Qu’est-ce qu’un système réduction catalytique sélective (RCS) ?
SCR est le terme générique pour “Selective Catalytic Reduction” (réduction catalytique sélective) et “Silicon Controlled Rectifier” (redresseur contrôlé au silicium).
La SCR urée fait principalement référence à la méthode de réduction catalytique sélective-dénitration susmentionnée. La méthode de réduction catalytique sélective-dénitration est un système d’épuration des oxydes d’azote (NOx) émis par les moteurs diesel à partir de 2022, cette méthode utilise principalement une solution d’urée et est désignée sous le nom de SCR à l’urée ou de système SCR à l’urée.
Les éléments de redressement contrôlés au silicium ont des caractéristiques de commutation et une structure à trois bornes et quatre couches et sont utilisés dans les circuits de contrôle de la puissance.
Dans les rubriques suivantes, la méthode de réduction catalytique sélective et de dénitration est abrégée en méthode SCR.
Réductions catalytiques sélectives (RCS) à l’urée
En 2022, la SCR à l’urée est utilisée pour le traitement des gaz d’échappement des véhicules, des navires et des centrales thermiques. Cependant, vers 1989, cette méthode en était encore au stade de la recherche pour les véhicules diesel, et une tentative d’utilisation de cette méthode aux véhicules diesel a été faite par Tsujimura et trois autres personnes dans “Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, NO.890-50 (1989-10), p.348”. En 1992, les tendances de la recherche sur les systèmes de post-traitement pour les moteurs diesel ont été rapportées par Sakai dans “Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, vol. 95, no. 882, 1992, p. 405-409”.
L’utilisation pratique dans les automobiles n’a pas eu lieu avant 2004. La même année, Nissan Diesel (aujourd’hui UD Trucks) est devenue la première entreprise au monde à incorporer un système de Réductions catalytiques sélectives (RCS) à l’urée (nom : FLENDS) dans une voiture et à l’utiliser en pratique.
La demande d’urée-SCR devrait continuer à croître, en partie à cause des réglementations sur les émissions des véhicules diesel qui sont entrées en vigueur le 1er octobre 2003 (réglementations basées sur de nouvelles normes à partir du 1er avril 2006).
Principe des systèmes de réductions catalytiques sélectives (RCS)
Dans un système de réductions sélectives sélectives (RCS) à l’urée, les gaz d’échappement passent d’abord par un catalyseur d’oxydation, où ils sont convertis de NO en NO2. C’est là que le CO et les HC sont réduits. Ensuite, de l’eau uréique est injectée dans les gaz d’échappement à partir de l’unité de contrôle de l’injection, avant le catalyseur SCR, et le NH3 produit par l’hydrolyse de l’urée est utilisé comme agent réducteur. Le NH3 réagit ensuite avec les NOx sur le catalyseur SCR, convertissant les NOx en N2 inoffensif. Enfin, le NH3 est réduit en passant à travers un catalyseur d’oxydation. Le catalyseur d’oxydation est utilisé pour le glissement d’ammoniac. Le glissement d’ammoniac est un phénomène dans lequel l’ammoniac reste dans les gaz d’échappement à basse température ou est émis dans l’air libre.
Les solutions aqueuses d’urée de haute qualité sont essentielles pour la SCR à l’urée. En effet, les impuretés, si elles sont mélangées, peuvent provoquer des dépôts et entraver la réduction normale. Un exemple de solution aqueuse d’urée de haute qualité est AdBlue, qui est une marque déposée de l’association allemande de l’industrie automobile (VDA). Il est également largement utilisé au Japon. Cependant, en décembre 2021, l’approvisionnement en AdBlue était insuffisant au Japon en raison d’une combinaison de facteurs. L’industrie logistique et d’autres secteurs ont été gravement touchés, car les véhicules diesel en général ne peuvent pas être redémarrés si l’approvisionnement en eau d’urée est interrompu.
De plus, la matière première urée est nécessaire pour produire de l’eau uréique. L’urée est généralement synthétisée en plaçant de l’ammoniac gazeux et du dioxyde de carbone dans des conditions de température et de pression élevées. L’Institut de technologie de Tokyo a annoncé en 2020 qu’il était parvenu à synthétiser de l’urée à partir de l’ammoniac (carbonates) contenu dans les eaux usées et d’autres sources. Ces dernières années, l’urée a également attiré l’attention en tant que vecteur d’hydrogène individuel et stable. L’étude a été publiée dans la revue scientifique Nature Research Scientific Reports le 18 février 2020 sous le titre “Article title : Organic bases catalyse the synthesis of urea from ammonium salts derived from”. publiée sous le titre “Recovered environmental ammonia”.
Compte tenu de ce qui précède, la RCS de l’urée doit envisager un approvisionnement stable en eau d’urée comme un défi futur. Toutefois, grâce aux divers efforts de recherche et de développement en cours, ce n’est qu’une question de temps avant que l’infrastructure ne soit en place.