INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans le cadre de l’invention où une incorporation du CO 2 dans une composition bitumineuse est souhaitée, au lieu d’utiliser une bouteille d’air comprimé comme pour les tests de vieillissement, une bouteille de CO 2 pur (à 99%) a été utilisée et connectée au dispositif PAV. La base bitume, incorporant l’additif sélectionné, a été placée pendant 20 heures, à une température de 25°C ou de 120°C, sous une pression de 21.10 3 hPa (21 bar) de CO 2 , de manière à incorporer le CO 2 dans la composition de bitume. A l’issue de ces 20 heures, le dispositif a été, tout de suite, remis à pression atmosphérique et les coupelles ont été immédiatement retirées.
Mesure de la teneur en CO 2 dans le bitume
La teneur en CO 2 incorporée a été mesurée par pesée, avec une balance de précision (Balance Sartorius Practum 224-1S), les coupelles contenant le bitume avant et après incorporation du CO 2 par PAV (de l’anglais « Pressure Ageing Vessel »), comme détaillé ci-après, ont été pesées. Les mesures sont réalisées à 25 °C et sous pression atmosphérique (1013,25 hPa). Après PAV sous air, il n’y a aucune différence avant et après la PAV. Après PAV sous CO 2 , la différence de masse obtenue correspond donc à la masse de CO 2 incorporée dans le bitume.
Etude de stabilité du piégeage du CO 2
La stabilité du piégeage du CO 2 a été évaluée à l’issue de ces 20 heures de PAV, en maintenant la composition bitumineuse obtenue à température ambiante (25°C) et sous pression atmosphérique (1013,25 hPa). Les temps mentionnés, notamment de 5h et 24h correspondent au temps écoulé, après la fin de l’étape d’incorporation du CO 2 , et démarrent donc dès la sortie des compositions bitumineuses étudiées du dispositif PAV utilisé pour l’incorporation du CO 2 .
Evaluation des compositions bitumineuses
Les compositions bitumineuses ont été évaluées, après 24h de stockage à 25°C. Les évaluations suivantes ont été réalisées par : - la mesure de la pénétrabilité à l’aiguille à 25°C (abréviation : Pene), selon la norme EN 1426, les résultats étant exprimés en 1/10 mm, - la mesure de la température de ramollissement bille anneau (abréviation : TBA), selon la norme EN 1427, les résultats étant exprimés en °C, - La TBA et la pénétrabilité de la composition 8 et du bitume pur, après incorporation de CO 2 ont été mesurées, avant et après vieillissement.
1ère série d’essais : utilisation de différentes zéolithes et piégeage du CO 2 à 25°C
Le milieu réactionnel dans lequel le dioxyde de carbone est injecté peut être une dispersion de phosphogypse dans une solution alcaline, dont la concentration se situe typiquement entre 0,1 et 0,5 kg/L. La dispersion peut être préparée par agitation du phosphogypse dans la solution alcaline. Typiquement, l’agitation est réalisée au moyen d’un agitateur magnétique. L’agitation est typiquement maintenue jusqu’à stabilisation du pH, typiquement jusqu’à stabilisation du pH dans la gamme 8,5-9,5. La dispersion obtenue est alors homogène avec une concentration élevée d’ions calcium libres en solution.
Ainsi dans certains modes de réalisation, le procédé de la présente invention comprend les étapes suivantes :
(a) dispersion du phosphogypse dans une solution alcaline dont le pH varie de 7,5 à 9 ;
(b) injection de dioxyde de carbone dans la dispersion obtenue à l’étape (a) conduisant à la formation du carbonate de calcium.
La dispersion du phosphogypse dans la solution alcaline permet la libération des ions calcium en solution et favorise ainsi la réaction de carbonatation qui se produit lors de l’injection de dioxyde de carbone dans la dispersion obtenue à l’issue de l’étape a). En effet, dès l’injection du dioxyde de carbone dans la dispersion obtenue à l’issue de l’étape a), le dioxyde de carbone se transforme rapidement en ions carbonate (CO 3 2− ) qui réagissent avec les ions calcium (Ca 2+ ) pour former des carbonates de calcium (CaCO 3 ).
