N° d'ordre Année

Laurent Gasc

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 2159 Année 2004 THÈSE présentée pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Spécialité : Génie Electrique par Laurent GASC Ingénieur ENI de Tarbes DEA Systèmes Automatiques – Maître ès sciences Mécanique Conception d'un actionneur à aimants permanents à faibles ondulations de couple pour assistance de direction automobile Approches par la structure et par la commande Soutenue le 15 novembre 2004 devant le jury composé de : MM. J-P. HAUTIER Président, Rapporteur G. FRIEDRICH Rapporteur R. TRIGUI Examinateur L. CALEGARI Examinateur M. FADEL Directeur de thèse S. ASTIER Co – Directeur de thèse Thèse préparée au Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle de l'ENSEEIHT Unité Mixte de Recherche du CNRS n°5828

• electric power-assisted


• ondulation de couple


• loi de la commande adéquate


• approches par la structure et par la commande


• torque ripple

Sujets

• Renault
• Institut national polytechnique de Toulouse

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Nombre de lectures: 46
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

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A ma famille, qu’elle soit toujours avec nous physiquement ou non… A toi mon cœur. «La Terre n’appartient pas à l’homme, c’est l’homme qui appartient à la Terre.» Sitting Bull

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier Marie-Élisabeth Borredon pour m’avoir accueilli au sein du Laboratoire de Chimie Agro-industrielle et pour m’avoir offert l’opportunité d’effectuer cette thèse. Merci de m’avoir accordé votre confiance et de m’avoir soutenu tout au long de cette période. Un grand merci à ma directrice de thèse, Mme Sophie Thiebaud-Roux pour son encadrement et son soutien tout au long de ma thèse. Même si nous n’avons pas toujours été d’accord durant ces 3 ans et demi, notre relation est toujours restée très cordiale et professionnelle. Je remercie mes rapporteurs, Mme Françoise Guignard et M. Jean-Luc Fugit, d’avoir accepté de rapporter ce travail et pour leur remarques constructives apportées sur ce travail. Un grand merci au Pr. Jacques Fages d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse. Je tiens aussi à vous remercier tout particulièrement, et à travers vous à remercier Elizabeth Rodier et Jean-Jacques Letourneau, ainsi que tout le personnel du laboratoire, pour l’accueil que vous nous avez réservé à l’EMAC au début de cette thèse. Vos connaissances ainsi que votre savoir faire en matière de fluide supercritique m’ont été d’un apport considérable pour mener à bien ces travaux. Je remercie tout le personnel du Laboratoire de Chimie Agro-industrielle, sans qui ce travail de thèse n’aurait pas pu être mené à bien. Merci pour votre accueil, votre aide, vos conseils,

vos soutiens, vos coups de mains, votre écoute. Parmi tous les membres du personnel, je tiens plus particulièrement à remercier Michel, pour sa disponibilité quotidienne, sa capacité à résoudre les problèmes quels qu’ils soient et sa bonne humeur avec son fabinou, Karine pour sa bonne humeur et sa capacité à faire passer les bons de commande rapidement, Emmanuelle et Didier pour leur disponibilité, Muriel, Laure, Géraldine et Jérôme pour leur disponibilité et leurs réponses lors des problèmes analytiques. Merci à vous et à tous les autres. Merci aussi à tous les thésards, passés et présents, qui ont contribués au maintient d’une très bonne ambiance durant ces trois années et demies. Le travail a toujours été accompli dans une

