Étude de la composition chimique des fluoroalkylamines utilisés en agriculture et en médecine dans le cadre de l’incinération par plasma entre 500 K et 20 000 K
DOI :
https://doi.org/10.52497/jitipee.v8i1.320Résumé
Les principes actifs contenant des composés organiques fluorés comme les fluoroalkylamines ou les molécules à base de pyrimidine sont prometteurs dans le domaine de l’agriculture (pesticides et herbicides) et de la pharmacologie (antibiotiques). L’utilisation massive de ces molécules aura pour conséquence une augmentation massive de déchets contenant ce type de molécules. Les pays développés ont des politiques contraignantes en matière de gestion de déchets ce qui n’est pas le cas dans les pays en voie de développement. Dans ces derniers, nous assistons à une prolifération des aires de stockage et des éliminations à l’air libre des déchets parfois issus des pays développés. Ces pratiques ont d’énormes conséquences sur l’environnement comme la pollution de l’air, des sols et de l’eau et par conséquent sur la santé humaine. L’une des solutions déjà éprouvé sur des déchets solides serait l’utilisation de torches à plasma. Ces torches peuvent atteindre des températures élevées (5000 K à 20 000 K). Cependant, l’utilisation de ces moyens de traitement n’est pas sans danger puisque des molécules toxiques ou létales pourraient être produites. Afin d’appréhender ces difficultés nous proposons d’étudier l’influence de l’air sur la composition chimique d’un plasma à base de fluoroalkylamines (trifluoroéthylamine : C2H4F3N, nonafluoropentylamine : C5H4F9N, …), à la pression atmosphérique et à l’équilibre thermodynamique local (E.T.L), dans une gamme de températures allant de 500 K à 20 000 K. Afin d’obtenir la composition chimique du plasma, nous utilisons la méthode de minimisation de l’énergie libre de Gibbs. Les résultats obtenus montrent que des espèces chimiques gazeuses dangereuses et toxiques comme CF2, CO, HCN et HF apparaissent aux basses températures avec de forte concentration.
Références
J. Wang, P. Zheng and H. Cui « Plasma Gasification Melting/Waste Treatment System » Advances in New and Renewable Energy, vol. 8, n° 5, pp. 391-395, 2020.
DOI: http://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.007
Z. Koalaga (1991), « Contribution à l’étude expérimentale et théorique des plasmas d’ arcs électriques laminés. » Thèse de doctorat, Université Clermont Fd, France.
P. André (1995), « Etude de la composition et des propriétés thermodynamiques des plasmas thermiques à l’équilibre et hors d’équilibre thermodynamique. » Thèse de doctorat, Université Blaise Pascal (France).
F. Bendjebbar, P. André, M. Benebakkar, D. Rochette, S. Flazi et D. Vacher (2012), « Plasma Formed in Argon, Acid Nitric and Water Used in Industrial ICP Torches. » Plasma Sciences and Technology, Vol.14, No.8, p 683-692
DOI: http://doi.org/10.1088/1009-0630/14/8/01
P. André, J. Aubreton, Y. Barinov, M. F. Elchinger, P. Fauchais, G. Faure, V. Kaplan, A. Lefort, V. Rat et S. Shkol’nik (2002), « Theoretical study of column of discharge with liquid nonmetallic (tap water) electrodes in air at atmospheric pressure. » J. Phys. D : Appl. Phys, 35, 1846–1854.
DOI: http://doi.org/10.1088/0022-3727/35/15/305
P. André et Z. Koalaga (2010), « Composition of a thermal plasma formed from PTFE with copper in non-oxidant atmosphere. Part I : definition of a test case with the SF6. » High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes, Vol. 14, Issue 3, 2010, pp. 285-294
DOI: http://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.v14.i3.70
D. Vacher (2001), « Détection, en temps réel, d’éléments métalliques présents dans les rejets atmosphériques industriels par torche à plasma à couplage inductif. » Thèse de doctorat, Université Blaise Pascal (France).
S. Cayet et M. Dudeck (1996), « Equilibre chimique dans les mélanges gazeux en déséquilibre thermique. » J. Phys. III France, 6, 403–420.
DOI: https://doi.org/10.1051/jp3:1996130
A. ASTHANA (2008), « Modélisation mathématique de la formation des NOx et de la volatilisation des métaux lourds lors de l'incinération sur grille d'ordures ménagères. » Thèse de doctorat de l’Institut National Polytechnique de Lorraine, France.
MINISTERE DE LA SANTE DU BURKINA FASO. Annuaire statistique de 2017.
