Encrassement et empoisonnement des systèmes de post-traitement Diesel
Résumé
Le post-traitement des véhicules Diesel nécessite, à cause du renforcement des normes européennes, l’utilisation de plusieurs briques successives de dépollution. Depuis la mise en place de la norme Euro6 en 2014, la ligne de post-traitement est composée d’un catalyseur d’oxydation (DOC : pour Diesel Oxidation Catalyst), d’un catalyseur pour la réduction des NOx et d’un filtre à particules (FAP). Deux technologies de réduction des oxydes d’azotes sont actuellement utilisées. La première utilise l’ammoniac comme réducteur (NH3-SCR pour Selective Catalytic Reduction) et la seconde un matériau capable de stocker les NOx sous forme de nitrates et de les réduire en azote lors de post-injections courtes de carburant (catalyseurs NOxTRAP). Les catalyseurs d’oxydation et de réduction des oxydes d’azote contiennent des nanoparticles actives, à base de métaux nobles (Pt, Pd, Rh) ou de transition (Fe, Cu), finement dispersées sur un matériau support de grande surface spécifique. Les performances catalytiques dépendent fortement de l’accessibilité aux gaz polluants des nanoparticules et de leur interaction avec le support. L’adsorption d’impuretés présentes dans l’échappement sur les sites actifs peut entraîner une chute brutale des performances catalytiques. Ces impuretés comme le calcium, le sodium, le magnésium, le phosphore, le potassium, le soufre et le zinc sont issues des carburants, notamment des biodiesel, et des huiles. La suie peut également encrasser les DOC placés en amont des FAP. L’autre principale source de désactivation est le grossissement des sites actifs à cause des phénomènes de coalescence entre nanoparticules qui se déroulent à haute température. Ces pics de températures élevées, notamment atteints lors des régénérations de FAP, peuvent entraîner des réactions entre les nanoparticules métalliques et le support pour former des alliages moins actifs. Un changement de phase cristallographique des supports peut également induire une baisse de porosité et même des phénomènes d’encapsulation des phases actives. Le filtre à particules peut également souffrir de la présence des impuretés inorganiques qui vont s’accumuler sous forme de cendres dans les canaux et encrasser progressivement la zone de filtration. Cette présentation donnera une vision globale des problèmes d’empoisonnement et d’encrassement dans la ligne de post-traitement Diesel au travers de quelques exemples d’études.