ambiance chaleureuse, amicale mais aussi professionnelle et cela grâce à la particularité de chacun : la sagesse et le professionnalisme de Philippe E. et Laurent (merci Philippe de m’avoir accompagné pendant longtemps tous les matins à 7 heure au laboratoire), le calme et la rigueur d’Aurélie et de Florina ou encore la folie et les délires de Philippe M.. Au-delà de toutes ces personnes à remercier, il y a un certain nombre de personnes qui ont encore plus compté durant ces 42 mois. Que ce soit des thésards qui m’ont intégré à l’époque en me mettant un pied dans le navire, ou des compagnons de thèse, embarqués avec moi pour 3 années de traversés, ou encore des matelots qui ont pris le trajet en cours de route, tous sont devenus bien plus que des collègues de travail. Et je suis persuadé que nos chemins se recroiseront dans le futur, ne serait-ce que pour fêter de grandes et belles choses. A vous tous et toutes, Emilie, Lupita, Julien, Delphine, Olivier, Matthieu, je vous remercie sincèrement pour tout ce que vous avez pu faire pour moi. Et je ne pourrais pas terminer de remercier mes collègues thésards, sans te remercier toi, Mathieu. Parce qu’on a fait le même Master chimie Option chimie-biologie, sans jamais se voir en cour, nous nous sommes découvert au laboratoire. Puis d’étranger, nous sommes devenus des collègues, puis des copains, pour devenir une des plus belles choses, des amis. Alors merci pour tout ce que tu as fait, tout ce que tu as été et à très bientôt. Merci aussi à toutes celles et ceux qui m’ont supporté pendant cette période. Je pense bien entendu à mes amis, mais aussi à tous ceux avec qui j’ai joué au rugby à Balma et qui m’ont permis de m’investir dans autre chose que ma thèse. Enfin, j’adresse plus particulièrement un grand merci à toute ma famille : ma grand-mère, ma mère, mon père, ma sœur, mon frère, ma belle-sœur, mon beauf’, mes oncles et tantes, pour leur aide et leur présence de tous les instants. Je vous aime tous très fort, merci. Pour terminer, je tiens à te remercier à toi, Christelle, pour tout ce que tu es et tout ce que tu m’apporte quotidiennement. Tu m’as toujours soutenu, encouragé, aidé, et surtout toujours fait confiance. Je ne peux pas faire la somme de tout ce que tu m’apportes tous les jours, mais j’espère sincèrement pouvoir t’en apporter autant, et que ça dure le plus longtemps possible. Merci mon amour.

SOMMAIRE

INTRODUCTION ................................................................................................................................. 9

CHAPITRE I : METHODES DE PREPARATION DE CARBONATES DE DIALKYLE A PARTIR D’ALCOOLS : UNE METHODE DE SEQUESTRATION DU CO 2 ............................ 13

I.

CONTEXTE DE L’ETUDE....................................................................................................... 14

I.1.L ES EMISSIONS DE DIOXYDE DE CARBONE : UN GAZ A EFFET DE SERRE ......................... 14 I.2.D ES SOLUTIONS POUR LUTTER CONTRE L ’ ACCUMULATION DES GES............................ 16 I.2.1. R EDUCTION DIRECTE DES EMISSIONS DE CO 2 ............................................................. 17 I.2.2. P IEGEAGE ET STOCKAGE DU DIOXYDE DE CARBONE (PSC) ........................................ 17

II.

LES CARBONATES DE DIALKYLE : PROPRIETES ET APPLICATIONS............... 27

II.1.P ROPRIETES TOXICOLOGIQUES ......................................................................................... 28 II.2.P ROPRIETES PHYSIQUES ..................................................................................................... 28 II.3.R EACTIVITE CHIMIQUE ...................................................................................................... 29 II.4.L ES DOMAINES D ’ APPLICATION ......................................................................................... 32 II.4.1. L ES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QUE SOLVANT ........................................... 34 II.4.2. L ES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QU ’ ADDITIFS ............................................. 35 II.4.3. L ES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QU ’ INTERMEDIAIRE DE SYNTHESE ............ 36

III.LES METHODES DE PREPARATION DES CARBONATES DE DIALKYLE A PARTIR D’ALCOOLS ALIPHATIQUES ....................................................................................... 38

III.1.L A PHOSGENATION ......................................................................................................... 39 III.2.L A CARBONYLATION OXYDANTE .................................................................................. 41 III.2.1. C ARBONYLATION OXYDANTE D ’ UN ALCOOL (ROH) .................................................. 42 III.2.2. C ARBONYLATION OXYDANTE DU NITRITE DE METHYLE (CH 3 ONO).......................... 46 III.2.3. C ARBONYLATION OXYDANTE DU FORMIATE DE METHYLE ......................................... 46 III.3.L A TRANSCARBONATATION ........................................................................................... 47 III.3.1. T RANSCARBONATATION AVEC UN CARBONATE ORGANIQUE ..................................... 47 III.3.2. T RANSCARBONATATION AVEC UN CARBONATE INORGANIQUE .................................. 52 III.4.L’ ALCOOLYSE DE L ’ UREE .............................................................................................. 53 III.5.L A CARBONATATION EN PRESENCE DE DIOXYDE DE CARBONE .................................. 54 III.5.1. L ES CATALYSEURS HOMOGENES ................................................................................. 55 III.5.2. L ES CATALYSEURS HETEROGENES : LES OXYDES METALLIQUES ................................ 63 III.5.3. U NE BASE INORGANIQUE EN PRESENCE D ’ UN HALOGENURE D ’ ALKYLE COMME CO - REACTIF 69 ..................................................................................................................................... III.5.4. R EACTION A L ’ AIDE DE DERIVES OBTENUS PAR DESHYDRATATION D ’ ALCOOLS ........ 73

CHAPITRE 2 : LA CARBONATATION DE L’ETHANOL AVEC LE DIOXYDE DE CARBONE SUPERCRITIQUE....................................................................................................... 104

I.

