteries électriques actuelles, ce qui rend ce secteur des transports difficile, ou impossible dans le cas des long-courriers, à électrifier. L'industrie aéronautique se tourne donc vers l'utilisation de carburants aéronautiques durables (SAF), produits à partir de matières premières renouvelables pour réduire son empreinte carbone.
Les SAF se heurtent encore à des défis scientifiques majeurs pour une adoption massive, notamment en raison des normes strictes imposées aux carburéacteurs, qui garantissent non seulement la sécurité et les performances de combustion, mais aussi des fonctions essentielles comme le refroidissement, l'hydraulique et l'équilibrage de l'avion . Actuellement, les SAF, dont la composition chimique diffère des carburants fossiles, ne satisfont pas l'intégralité de ces exigences, limitant leur incorporation à un maximum de 50 %.
Les écarts entre les SAF et les normes des carburéacteurs fossiles s'expliquent par leur différence de composition chimique, notamment face aux contraintes thermiques. En effet, le carburéacteur doit rester stable à des températures allant jusqu'à 150°C pour éviter toute dégradation affectant ses propriétés critiques (comme le point de gel ou la viscosité). Sous l'effet de l'oxygène et de la chaleur, il subit une oxydation en phase liquide, un mécanisme encore mal maîtrisé pour les SAF qui sont composés d'alcanes branchés et linéaires. Cette dégradation génère des macromolécules, puis des gommes solubles et insolubles, qui altèrent la viscosité du carburant et forment des dépôts obstruant les circuits, jusqu'aux injecteurs. Les réactions à l'origine de ces précurseurs de gomme restent inconnues, et ce projet de thèse vise précisément à les identifier et à mesurer leur cinétique de formation.