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Le 9 avril 2021 à 10h30

Wide Interest Seminar – Christine Mounaïm-Rousselle

Jean-Christophe JOUHAUD |  WEBINAR - SALLE WEBEX JC JOUHAUD |  

Titre:

Ammoniac comme combustible : où en sommes nous ?

Résumé:

L'hydrogène et ses dérivés azotés tels que l'ammoniac font partie de ces molécules chimiques stockeuses d'énergie qui pourraient permettre l'optimisation des ressources d'énergie de type renouvelables. L'ammoniac, de formule chimique NH3, cet « autre » hydrogène fait donc partie intégrante de l'économie de l'hydrogène qui est en train de se mettre en place. L'Agence internationale de l'énergie (IEA) a récemment montré que l'ammoniac, molécule fortement hydrogénée (3 atomes d'hydrogène, contre 2 pour le dihydrogène) est beaucoup moins coûteux à stocker sur une longue période que l'hydrogène (0,5 $/kg-H2 pour l'ammoniac contre 15 $/kg-H2 pour l'hydrogène sur une période de 6 mois)), et au moins trois fois moins coûteux à transporter en mer ou sur terre. Deux solutions sont alors envisageables : soit utiliser l'ammoniac comme vecteur d'hydrogène (en le décomposant après l'avoir produit et transporté) soit l'utiliser comme combustible/carburant que ce soit dans les systèmes énergétiques industriels stationnaires ou instationnaires (brûleurs industriels, générateur d'électricité, transports). Son avantage est considérable : la combustion de NH3 ne générant que de l'eau et de l'azote, aucune émission de molécules carbonées (CO2, CO), ni de particules de suies n'est émise à condition que NH3 soit utilisé seul (ou avec un promoteur de combustion sans carbone).

Or, les caractéristiques de combustion de l'ammoniac n'atteignent pas celles de combustibles conventionnels : par exemple, l'ammoniac facilement stockable sous forme liquide (bien plus que l'hydrogène puisqu'il suffit de le pressuriser à 10b contre 700 b pour l'hydrogène à 20°C) possède une densité énergétique volumique (11,5 MJ/L) environ 3 fois plus faible que le gazole ou deux fois moins que l'éthanol mais du même ordre que le méthanol et mieux que le méthane et plus de deux fois celle de l'hydrogène. Sa température d'ébullition est proche de celle du GPL par exemple. Sa température d'auto-allumage est très élevée (650°C), limitant les risques d'explosion mais sa vitesse de combustion est cinq fois plus lente que celle du gaz naturel ou de l'essence. De plus, selon les conditions d'utilisation, sa combustion peut engendrer de fortes émissions d'oxydes d'azote (NOx), émission dont la prédiction est encore peu fiable.

A l'heure actuelle, malgré une production de publications scientifiques dans le domaine de la combustion qui a triplé ces 5 dernières années, de nombreuses études sont encore nécessaires :

-pour améliorer la cinétique chimique de combustion de cette molécule, en particulier selon les différentes conditions de mélanges, de températures et de pressions induites par l'utilisation de cette combustion.

– pour mieux prédire la propagation des flammes d'ammoniac (stabilité de flamme, interaction flamme-turbulence, propagation selon les conditions de mélange, d'oxydant et les conditions initiales liées à la technologie d'application).

Durant ce séminaire, un état de l'art sera proposé avec en conclusion et perspective l'identification des verrous scientifiques en Recherche et Développement nécessaire pour imaginer NH3 comme l'un des combustibles permettant àl'Europe d'attenidre son objectif de 2050 : la neutralité climatique.