LE DIOXYDE DE CARBONE ET SES CARACTERISTIQUES....................................... 105

6

CHAPITRE 3 : SYNTHESE DE CARBONATE DE DIETHYLE EN PRESENCE D’UNE BASE ET D’UN CO-REACTIF .................................................................................................................. 161

III.1. III.2.

II.1. II.2. II.3. II.4.

I.1. I.2. I.3.

A NALYSE PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE ................................................................ 170 A NALYSE ELEMENTAIRE (C,H,O) .................................................................................. 173 A NALYSE PAR RMN DU SOLIDE ....................................................................................... 175 A NALYSE PAR DIFFRACTION RX ..................................................................................... 177

I.SYNTHESE DU CARBONATE MIXTE : LE CARBONATE D’ETHYLE DE POTASSIUM(PEC).......................................................................................................................... 163

III.SCREENING DE CATALYSEURS HOMOGENES ET HETEROGENES POUR LA SYNTHESE DE CARBONATE DE DIETHYLE .......................................................................... 122

II.CHOIX DES CONDITIONS OPERATOIRES POUR L’ETUDE DE LA REACTIVITE DU CO 2 AVEC L’ETHANOL.......................................................................................................... 118

I NFLUENCE DE LA DUREE DE LA REACTION .................................................................... 165 I NFLUENCE DE LA PRESSION ET DE LA TEMPERATURE DE REACTION .......................... 166 I NFLUENCE DE LA NATURE ET DE LA QUANTITE DE BASE .............................................. 167

A LKYLATION DU PEC AVEC L ’ IODURE D ’ ETHYLE .................................................... 180 A LKYLATION DU PEC A L ’ AIDE D ’ UNE SOLUTION ACIDE D ’ ETHANOL ..................... 182

CARACTERISATION DU PEC SYNTHETISE .............................................................. 170

SYNTHESE DE DEC SELON LE PROCEDE « ONE-POT » ........................................ 187

I.1.L A MOLECULE DE CO 2 ..................................................................................................... 105 I.2.L E CO 2 SUPERCRITIQUE ................................................................................................... 105 I.2.1. L ES PROPRIETES DU CO 2 SUPERCRITIQUE ................................................................. 106

II.

ETUDE DE LA REACTIVITE DU CARBONATE HYBRIDE PEC ............................. 180

III.

7

IV.1.E SSAIS PRELIMINAIRES ................................................................................................ 187 IV.2.E VOLUTION DE LA COMPOSITION DU MILIEU REACTIONNEL AU COURS DU TEMPS 188 IV.2.1. S UIVI EN LIGNE DE LA REACTION PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE ....................... 188 IV.2.2. A NALYSE QUANTITATIVE DE LA COMPOSITION DU MILIEU REACTIONNEL AU COURS DU TEMPS PAR CPG .................................................................................................................... 192 IV.3.E TUDE DU MECANISME REACTIONNEL ....................................................................... 194 IV.4.C OMPARAISON DES RESULTATS DU PROCEDE « ONE - POT » ET EN DEUX ETAPES .... 197

IV.

III.1.S YNTHESE DE DEC EN PRESENCE DE CATALYSEURS HOMOGENES : ESSAIS PRELIMINAIRES .............................................................................................................................. 122 III.2.S YNTHESE DE DEC EN PRESENCE DE CATALYSEURS HETEROGENES ....................... 124 III.2.1. L ES PROPRIETES DES OXYDES METALLIQUES MIS EN JEU .......................................... 125 III.2.2. S CREENING DES CATALYSEURS POUR LA SYNTHESE DE DEC EN MILIEU CO 2 SC .... 129 III.2.3. E TUDE DE LA SYNTHESE DE DEC EN PRESENCE D ’ AGENT DESHYDRATANT DANS LE REACTEUR ................................................................................................................................... 137 III.2.4. E TUDE DE LA SYNTHESE DE DEC A L ’ AIDE D ’ UN MONTAGE DE RECIRCULATION .... 137

