Polluants atmosphériques

Le CO est un gaz incolore et inodore composé d'un atome de carbone lié à un atome d'oxygène.  Son émission dans l'atmosphère est le résultat de la combustion incomplète des combustibles par des sources de production d'énergie, telles que les turbines à gaz, les moteurs diesel stationnaires et les moteurs à gaz stationnaires. Le CO peut également être un sous-produit de la fabrication de produits chimiques, de la transformation agroalimentaires et de nombreuses autres applications. Une fois dans l'atmosphère, le CO peut avoir des effets nocifs sur la santé car il réduit l'apport d'oxygène aux organes et aux tissus de l'organisme et peut même causer la mort lorsque sa concentration est élevé.  En conséquence, de nombreux pays et gouvernements locaux ont instauré des normes d'émissions strictes qui réglementent le CO, telles que les normes nationales de qualité de l'air ambiant de l'EPA (Agence américaine de protection de l’environnement) pour le CO. 

Pour permettre à nos clients de respecter ces normes d'émissions de CO, Johnson Matthey a développé plusieurs technologies catalytiques avancées, telles que nos catalyseurs d'oxydation (2 voies) et nos catalyseurs à trois voies, qui convertissent le CO en dioxyde de carbone inerte.  Ces technologies catalytiques peuvent également être jumelées à des solutions de systèmes telles que nos convertisseurs catalytiques Modulex™ et DualOx™.

L’oxyde d’azote est en fait composé de deux oxydes d'azote : l'oxyde nitrique (NO) et le dioxyde d'azote (NO₂). L'oxyde nitrique consiste en un atome d'azote lié à un atome d'oxygène, tandis que le dioxyde d'azote possède un atome d'azote lié à deux atomes d'oxygène. L’oxyde d’azote se forme à partir de l'azote présent dans l'air lors de la combustion à haute température dans l'excès d'oxygène. Les deux espèces existent en équilibre. La formation d’oxyde d’azote est favorisée à haute température, tandis que la formation de NO₂ est favorisée à basse température. Les sources d’oxyde d’azote comprennent notamment les moteurs diesel stationnaires et les moteurs à gaz stationnaires pour la production d'électricité, le charbon et les turbines à gaz pour les services d'électricité, ainsi que d'autres sources industrielles, commerciales et résidentielles qui brûlent des combustibles.

Les oxydes d'azote ont plusieurs effets néfastes sur le corps humain, tels que l'inflammation du système respiratoire. De plus, ils contribuent à la formation de l'ozone troposphérique qui cause également des problèmes de santé.  C'est pour cela que les émissions d’oxyde d’azote provenant des sources de combustion sont réglementées par plusieurs gouvernements locaux et nationaux à travers le monde. L'une des technologies les plus efficaces pour réduire les émissions d’oxyde d’azote est la réduction catalytique sélective (RCS) d’oxyde d’azote avec de l'ammoniac. Johnson Matthey fournit des systèmes RCS ainsi que des catalyseurs RCS en nid d'abeilles SINOx® et des catalyseurs RCS à plaques qui éliminent presque complètement les émissions d’oxyde d’azote provenant des sources industrielles et de la production d'énergie.  

L'oxyde nitreux, communément appelé gaz hilarant, se compose de deux atomes d'azote liés à un atome d'oxygène dans une configuration linéaire. À température ambiante, c'est un gaz incolore et inodore qui est un oxydant puissant. Il est émis dans l'atmosphère par des procédés industriels, de production d'énergie et agricoles. Les sources courantes de N₂O comprennent la fabrication d'acide nitrique, la combustion de carburants dans les moteurs diesel stationnaires et les moteurs à gaz stationnaires, et l'application d'engrais. 

Bien que l’oxyde nitreux soit considéré comme non toxique, il s’agit d’un gaz à effet de serre (GES) très puissant avec un potentiel de réchauffement global (PRG) de 298 (100 ans) comparé à une valeur PRG de 1 pour le dioxyde de carbone [1]. En conséquence, les émissions de N₂O doivent être limitées afin de ralentir les effets du réchauffement climatique. Certaines règlementations sont déjà en place dans ce but, comme les Règlementations de l'EPA sur les émissions de gaz à effet de serre des voitures et des camions [2]. D'autres réglementations qui affecteront à la fois les sources d'émissions mobiles et stationnaires devraient suivre dans les années à venir.

