La Combustion Propre : Fondements et Enjeux Physiques

Publié à 17h

La combustion des carburants fossiles est à l’origine de plus de 80 % de l’énergie mondiale, mais elle génère également des polluants majeurs contribuant au changement climatique et à la pollution de l’air. La combustion propre désigne l’ensemble des techniques permettant de réduire ces émissions sans compromettre la performance énergétique. Elle repose sur une compréhension fine des phénomènes physico-chimiques en jeu.

La combustion est une réaction chimique exothermique entre un carburant et un oxydant. Sous certaines conditions (température, mélange, pression), cette réaction peut générer :

• NOₓ : formés à haute température par oxydation de l’azote de l’air
• CO : résultant d’une oxydation incomplète
• Suies : particules carbonées issues de la pyrolyse

La formation de ces espèces dépend fortement du type de flamme (diffusive ou prémélangée), de la richesse du mélange air/carburant et des transferts de chaleur.

Plusieurs approches permettent de limiter les polluants :

• Combustion à basse température (LTC) : en réduisant les pics thermiques, on limite la formation de NOₓ.
• Flammes prémélangées pauvres : l’excès d’air favorise une combustion plus complète avec moins de CO et de suie.
• Oxy-combustion : l’utilisation d’oxygène pur comme oxydant facilite le contrôle des émissions et la capture du CO₂.
• Recirculation des gaz d’échappement (EGR) : elle abaisse la température et dilue les réactifs, réduisant les NOₓ.

Le développement de carburants alternatifs comme l’hydrogène ouvre de nouvelles perspectives. Sa combustion ne produit pas de CO₂, mais pose des défis en matière de sécurité et de contrôle des NOₓ thermiques.

Les outils de simulation numérique (CFD) et l’intelligence artificielle sont de plus en plus utilisés pour optimiser les systèmes de combustion et prédire les émissions.

La combustion propre est un champ de recherche en pleine évolution. En combinant une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux avec des innovations technologiques, il devient possible d’imaginer une transition énergétique plus respectueuse de l’environnement sans renoncer à la performance des systèmes thermiques.