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Polluants de l’air issus des combustibles – pots catalytiques et désulfuration des fumées

ChimieChimie appliquée et expérimentale16–17 ans

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Un modèle de moteur, de centrale électrique et d’atmosphère. Choisissez l’essence, le gazole ou un charbon soufré, réglez l’apport d’oxygène λ et la température de flamme, puis lisez le monoxyde de carbone, la suie, les hydrocarbures imbrûlés, les NOₓ et le SO₂ produits par kilogramme de combustible. Activez un pot catalytique Pt/Pd/Rh, un combustible peu soufré ou la désulfuration des fumées pour voir les émissions baisser, avec des équations équilibrées, les effets (gaz toxique, pluies acides, obscurcissement global, maladies respiratoires) et un tableau de résultats.

Leçon : Polluants de l’air issus des combustibles : combustion incomplète, NOₓ, SO₂, pluies acides, pots catalytiques et désulfuration des fumées

Ce qu’elle montre

Brûler des combustibles libère plus que du dioxyde de carbone et de l’eau. Sans assez d’oxygène, la combustion est incomplète et donne du monoxyde de carbone toxique, de la suie et des hydrocarbures imbrûlés. Dans les moteurs et les chaudières très chauds, l’azote et l’oxygène de l’air forment des oxydes d’azote, et le soufre du combustible brûle en dioxyde de soufre ; dissous dans la pluie, ils donnent des pluies acides. Un pot catalytique trois voies oxyde le CO et les hydrocarbures et réduit le NO, mais seulement si le mélange est presque stœchiométrique (λ ≈ 1). Un combustible peu soufré et la désulfuration au calcaire éliminent l’essentiel du SO₂.

Mode d’emploi

Choisissez un Combustible, puis faites glisser Apport d’oxygène λ et Température de flamme (λ = 1) en observant le diagramme des émissions par kilogramme de combustible. Cochez Pot catalytique pour l’essence ou le gazole, Combustible peu soufré, ou Désulfuration des fumées (FGD) pour le charbon, et comparez les barres pâles avant traitement aux barres pleines. Cliquez sur Noter le résultat pour construire un tableau comparatif, puis lisez les fiches d’effets et les équations.

Paramètres modifiables

  • Combustible Essence (modélisée par l’octane, C₈H₁₈), Gazole (modélisé par le dodécane, C₁₂H₂₆), Charbon soufré (centrale électrique)
  • Apport d’oxygène λ (par rapport à la quantité nécessaire à la combustion complète) 0,6–2
  • Température de flamme à λ = 1 1000–2400 °C
  • Utiliser un combustible peu soufré
  • Monter un pot catalytique (véhicules essence et diesel)
  • Activer la désulfuration des fumées, FGD (centrale à charbon)

Questions à explorer

  1. Pourquoi réduire l’apport d’oxygène augmente-t-il le CO et la suie mais diminue-t-il les NOₓ ?
  2. Pourquoi un pot catalytique trois voies n’élimine-t-il les NOₓ que lorsque λ est très proche de 1 ?
  3. Combien de grammes de SO₂ produit la combustion de 1 kg de charbon contenant 2,5 % de soufre ?

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