Dans certains modes de réalisation, des germes de carbonate de calcium peuvent être ajoutés à la dispersion obtenue à l’étape a). Dans d’autres modes de réalisation, le dioxyde de carbone est injecté dans le milieu réactionnel sans dispersion préalable, par exemple par agitation jusqu’à stabilisation du pH, typiquement jusqu’à stabilisation du pH dans la gamme 8,5-9,5, du phosphogypse dans la solution alcaline.
La solution alcaline, dont le pH varie de 7,5 à 9, est typiquement de l’eau de mer. Le terme « eau de mer » tel qu’utilisé ici désigne l’eau salée des mers et des océans de la Terre, c’est-à-dire une eau contenant des sels dissous. Dans le procédé de la présente invention, lorsque la solution alcaline est de l’eau de mer, l’eau de mer joue un triple rôle. Elle constitue d’une part la source de basicité du milieu réactionnel. Elle évite le recours à l’emploi de bases fortes qui peuvent être onéreuses et toxiques. D’autre part, elle évite l’ajout d’eau ionisée et ainsi évite une étape de déionisation et de mélange additionnel. Enfin, elle évite les étapes de réactions intermédiaires dans lesquelles le phosphogypse est transformé en un produit intermédiaire qui se carbonate pour donner des carbonates de calcium. L’eau de mer est particulièrement avantageuse car il s’agit d’une ressource abondante peu onéreuse.
L’injection du dioxyde de carbone dans le milieu réactionnel, en particulier dans la dispersion, peut être réalisée à un débit allant de 0,7 ou 0,8 à 1 ou 1,3 litres par minute. Avantageusement, le dioxyde de carbone présente une pureté supérieure à 99%.
Le milieu réactionnel, en particulier la dispersion, est typiquement agité, au moyen d’un agitateur magnétique ou d’un moyen d’agitation mécanique adapté pour un procédé industriel, durant l’injection de dioxyde de carbone. Ainsi, le procédé de la présente invention peut comprendre une étape d’agitation du milieu réactionnel, en particulier de la dispersion.
Lorsque l’ensemble du phosphogypse a réagi et donc la valeur de pH est stabilisée, le milieu réactionnel, en particulier la dispersion, est filtré(e) pour donner du carbonate de calcium sous forme solide et un filtrat aqueux. Ainsi, le procédé de la présente invention peut comprendre une étape de filtration du milieu réactionnel, en particulier de la dispersion, une étape de séchage, et une étape de collecte du carbonate de calcium solide filtré et séché.
Le procédé de la présente invention permet de préparer du carbonate de calcium avec un rendement allant de 45 à 65%. Le carbonate de calcium obtenu présente typiquement une pureté allant de 30% à 65%.
Le procédé de la présente invention présente l’avantage de permettre une transformation directe du phosphogypse en carbonate de calcium dans le milieu réactionnel grâce à une valeur de pH du milieu réactionnel adaptée à la libération des ions calcium en solution. Ainsi, le procédé de la présente invention ne requiert pas d’étapes additionnelles de transformation du phosphogypse en produit intermédiaire de carbonatation et ne nécessite pas de changement du milieu réactionnel. Par ailleurs, le procédé de la présente invention ne génère aucun déchet solide ou liquide et s’avère donc être respectueux de l’environnement.
Le procédé de la présente invention peut être tel qu’illustré à la . Dans un premier temps, le phosphogypse 1 et la solution alcaline 2 sont mis en contact. Du dioxyde de carbone 3 est ensuite injecté dans le milieu réactionnel comprenant le phosphogypse 1 et la solution alcaline 2. A l’issue de la réaction de carbonatation (lorsque le phosphogypse a réagi), du carbonate de calcium 4 et de l’eau 5 sont collectés.
