Réactivité homogène et hétérogène
Énergie Environnement
La thématique « Réactivité homogène et hétérogène » porte sur la question scientifique suivante :
Quels sont les processus élémentaires de transformation des polluants gazeux et particulaires dans l’atmosphère ?
Les travaux se déclinent sur 2 axes de recherche :
L’ axe 1 – Réactivité homogène – vise à une meilleure compréhension de la chimie des gaz à l’état de traces : radicaux atmosphériques (OH, NO3, radicaux peroxyles, etc.), composés inorganiques tels que l’ozone et les oxydes d’azote, et composés organiques volatils (COV), notamment les COV biogéniques (terpènes) et certains COV oxygénés (alcools, aldéhydes, furanes).
L’axe 2 – Réactivité hétérogène – vise également à améliorer nos connaissances sur les processus mis en jeu lorsque ces espèces interagissent avec les surfaces atmosphériques, comprenant les particules en suspension dans l’air (poussières minérales et volcaniques, aérosols inorganiques et organiques) et les surfaces macroscopiques.
Il s’agit donc ici de renseigner les paramètres cinétiques de processus élémentaires (coefficients de vitesse et rendements en produits de réactions chimiques, coefficients de capture sur des surfaces) et de décrire les mécanismes de transformation le plus finement possible. La finalité de ces travaux est de proposer une description détaillée des processus de transformation des polluants de l’air utiles pour les modèles de chimie atmosphérique, ceci afin d’aider à optimiser les politiques d’amélioration de la qualité de l’air et de lutte contre le changement climatique.
La stratégie scientifique mise en place dans cette thématique est basée sur une approche intégrée des deux axes de recherche précédemment cités et d’une activité de développement de dispositifs expérimentaux et métrologiques. Cette activité de développement est primordiale afin de fournir les outils permettant (i) la détection d’espèces transitoires impliquées dans les processus de transformation et (ii) le suivi de ces processus sur des échelles de temps adaptées et des conditions expérimentales représentatives de l’atmosphère (pression, température, matrice chimique).
Les processus de transformation sont à la fois étudiés en laboratoire sur des matrices simplifiées, afin d’identifier et de caractériser les étapes élémentaires, et sur le terrain dans des masses d’air réelles, afin de tenir compte des interactions potentielles entre espèces transitoires lorsque de nombreux composés sont oxydés simultanément. Cette double approche fournit une vue intégrée et détaillée des processus de transformation atmosphériques.
Quelques exemples d’outils de mesure et de dispositifs expérimentaux développés au CERI EE sont présentés ci-dessous. Ces dispositifs sont utilisés en laboratoire (chambre de simulation thermorégulée Thalamos, réacteur de Knudsen) et sur le terrain (Chambre de simulation mobile DouAir (9 m3), dispositif de mesure de la vitesse de production d’ozone).
Dispositifs utilisés en laboratoire : Chambre de simulation Thalamos (gauche) pour des études à température variable de (i) cinétiques en phase gazeuse et de (ii) réactivité des émissions de matériaux macroscopiques. Réacteur de Knudsen (droite) pourla mesure de coefficients de capture de gaz sur des surfaces.
Dispositifs de terrain : Chambre de simulation mobile DouAir (gauche) utilisable (1) en laboratoire pour des études cinétiques en phase gazeuse avec des atmosphères simplifiées et (2) sur le terrain afin de suivre le vieillissement d’une masse d’air piégée à l’intérieur de l’enceinte.
Outil de mesure de la vitesse de production d’ozone (droite) – OPR : Ozone Production Rate – développé afin d’étudier la chimie de formation de l’ozone troposphérique.
LES PROJETS
UNREAL
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Laboratoire d’excellence « Chemical and Physical Properties of Aerosols (Labex CaPPA) Le laboratoire d’excellence CaPPA a été lauréat de la 2ème vague (2012) de l’appel à projets « Laboratoires d’Excellence » du Programme Investissement d’Avenir (PIA). Il s’intéresse d’une part au système «aérosols»…
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