présenté par: Thomas GENTY

Julia MACE Fiona RONCERAY

Angèle VIRY

Doctorant : Wilfried BADAT

Introduction • La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé

humaine: • Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES

• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:

• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération

Introduction

• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:

• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération

• Différentes méthodes pour réduire la pollution dans l’air

Introduction

• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:

• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération

• Différentes méthodes pour réduire la pollution dans l’air

• Développement des techniques scientifiques

Introduction

Champ électrique

Flamme

Réduire la production de particules de suie ?

Suies

- Réaction chimique de la combustion :

1ère partie : les flammes et les particules de suie

comburant combustible feu eau

O2 CH4 énergie d'activation

+ + = + +

polluants

Flamme de diffusion Flamme de prémélange

→ comburant et combustible prémélangés → comburant et combustible séparés

- 2 types de flammes :

- Décomposition d'une flamme de diffusion :

→ 1500°C → combustion incomplète production de particules de suie production de lumière

Zone de réaction → zone la plus chaude → 2200°C → combustion complète → pas de particules de suie (trop chaud)

- Les suies : Produites par la partie jaune de la flamme à cause d'un excès de combustible

Suies

Polluantes et dangereuses : - formées de chaînes de carbone toxiques - de très petite taille, facilement inhalable par les voies respiratoires - présentes en très grande quantité

2nde partie : Idées pour réduire le nombre de particules de suie au cours

de la combustion

→ Travailler en excès d'air → Champ électrique

Brûleur coflow

Brûleur coflow

air air

10 mm

4 mm

Coupe transversale

Travailler en excès d'air

Qair = 0 Qair = 0,4 Qair = 0,6

Travailler en excès d'air

Qair = 0 Qair = 0,4 Qair = 0,6

Lift

Travailler en excès d'air

Qair = 0 Qair = 0,4 Qair = 0,6

Lift

Le flickering

Problème de cette technique :

d

Brûleur

Grille / Tension

G

Influence du champ électrique sur la combustion

Influence du champ électrique sur la combustion

d

Brûleur

Grille / Tension

G

G

Le vent ionique

Problème de cette technique :

Normes : d : 140mm Longueur de flamme : 45mm Pour : Qair: 0 Q CH4 : 4,3 cm³/s

Arcs électriques

Conclusion

(+ ou -) de Luminosité

Supposition : La quantité de suie est proportionnelle à la luminosité

Quantité, taille, température des particules de suie

Dépend de

Méthode d'extinction laser (mesure)

On mesure la quantité de suie avec un laser

Il « traverse la lumière »

Détection et traitement par ordinateur grâce à un programme

Les années prochaines :

Programmation (Matlab)

Ainsi que d'autres manipulations

ICARE (CNRS Orléans )

Institut de Combustion Aérothermique Réactivité et Environnement

Aurélien BAUDIER

Eliot DUPRE Nicolas LAMOUREUX

Corentin GALINIER

Sandra COUMAR

Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.

Rentrées atmosphériques

Pourquoi ça brûle

Étudiant en retard

Vitesse normale

Pardon !

Pourquoi l’objet brûle-t-il lors d’une rentrée atmosphérique ?

Pourquoi ça brûle

Sonic

Vitesse supersonique

Pardon !

FROTTEMENT

Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.

100 000 000 € !

Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.

But : Ralentir l’objet avec un actionneur plasma avant qu’il n’atteigne les couches denses de l’atmosphère et ne brûle par frottement.

Plasma Supersonique Raréfié

Energie + gaz neutre (air)

= molécules neutres + ions

= Plasma (gaz ionisé)

[L’énergie est fournie par l’actionneur

plasma]

+ MARHy : Mach Adaptable Raréfié Hypersonique Peut descendre à 2 Pascals (Pression atmosphérique =1bar =105= 100 000 Pa)

Et aller de Mach = 0,8 (240 m/s) à 24 (7200 m/s)

Couvre des altitudes de 50 km à 140 km

Pompage Soufflerie

Projet : L’Homme peut-il survivre à la pression atmosphérique de Mars ?

+ - 120 Km

Couche raréfiée

Expérience n°1

Force de l'eau

Force de l'air

La force de l'eau sur le carton est compensée par celle de l'air sur le carton: C'est la pression atmosphérique.

p = m*g L'air supporte une force de 8,27 N.

L'air pourrait retenir toute l'eau d'un verre

d'une hauteur de 10m !

10 m

eau

On cherche la force maximale que pourrait supporter l'air.

Soit un verre contenant 64 Kg

d’eau

9/16

P * V = N * Kb * T

Œuf

Bouteille

Allumette

L’œuf dur est aspiré, il y a donc une différence de pression.

P * V = N * Kb * T

= =

La température varie aussi à cause de l'allumette.