Les réactions chimiques mises en œuvre dans le procédé de la présente invention sont telles que décrites ci-dessous.
Au contact de la solution alcaline, en particulier de l’eau de mer, le phosphogypse (CaSO 4 , 2H 2 0) libère les ions calcium (Ca 2+ ) selon l’équation (1) :
L’utilisation de l’eau de mer seule comme solution alcaline, sans ajout d’une source de basicité supplémentaire, permet de libérer des ions calcium en solution, en plus des ions sulfate SO 4 2- .
Le radical alkyle en tant que groupe R 16 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire et non cyclique. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R 16 , on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n-pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso-octyle, 2-éthyl-1-hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, isobornyle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R 16 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R 16 , on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R 16 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour le groupe R 16 . Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à l’atome de carbone de la fonction ester. Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, ou pentafluorobenzyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R 16 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
R 16 représente de préférence un radical alkyle, et de façon particulièrement préférée un radical méthyle ou t-butyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R 17a ou R 17b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R 18 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Le radical halogénoalkyle en tant que groupe R 18 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical halogénoalkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical halogénoalkyle peut comprendre de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical halogénoalkyle est avantageusement un groupe trifluorométhyle.
Le radical alkyle en tant que groupe R 19a ou R 19b peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire non cyclique. Le radical alkyle peut comprendre de 1 à 22 atomes de carbone, de préférence de 1 à 6 atomes de carbone, et de façon particulièrement préférée de 1 à 3 atomes de carbone. Un radical alkyle est avantageusement un groupe méthyle ou éthyle.
Lorsque les groupes R 19a et R 19b forment ensemble un radical alkyle, on obtient un cycle azoté dans lequel R 19a et R 19b forment ensemble un radical alkyle, en particulier comprenant 5 atomes de carbone (cycle pipéridine).
Selon un mode de réalisation particulier, le monomère de formule (II) est choisi parmi : * les monomères de type ester vinylique représentés par la formule (II-1) suivante :
dans laquelle R 1 5 est tel que défini dans l’invention, * les monomères de type α-oléfine représentés par la formule (II-2) suivante :
dans laquelle R 1 1 représente un atome d’hydrogène ou un radical alkyle tels que définis dans l’invention, et R 1 2 représente un radical alkyle ou un radical aryle éventuellement substitué tels que définis dans l’invention, * les monomères de type N-vinylique représentés par la formule (III-1) suivante :
dans laquelle R 1 3 et R 1 4 sont tels que définis dans l’invention, * les monomères de type acrylate et alkacrylate représentés par la formule (II-3) suivante :
La source d’alimentation de courant externe 11 délivre un courant de charge au véhicule. La source d’alimentation 11 peut être une prise domestique, station fixe domestique (appelée couramment « Wallbox » en anglais), une borne de recharge d’une station autoroutière prévue à cet effet, ou bien encore une borne de recharge mobile. Dans l’exemple décrit ci-après la source d’alimentation 11 est une borne de recharge apte à délivrer une tension alternative de type monophasée ou triphasée.
Le système de batterie de traction 3 est destiné à l’alimentation électrique de la machine de traction du véhicule. Il comporte des moyens de stockage d’énergie électrique 6. Dans le cadre de l’invention, la tension du système de batterie de traction 3 peut être de type 48V ou supérieure, de type 400 volts selon le mode de réalisation préférentielle (comprise entre 350 volts et 450 volts), de type 800 volts (comprise entre 700 volts et 900 volts), ou voire plus. Le système de batterie 3 assure la fourniture d’énergie électrique pour les besoins de la machine électrique de traction. La batterie électrique 6 comprend des éléments de stockage d’énergie comportant des cellules électrochimiques, par exemple de type Lithium-ion.