II.1.S YNTHESE DE DEC EN PRESENCE DE CATALYSEURS HOMOGENES ............................... 211 II.2.S YNTHESE DE DEC EN PRESENCE DE CATALYSEURS HETEROGENES ........................... 212 II.3.S YNTHESE DE DEC A L ’ AIDE D ’ UN MONTAGE DE RECIRCULATION .............................. 216 II.4.S YNTHESE DE DEC A L ’ AIDE D ’ UN MONTAGE DE RECIRCULATION MUNI D ’ UNE POMPE A AIR COMPRIME ............................................................................................................................... 217 II.5.S YNTHESE DES CATALYSEURS SUPPORTES ..................................................................... 218 II.6.R EHYDRATATION DES CATALYSEURS ............................................................................. 219 II.7.S YNTHESE DES HYDROTALCITES ..................................................................................... 219 II.8.S YNTHESE DE DEC EN PRESENCE D ’ UNE BASE ET D ’ UN CO - REACTIF ........................... 220 II.8.1. S YNTHÈSE « ONE - POT » :........................................................................................... 220 II.8.2. S YNTHESE DU CARBONATE HYBRIDE ORGANIQUE - INORGANIQUE ............................ 221 II.8.3. S YNTHESE DE DEC A PARTIR DU CARBONATE MIXTE SYNTHETISE .......................... 222

I.

III.1.A NALYSE PAR SPECTROMETRIE INFRAROUGE ........................................................... 224 1 III.2.A NALYSE PAR SPECTROSCOPIE DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE ( H-RMN)  ....................................................................................................................................... 225 13 III.3.A NALYSE PAR SPECTROSCOPIE DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE DU C 13 ( C-RMN)...................................................................................................................................... 225 III.4.A NALYSE PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE .......................................... 226 III.5.A NALYSE ELEMENTAIRE (C,H,O,N) ......................................................................... 228 III.6.A NALYSE PAR SPECTROSCOPIE UV- VISIBLE .............................................................. 228 III.7.A NALYSE DE SURFACE BET......................................................................................... 228 III.8.A NALYSE PAR DIFFRACTION DE RAYONS X ................................................................ 228

ANALYSE DES RESULTATS ........................................................................................... 224

PARTIE EXPERIMENTALE.......................................................................................................... 208

SUBSTRATS ET REACTIFS ................................................................................................. 209

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES ..................................................................... 202

8

III.

II.

MODES OPERATOIRES DES SYNTHESES .................................................................. 211

Introduction

Introduction

De nos jours, le développement durable est un sujet que l’on aborde très fréquemment, que ce soit dans les discours politiques, dans la vie quotidienne ou encore dans nos activités de recherche. En effet, l’Homme se préoccupe de plus en plus de l’effet que peut avoir son mode de vie sur la planète. LaCommission Mondiale sur l’Environnement et le Développementremis en 1987 un rapport appelé Rapport Brundtland, dans lequel a été a défini le concept de développement durable. Selon cette commission, « le développement durable (ou soutenable) est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs ». Ce type de définition s’applique dans la vie de tous les jours, mais aussi, dans le domaine de la recherche, et plus particulièrement en chimie. En effet, les chercheurs ou industriels dans le domaine de la chimie ne doivent pas seulement répondre aux nécessités actuelles. L’adoption de REACH et l’essor médiatique du développement durable les poussent aujourd’hui à développer de nouvelles molécules et de nouvelles voies de synthèse ainsi que des procédés innovants même pour des molécules à faible valeur ajoutée. C’est dans ce cadre-là que, depuis une vingtaine d’années, de nombreux travaux de recherches se sont intéressés au développement de la technologie des fluides supercritiques, et notamment à l’utilisation du dioxyde de carbone au-delà de sa température et de sa pression critique. En effet, différentes raisons sont à l’origine de l’utilisation croissante du CO 2 supercritique. Tout d’abord, le CO 2 un gaz responsable de l’effet de serre et donc est largement disponible. Il permet de substituer un grand nombre de solvants en chimie organique grâce aux propriétés qu’il présente dans le domaine supercritique. Il peut également jouer le rôle de réactif et ainsi devenir une source de carbone pour la synthèse. Enfin, l’utilisation du CO 2  supercritique respecte de nombreuses règles énoncées dans les douze principes de la chimie verte. Les propriétés de solvant et de réactif du CO 2 supercritique ont amené le Laboratoire de Chimie Agro-industrielle à développer cette technologie dans le cadre de la synthèse de bio-produits à partir d’agromolécules dans l’objectif de proposer des alternatives au pétrole, de diminuer les émissions de gaz à effet de serre et de diversifier les débouchés agricoles. Le laboratoire s’est alors équipé, il y a 3 ans d’une nouvelle installation pour mettre en œuvre des réactions en milieu CO 2  supercritique. L’équipe de Lipochimie et Réactivité chimique des

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