Étude des processus d’adsorption de mélanges gazeux sur des adsorbants fortement microporeux dans le contexte de la production de biométhane

– Luis Fernando Gomez a soutenu sa thèse de doctorat en sciences de l’énergie des matériaux –

Le blogue d’information En Tête de l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR) présente le résumé de thèse de doctorat en sciences de l’énergie des matériaux de M. Luis Fernando Gomez, intitulée «Étude des processus d’adsorption de mélanges gazeux sur des adsorbants fortement microporeux dans le contexte de la production de biométhane».

De gauche à droite: Jinshen Xiao, Ph. D. (Wuhan University of Technology), Jacques Goyette, Ph. D. (UQTR), Pierre Bénard, Ph. D. (UQTR), Luis Fernando Gomez, étudiant, Richard Chahine, Ph. D. (UQTR), et Jacques Huot, Ph. D. (UQTR). (Photo Annie Brien)

La thématique de cette thèse est centrée sur l’adsorption multicomposante des composés métallo-organiques (MOF) en cinétique et en thermodynamique afin d’évaluer leur performance dans des applications de séparation et de purification de gaz dans un milieu microporeux par l’entremise de modèles et de mesures directes d’adsorption multicomposante.

En premier lieu, nous avons effectué une étude comparative du MOF Cu-BTC et du charbon activé Maxsorb à l’aide de différents modèles des isothermes d’adsorption multicomposantes. Nous avons étudié des mélanges représentatifs de la composition du biogaz. La prédiction des isothermes d’adsorption pour les mélanges a été faite à l’aide de deux modèles: le modèle de Langmuir étendu (ELM) et le modèle de Doong-Yang (DYM).

En deuxième lieu, nous avons étudié les propriétés d’adsorption d’un second MOF, le MIL-53, et simulé les processus de transfert de matière et de chaleur à l’aide de Comsol Multiphysics 4.4 dans une colonne d’adsorption fixe. Ce modèle nous a permis d’analyser l’effet de propriétés physiques et thermodynamiques.

Finalement, des mesures expérimentales des isothermes d’adsorption binaires d’un mélange CO₂/CH₄ selon différentes concentrations à température ambiante ont été effectuées sur le MOF,  IRMOF-1, en utilisant une technique innovatrice: la technique de l’échange d’ion (IET). Cette méthode permet la mesure simultanée des isothermes binaires, des coefficients de diffusion, de la sélectivité et de la chaleur isostérique d’adsorption.

Jury d’évaluation

M. Pierre Bénard, Ph. D., directeur de recherche
Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières

M. Richard Chahine, Ph. D., codirecteur de recherche
Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières

M. Jacques Goyette, Ph. D., président du jury
Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières

M. Jacques Huot, Ph. D., évaluateur interne
Professeur, Université du Québec à Trois-Rivières

M. Jinshen Xiao, Ph. D., évaluateur interne
Professeur, Wuhan University of Technology