Bien que le N₂O puisse être créé par des catalyseurs de contrôle des émissions fonctionnant dans des conditions spécifiques, Johnson Matthey a passé plusieurs années à développer des formulations de catalyseurs avancés de contrôle des émissions qui minimisent la quantité de N₂O produite.  Par exemple, nos catalyseurs à glissement d’ammoniac (CGA) avancés fonctionnant sur une large plage de températures montrent très peu de formation de N₂O. La technologie CGA a été incorporée dans bon nombre de nos conceptions de système RCS avancées pour des applications telles que les moteurs diesel stationnaires et les moteurs à gaz stationnaires.

[1]  Site EPA - https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhouse-gases
[2]  Site EPA - https://www.epa.gov/regulations-emissions-vehicles-and-engines/regulations-greenhouse-gas-emissions-passenger-cars-and

La dioxine est en fait un terme général utilisé pour décrire un groupe important de composés hydrocarbonés aromatiques (contenant des anneaux) qui sont connus pour être des polluants environnementaux. Les dioxines sont des polluants organiques persistants car ils mettent beaucoup de temps à se décomposer dans l'environnement. Par conséquent, ils s’accumulent dans la chaîne alimentaire. Les dioxines se forment comme des sous-produits dans des procédés industriels qui comprennent du chlore, tels que la fabrication de produits chimiques, de pesticides, de plastiques en PVC et de produits en papier.  Une autre source très répandue de dioxines est la combustion des déchets municipaux dans les installations d'incinération des déchets.  Les dioxines sont hautement toxiques et cancérigènes, et affectent de nombreuses parties du corps humain, y compris le système reproducteur et le système immunitaire. 

De nombreux gouvernements locaux et nationaux ont déjà mis en place des réglementations afin de limiter les émissions de dioxines provenant d'installations telles que les incinérateurs de déchets. Les catalyseurs RCS en nid d'abeilles et à plaques de Johnson Matthey qui sont installés dans les installations d'incinération des déchets pour réduire les émissions d’oxyde d’azote réduisent également les dioxines de manière significative.  Johnson Matthey fournit également un catalyseur à granulés d'oxyde mélangé, spécialement formulé pour réduire les dioxines et autres hydrocarbures chlorés provenant de flux de gaz d'échappement industriels.

Le formaldéhyde est un gaz incolore et soluble dans l'eau composé d’un atome de carbone lié à deux atomes d'hydrogène et à un atome d'oxygène.  Étant donné qu'il est l'un des produits chimiques commerciaux les plus utilisés, le CH₂O est souvent considéré séparément des autres composés organiques volatils (COV). Le CH₂O est utilisé dans la fabrication de résines et d'une grande variété de produits chimiques, comme liant pour les matériaux de construction et comme conservateur. La majorité des émissions de CH₂O provient de la production du CH₂O lui-même et des procédés de fabrication de produits chimiques pour lesquels le CH₂O est une matière première. Le CH₂O est également émis comme un sous-produit provenant des raffineries et des procédés de combustion. C'est une substance cancérigène connue qui provoque l’irritation de la peau, des yeux, du nez et de la gorge. 

Une façon d'éliminer le CH₂O est de l'oxyder en dioxyde de carbone et en eau en utilisant un catalyseur d'oxydation. Johnson Matthey dispose de plusieurs produits avancés pour catalyseur d'oxyde mélangé, tels que nos catalyseurs à oxydes mélangés, disponibles sous forme de granulés ou de nids d'abeilles, et nos catalyseurs d'oxydation à base de métaux précieux qui sont utilisés pour traiter les émissions de CH₂O provenant des moteurs à gaz stationnaires.

Le mercure est un élément naturel présent dans l'air, l'eau et le sol. C'est l'un des deux seuls métaux liquides à température ambiante.  Le mercure est également l'un des éléments les plus volatils de tous les éléments lourds, ce qui signifie qu’il peut facilement se vaporiser et être émis dans l'atmosphère.  Il existe plusieurs sources humaines d'émissions de mercure, telles que l’extraction d’or industrielle à petite échelle, la fabrication du ciment et les centrales électriques alimentées au charbon.