Pression Volume Nombre d' atomes

Constante Température

Expérience n°2

L’influence de la pression atmosphérique martienne sur l’Homme

P = 600 Pa P = 105 Pa

Pression atmosphérique martienne Pression atmosphérique terrestre

Le caisson sous-vide

Caisson Baromètre

Soufflerie Phedra

Installation

Avant

Le caisson sous-vide

Cependant le latex est beaucoup plus extensible qu'un humain, nous allons donc refaire l’expérience avec un objet plus rigide

Pression

Volume du gant

1e conclusion une pression faible serait néfaste pour l’homme. Après

Baisse de la

pression

Expérience n°2: La figurine

Observation: Malgré la baisse de la pression le volume de la figurine n'a ni diminué ni augmenté

Résistance de l’enveloppe externe (peau) Pression extérieure (très faible)

Pression corporelle (intérieur) Compensée par :

Baisse de la

pression

Conclusion : -Caisson pas assez hermétique → pression martienne : environ 600Pa et la pression atteinte avec notre caisson est au mieux 11 900Pa. Un homme allant sur Mars pourrait peut-être survivre à la basse pression en y allant par paliers ou en s’équipant d’une combinaison pressurisée

Tableau de l’augmentation du volume par rapport à la

pression

Pression avec le gant (bar)

Pression avec la figurine (bar)

Commence à gonfler 0.5 /

Gonfle bien 0.35 / Pression min.

atteinte 0.119 0.136

1. Articles à lire

2.

Hypothèses sur ce que deviendrait un homme sur

Mars

3. Configuration et mise en

place de l’expérience

4. Analyse des résultats

5. Création d’un poster

CHERCHEUR

Bibliographie

Hypothèses

Expériences Post-traitement

Publication

Projet avenir : le lifter

Moyen de propulsion plasma pour amener l’homme sur Mars

20KV Ionisation de l’air → Plasma

Oxydation des biocarburants diesel de deuxième génération

Fiona Deguillaume Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement

Ludovick Thirion, Pierre Kummel, Quentin Vandaele, Joseph Barroin

Lycée Pothier

Biocarburants Combustion Recherche Radiations Spectrométrie

IR RPA-CRDS

SOMMAIRE

Utilisation de pétrole = carburant fossile => Quantité disponible limitée

Rejet de polluants (CO2 , CO…) => Changement climatique

Nombre de voitures dans le monde = 1,5 milliards = 25 x population française!!!

Trouver un carburant de substitution

52

3 types de biocarburants: Produits à partir d’huile végétale (biomasse)

1ère génération: Produits à partir de matière végétale alimentaire (colza, betterave, maïs…) Problème socio-culturel = cultiver pour produire des carburants alors que des pays n’ont pas de quoi manger? Culture intensive = Très coûteux en eau, énergie et utilisation de pesticides

Biocarburants

53

2ème génération: Produits à partir de matière végétale non alimentaire (cellulose) Récupération des déchets végétaux => pas de culture + utilisation des nuisibles

3ème génération: Produits à partir de microorganismes marins (algues) Pas besoin de culture sur sol Seule énergie nécessaire= soleil Encore au stade de la recherche

Biocarburants

Possibilité d’utilisation ?

Etude de la combustion des huiles végétales

Biocarburants

Combustion complète : HC + O2 = CO2 + H2O

Combustion incomplète: CO, O3, NOx, SOx, particules...

Conditions nécessaires = Triangle du feu

Fait, pour une substance, de brûler Pas nécessairement de flamme Production d’énergie

Combustion

Etudier les nouveaux carburants possibles Besoin de prédire:

Laboratoire de recherche en combustion

ICARE: Institut de recherche en Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement

Recherche

• Consommation • Température de décomposition • Production d’espèces • Energie nécessaire • Energie produite • Utilisation dans un moteur

…

Lumière Blanche: Onde électromagnétique Se déplace dans vide et air Vitesse de la lumière= célérité= 3.108 m.s-1 = 1,8.10-9 km.h-1

Radiations

Propriétés dépendent de la fréquence f (Hz=s-1) = c (m.s-1)/ λ (m)

Visible: Infime partie des radiations Du proche ultraviolets au très proche infrarouge.

Absorption de la lumière dans domaine UV-Très proche IR

Spectrophotométrie

Radiations

Dosage de nombreux composés en solution, purs ou à l'état de mélanges complexes Mesure à une λ spécifique Relation entre intensité lumineuse transmise (/absorbée) et concentration du composé = Loi Beer Lambert : A = ε*C*l A: caractérise la capacité d'une solution à absorber la lumière. Sans unité C: Concentration = nb de mole/volume = mol/L NA(Avogadro) = 6,02.1023 molécules = 1 mol ε : constante l : longueur de la cuve. m

Spectrométrie

Liaison chimique N-CH3

Liaison chimique N-C

IR

IR

Liaison hydrogène

Empreinte digitale de l'élément à inspecter

IR

RPA-CRDS Réacteur parfaitement agité (RPA)

CRDS ( Cavity Ring Down Spectroscopy)

Production d’un jet gazeux grâce aux 4 injecteurs Milieu homogène dans tout le volume

Méthode spectroscopique Laser traverse la cavité Analyse de la décroissance d’absorption due aux espèces présentes Caractérisation et quantification des produits de combustion

Diminution des énergies fossiles + Pollution

Besoin d’un carburant alternatif

Meilleur candidat = Huiles végétales non alimentaires

Biocarburants de 2ème génération

Viabilité du carburant ? Laboratoires de recherche (ICARE)

Outils de recherche = Méthodes spectrométriques

Exemple de l’IR

Application concrète : Sujet de thèse de Fiona: Etude de la combustion des biocarburants de 2ème génération en réacteur auto-agité couplé à une CRDS

Des biocarburants, pour une planète saine

Merci de votre

attention

Et en complément ...

RPA-CRDS

Cellule vide

Echantillon

Injection des gaz

Prélèvement des produits

Mélange des réactifs

MERCI