par Schmitz, Emilie 
Président du jury Debaste, Frédéric
Promoteur Reniers, François
Publication Non publié, 2025-06-10
Président du jury Debaste, Frédéric
Promoteur Reniers, François
Publication Non publié, 2025-06-10
Mémoire
| Résumé : | L’azote moléculaire (N₂), bien qu’il représente 78 % de l’atmosphère terrestre, n’est pas assimilable directement par la majorité des organismes vivants. Pour être absorbé par les plantes, il doit d’abord être transformé en nitrates (NO₃⁻) ou en ammonium (NH₄⁺). Ces formes réactives sont indispensables à la synthèse de protéines, de chlorophylle ou encore d’ADN. Afin de répondre à la demande mondiale croissante en produits agricoles, la production d’engrais azotés de synthèse est devenue une nécessité à grande échelle. Toutefois, les procédés industriels actuels de transformation du N₂, principalement le procédé Haber-Bosch, sont extrêmement énergivores et responsables d’une part significative des émissions de CO₂ à l’échelle globale.Ce mémoire explore la fixation de l’azote atmosphérique par plasma non thermique à pression atmosphérique, directement en phase aqueuse. Deux types de décharges sont étudiées : les microplasmas, et les décharges à barrière diélectrique (DBD). Ces systèmes sont alimentés par différents régimes (DC, DC pulsé, AC et AC pulsé) afin d’en évaluer les performances relatives. L’objectif principal est de déterminer l’influence du type de régime sur la formation des espèces azotées oxydées en solution.La phase aqueuse a été analysée par chromatographie ionique pour quantifier les concentrations de NO₂⁻ et NO₃⁻, et par spectroscopie UV-visible pour le dosage du H₂O₂. La phase gazeuse, quant à elle, a été étudiée par spectroscopie d’émission optique (OES) afin d’estimer les températures rotationnelles et d’identifier les espèces actives en présence.Les résultats mettent en évidence des différences nettes selon les régimes appliqués avec des quantités d’azote fixé significativement plus élevés pour les décharges à barrière diélectrique alimentées en régime AC. Une différence de sélectivité apparente est observée entre les dispositifs et les régimes utilisés : le microplasma, notamment en régime DC, montre que les NOx formés sont quasi exclusivement du NO₂⁻, tandis que la DBD favorise davantage la formation de NO₃⁻.Ce travail contribue à comparer deux types de dispositifs plasma sur leur capacité à fixer l’azote en milieu aqueux, et à évaluer l’impact de différents régimes d’alimentation, dont certains (comme le DC pulsé sur microplasma et l’AC pulsé sur DBD) ont rarement, voire jamais, été testés dans ce type d'application. Il offre ainsi de nouvelles perspectives sur l’optimisation de procédés plasma pour la synthèse décentralisée d’engrais azotés, dans une démarche plus durable et potentiellement moins énergivore que les procédés industriels actuels |
