Baptiste Sirjean lauréat d'une bourse ERC Consolidator 2020

Impact of Biofuels on the Oxidation Stability and Combustion Pollutants of Heavy Duty and Jet Fuels

BioSCoPe

La réduction des gaz à effet de serre et des polluants émis par le secteur des transports est un enjeu crucial dans la lutte contre le changement climatique et la pollution atmosphérique. Les carburants renouvelables produits à partir de la biomasse (biocarburants) constituent une solution de choix pour réduire l’empreinte carbone des systèmes de propulsion qui sont difficiles ou impossibles à remplacer par une énergie électrique, tels que ceux des transports aériens, maritimes et du fret routier. Par exemple, si l’utilisation de combustible fossile dans le secteur de l’aviation se poursuit au rythme actuel, on estime que ses émissions mondiales de CO₂ seront multipliées par 6 d’ici 2050. Cependant, l’ajout de biocarburants aux carburants conventionnels impacte fortement leur stabilité à l’oxydation (résistance au vieillissement) et entraîne des changements dans leurs structures chimiques et physiques. Ce phénomène constitue un obstacle majeur à leur utilisation dans l’aviation, pour des raisons de sécurité. L’oxydation du carburant liquide a également des conséquences sur le fonctionnement, le rendement, la durabilité des moteurs, et constitue une source, jusqu’ici négligée, de polluants. Le projet BioSCoPe vise à comprendre les effets synergiques de l’oxydation du carburant, de l’action des additifs antioxydants, et leurs conséquences sur la réactivité du carburant et les polluants émis lors de sa combustion. Le développement d’expériences couplées pour le vieillissement et la combustion et de modèles capables de simuler les résultats expérimentaux permettra de formuler des mélanges biocarburants/carburants/antioxydants innovants, optimisés, pour la première fois, sur toute leur chaine d’utilisation : du stockage à la combustion.

Reducing greenhouse gas and harmful emissions in the transport sector is a crucial issue in the fight against climate change and air pollution. The use of sustainable biofuels remains the solution of choice to reduce the carbon footprint of propulsion systems that are difficult or impossible to electrify, such as those for aviation or road freight transports. For example, in a business as usual scenario, the CO₂ emissions of the worldwide aviation sector will increase by a factor of 6 by 2050. However, the addition of biofuels to conventional fuels strongly affects their oxidation stability (resistance to aging), leading to changes in their chemical and physical structures, which in turn affects the combustion engines functioning in terms of efficiency, safety and pollutant emissions. Biofuel aging is a major obstacle for their use in aviation because of safety issues and constitutes a neglected source of combustion pollutants. The BioSCoPe projects aims at understanding the synergistic effects of the oxidation of liquid fuels (aging), the action of antioxidant additives, and their consequences on the reactivity and pollutant emissions during their combustion. The development of coupled experiments and kinetic models able to simulate experimental results will allow to design of biofuel/fuel/antioxidant mixtures optimized for all their chain of use: from storage to combustion.

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