Projet PLASMA-N-ACT

Vers une meilleure compréhension de l’activation du diazote sous plasma pour la production de NH₃

L’ammoniac est un ingrédient clé des engrais et un composant essentiel pour la production de produits chimiques (urée, sels d’ammonium, etc.), avec une production mondiale de plus de 220 millions de tonnes par an. Grâce aux avancées dans la production d’hydrogène par électrolyse, l’ammoniac est désormais envisagé comme un vecteur pour transporter l’hydrogène en raison de sa forte densité énergétique (5,2 kWh/kg) et de sa teneur élevée en hydrogène (17,6 % en poids), ainsi que de sa facilité de décomposition pour le récupérer.

Actuellement, plus de 96 % de l’ammoniac est produit par le procédé Haber-Bosch, un processus énergivore nécessitant des conditions sévères (T > 500 °C, P > 150 bar). Ce procédé représente 2,4 % de la consommation mondiale de combustibles fossiles, avec une empreinte carbone annuelle de 1,2 % des émissions mondiales de CO₂.

Le projet PLASMA-N-ACT explore une alternative prometteuse avec la catalyse assistée par plasma non thermique pour synthétiser l’ammoniac. Ce procédé, adapté à une production décentralisée et intermittente à partir d’énergies renouvelables, offre plusieurs avantages :

Fonctionnement à basse température et à basse pression.
Absence de limitations thermodynamiques.
Taux de conversion élevés grâce à la dissociation facilitée des liaisons N≡N par le plasma.

Le projet vise à développer des catalyseurs composites avancés (nitrures de terres rares, métaux de transition, promoteurs alcalins) pour stabiliser les espèces réactives et améliorer les performances du plasma. Il abordera des questions clés telles que les propriétés critiques des catalyseurs, la cinétique de synthèse et les mécanismes d’activation, grâce à des mesures in situ et à la modélisation moléculaire. PLASMA-N-ACT ambitionne d’optimiser cette approche pour rivaliser avec le procédé Haber-Bosch en termes d’efficacité énergétique, économique et environnementale.