Germaine. BIRBA (2015), L’économiste du Faso, gestion des déchets biomédicaux : le privé s'insère dans le filon. Ouagadougou.
E. Schmitt, B. Commare, A. Panossian, J.-P. Vors, S. Pazenok, F.R. Leroux (2018), « Synthesis of Mono- and Bis(fluoroalkyl)pyrimidines from FARs, Fluorinated Acetoacetates, and Malononitrile Provides Easy Access to Novel High-Value Pyrimidine Scaffolds. » Chemistry - A European Journal, vol. 24, n° %16, pp. 1311-1316.
DOI: https://doi.org/10.1002/chem.201703982
R. Hannachi (2007), « Etude expérimentale et propriétés radiatives d’un plasma thermique induit par impact laser à la surface de milieux aqueux H2O - CaCl2 /MgCl2 /NaCl. » Thèse de doctorat, Université de Toulouse (France).
M. Abbaoui, Z. Koalaga et A. Lefort (1993), « Composition et coefficients de transport des plasmas de matériaux plastiques (polymères). » Can. J. Phys., 71 :1291.
DOI: https://doi.org/10.1139/p92-210
S. Cayet et M. Dudeck (1993), « Trois méthodes de calcul des concentrations d’équilibre. » Laboratoire d’Aérothermique, CNRS. Meudon, France., pages R 93–7.
N. Kohio (2016), « Étude des propriétés thermodynamiques et des coefficients de transport des plasmas de mélanges d’air et de vapeur d’eau dans la gamme de température 500K à 12000K : applications aux disjoncteurs basse et moyenne tensions. » Thèse de doctorat, Université de Ouagadougou, Burkina Faso.
M. W. Case (1998), Nist-janaf Thermochemical Tables. fourth édition part I, Al-Co. J. physicl chemical reference data. monograph No. 9.
J. Bonnie M. Bride, J. Michael Zeche et S. Gordon (2002), Nasa Glenn Coefficients for Calculating thermodynamic properties of Individual Species. Glenn research Center, Cleveland, Ohio.
https://ntrs.nasa.gov/citations/20020085330
P. André (1996), « Composition and thermodynamic properties of ablated vapours of PMMA, PA6-6, PETP, POM and PE. » J. Phys. D : Appl. Phys, 29, 1963–1972.
DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/29/7/033
P. Andre, J. Ondet, G. Bouchard et A. Lefort (1999), « Optical emission spectroscopy thermodynamic and thermal disequilibrium aspects in an inductively coupled plasma torch, Experimental applications to N2 − O2 mixtures. » J. Phys. D : Appl. Phys.Vol.32, 920–929.
DOI: https://doi.org/10.1088/0022-3727/32/8/013
H. Zhang, A. Bonilla-Petriciolet et G. P. Rangaiah (2011), « A Review on Global Optimization Methods for Phase Equilibrium Modeling and Calculations. » The Open Thermodynamics Journal, 5, (Suppl 1-M7) 71-92.
https://benthamopen.com/DOWNLOAD-PDF/TOTHERJ-5-71/
P. Koukkari et R. Pajarre (2011), « A Gibbs energy minimization method for constrained and partial equilibria. » Pure Appl. Chem. Vol. 83, No. 6, pp. 1243–1254,
DOI: https://doi.org/10.1351/PAC-CON-10-09-36
W. C. Yaguibou (2018), « Influence des Aérosols sur les Performances des Disjoncteurs à Air Basse et Moyenne Tension. » Thèse de doctorat, Université Joseph KI-ZERBO (BURKINA FASO).
D. Rochette, W. Bussière et P. André (2004), « Composition enthalpy, and Vaporisation temperature calculation of Ag-SiO2 plasma with air in the temperature range from 1000 K to 6000K and for pressure included between 1 50 bars. » Plasma chemistry and plasma processing, Vol 24, N°3, pp. 475-492.
DOI: https://doi.org/0.1007/s11090-004-2280-2
F. S. Masoud (2014), « Modélisation de l’impact du trafic routier sur la pollution de l’air et des eaux de ruissellement. Thèse de doctorat de l’Université Paris-Est.
T. Bioteau, A. Gac et F. Béline (2007), « Evaluation et Spatialisation des Emissions Gazeuses liées à la gestion des déjections d'élevage (ESEGA) : de l’inventaire au test de technologies de réduction des emissions gazeuses. » Ingéniéries - E A T, p. 19-31.
https://hal.science/hal-00601946/file/DG2007-PUB00023890.pdf