Étant donné que le mercure est tellement volatil, il finit par se déposer dans l'eau ou sur la terre où les micro-organismes peuvent le transformer en méthylmercure, une forme hautement toxique qui s'accumule dans les animaux, en particulier les poissons.  Ces animaux sont ensuite mangés par les humains qui les exposent aux effets du méthylmercure, ce qui nuit au cerveau, aux reins, aux poumons et au système immunitaire. Des organes de réglementation ont commencé à limiter la quantité de mercure émise dans l'air qui provient de ces sources. Des législations, telles que MATS (Mercury Air Toxicity Standards) aux États-Unis et BREF (document de référence sur les meilleures techniques disponibles) en Europe, ont fixé des limites pour les émissions de mercure provenant des centrales alimentées au charbon. 

Johnson Matthey dispose de plusieurs solutions pour aider les services publics à réduire leurs émissions de mercure, comme notre catalyseur RCS pour l'oxydation du mercure. En outre, Johnson Matthey offre une évaluation complète des performances d'oxydation du mercure du catalyseur dans le cadre de nos services standard d'évaluation de catalyseurs et d'échantillonnage. 

Le méthane, un gaz incolore et inodore, est l'hydrocarbure le plus léger et le plus stable. Il se compose d'un atome de carbone lié à quatre atomes d'oxygène et constitue le composant principal du gaz naturel. Les émissions de méthane sont le résultat de nombreuses activités humaines, telles que les procédés agricoles et industriels.  Ces procédés industriels comprennent le reformage du méthane à la vapeur, l'extraction du charbon, l'exploration pétrolière et gazière et la combustion incomplète de combustibles qui alimentent les turbines à gaz et les moteurs à gaz stationnaires.

Bien que le méthane soit non toxique, il est extrêmement inflammable et peut provoquer des explosions lorsqu'il est mélangé à l'air. C'est également un gaz asphyxiant qui déplace l'air dans les espaces confinés. Cependant, la plus grande préoccupation est le potentiel du méthane d'augmenter le réchauffement climatique car il a un potentiel de réchauffement global 25 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone sur une période de 100 ans. 

Le méthane peut être oxydé catalytiquement en dioxyde de carbone et en eau.  Johnson Matthey possède plusieurs technologies permettant de réduire les émissions de méthane, telles que notre système catalytique VAM (Ventilation Air Methane) pour les mines de charbon actives et abandonnées. Parmi les autres technologies JM pour la réduction du méthane, il existe les catalyseurs d'oxydation (2 voies) pour turbines à gaz et moteurs à gaz stationnaires à combustion pauvre, et les catalyseurs à trois voies (CTV) pour moteurs stationnaires à combustion riche. 

L'ammoniac est un gaz incolore et a une odeur âcre.  Il se compose d'un atome d'azote lié à trois atomes d'hydrogène.  Il se produit dans la nature à partir de matières organiques en décomposition et de petites sources artificielles, telles que les engrais, l'élimination des déchets et les procédés industriels.  L'ammoniac est extrêmement toxique. Il est irritant pour les yeux, le nez, la gorge et les voies respiratoires et peut entraîner la mort s'il est inhalé en fortes concentrations. 

Les émissions d'ammoniac sont réglementées pour presque toutes les applications et sont limitées par toutes les technologies de contrôle des émissions. L'ammoniac est utilisé comme réducteur dans la réduction catalytique sélective (RCS) de l’oxyde d’azote. Les systèmes RCS de Johnson Matthey utilisent des stratégies de contrôle de dosage pour s'assurer que la quantité précise d'ammoniac (ou d'urée, qui se décompose en ammoniac) est livrée au catalyseur RCS en nid d'abeille ou au catalyseur RCS à plaques, minimisant ainsi les émissions d'ammoniac dans l'atmosphère. Les catalyseurs à glissement d’ammoniac (CGA) sont souvent jumelés à des catalyseurs RCS lorsque les exigences de conversion d’oxyde d’azote et les limites d'émission d'ammoniac sont exceptionnellement strictes.