Apport de la chémoinformatique pour évaluer l'impact des composés traces dans les fluides

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

à gagner en efficacité énergétique ;
à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Apport de la chémoinformatique pour évaluer l’impact des composés traces dans les fluides

Avec la réduction drastique annoncée de la part des ressources énergétiques fossiles dans le mix énergétique européen, il est important de définir de véritables alternatives à la pétrochimie. La transformation de la biomasse lignocellulosique et les différents procédés de synthèse permettent de fournir une grande variété de familles de composés à haute valeur ajoutée. De nombreux fluides (lubrifiants, carburants…) sont employés dans les secteurs de l’énergie, du transport et de l’environnement, pour diverses applications allant de la production d’énergies renouvelables à la mobilité des personnes.

Quelle que soit l’application considérée, il est primordial que le fluide préserve toutes ses propriétés dans le temps et donc, la stabilité des fluides représente un enjeu majeur. La dégradation thermique ou par oxydation conduit à altérer la qualité du produit pouvant ainsi limiter l’efficacité du système voire dans certains cas conduire à des défaillances. Cette stabilité peut être améliorée ou altérée de manière significative via la présence d’additifs ou d’impuretés.

Ces dernières années, IFPEN a mis en œuvre de nombreuses techniques basées sur l’intelligence artificielle appliquées à des bases de données de chimie (méthodes de Chémoinformatique) pour développer des modèles prédictifs. IFPEN a ainsi contribué à démontrer leur potentiel pour diverses applications dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. La prédiction de propriétés de mélanges, et plus particulièrement le cas des mélanges complexes (carburants, lubrifiants…), requiert encore de nombreux développements, notamment pour la représentation de ces fluides et la prise en compte des composés traces tels que les additifs ou les contaminants.

En effet, actuellement ces fluides sont simplifiés, assimilés à des mélanges simples et les composés traces ne sont pas considérés.

Objectif :

Etablir une première base de données expérimentale où il sera possible de discuter de l’impact de composés traces sur le processus d’oxydation en phase liquide.

Plusieurs étapes seront ainsi nécessaires et en particulier :

La définition d’une matrice d’essais adaptés sur la base d’une revue de la littérature et d’échanges avec des experts à IFPEN
La réalisation d’essais vieillissement sur un dispositif expérimental normé et disponible à IFPEN
L’analyse des résultats obtenus en discutant l’impact de la teneur en composés trace ou celui des conditions de vieillissement
Finalement, il sera possible de contribuer à l’amélioration d’un modèle mathématique de prédiction de propriétés d’oxydation en intégrant les données acquises.

Ainsi, ces travaux permettront de prendre en main à la fois un sujet expérimental et de modélisation pour mieux appréhender les outils disponibles pour évaluer les propriétés des fluides employés dans de nombreuses applications. Plus généralement, ces activités contribueront à développer des compétences clés en entreprise ou dans un laboratoire de recherche telle que la capacité à synthétiser ses travaux et à les promouvoir.