Le système de batterie 3 comprend également un calculateur de gestion 4 (désigné par l’acronyme BMS pour « Battery Management System » ou TBCU pour « Traction Battery Control Unit ») adapté pour superviser les paramètres spécifiques à la batterie 6 en coopération avec des capteurs de courant et tension, tels l’état de charge SOC (« State of Charge »), la tension de circuit ouvert OCV (« Open Circuit Voltage ») exprimée en Volt, le courant de charge exprimé en Ampère, l’état de santé SOH (« State of Health), la tension ou bien encore la température de la batterie.
En outre, des contacteurs haute tension 5 du système de batterie 3 assurent la déconnexion/connexion de la batterie 6 avec le circuit électrique de puissance du véhicule, le chargeur 9, le boitier de prise 7, la machine électrique de traction, un compresseur de climatisation et un système de chauffage d’un circuit d’eau du véhicule. Les contacteurs haute tension 5 sont des commutateurs de puissance pilotables en ouverture et fermeture par le calculateur 4 du système de batterie 3 pour la connecter et l’isoler des autres systèmes électriques du véhicule.
Le chargeur 9 a pour fonction de gérer la communication entre les différentes bornes de recharge et de surveiller et de contrôler la recharge électrique sur borne. Le chargeur 9 comporte également un module de conversion électrique de type alternatif/continu AC/DC et un autre module de type continu/continu DC/DC. Dans les situations de recharge sur borne, il réalise la conversion d’une tension alternative vers une tension continue, notamment lors de recharge en mode 2 ou mode 3 dans lesquels il est nécessaire de convertir une tension alternative en 220V de type monophasée ou triphasée (ou 110V selon le standard électrique de la région) vers une tension continue compatible du système de batterie. En outre, dans le cadre des recharges dites rapides ou de mode 4, le courant de charge est délivré directement par la borne 11 à la batterie, c’est-à-dire sans conversion de tension. En situation de roulage, une autre fonction du chargeur est la conversion DC/DC entre la batterie de traction et les systèmes embarqués du véhicule, par exemple le réseau de bord et la batterie basse tension en 12V (dite batterie de servitude).
En outre, le véhicule comporte une unité de commande 2 jouant le rôle de superviseur des calculateurs du véhicule, désigné par l’acronyme EVCU pour « Electronic Vehicule Control Unit ». Dans cet exemple, l’unité de commande 2 supervise notamment la machine électrique de traction, le système de batterie de traction 3 et le chargeur 9. L’unité de commande 2 est un calculateur dont une fonction est de centraliser les données collectées du véhicule et de les retransmettre à d’autres calculateurs du véhicule à travers un bus de communication de données 12, par exemple de type CAN.
En , on a représenté un schéma du système électrique du véhicule pour l’opération de la recharge du système de batterie 3. Le système électrique comporte le chargeur 9, la borne de recharge externe 11, la machine électrique de traction 20, un compresseur électrique de climatisation du véhicule 30 et un système de chauffage électrique d’un circuit d’eau 40. Ces systèmes sont connectés électriquement et forment un réseau haute tension. La est un schéma simplifié et non limitatif. D’autres systèmes et éléments électriques, non représentés sur la , peuvent être inclus, comme par exemple un circuit d’équipement, des commutateurs ou bien encore des fusibles.
Le système de batterie 3 comporte les cellules électrochimiques 6 de stockage d’énergie et des commutateurs haute tension, indiqués plus en détail par les références K1, K2, K3 et K4, permettant de connecter et d’isoler sélectivement la batterie avec les autres systèmes. La batterie de traction 6 présente une tension Vbat à ses bornes. La batterie de traction 6 peut être connectée électriquement directement à la station de recharge 11, en tension continue pour une charge en mode 4, lorsque les commutateurs K4 et K3 sont fermés. Les commutateurs K1 et K2 permettent de connecter et d’isoler électriquement la batterie 6 au réseau haute tension continu, comprenant le chargeur 9, la machine électrique de traction 20, le compresseur 30 et le système de chauffage électrique 40.
Plus précisément, le chargeur 9 reçoit en entrée une tension alternative V0 délivrant un courant de recharge alternatif fourni par la borne externe 11. La tension en entrée est une tension de type monophasée ou triphasée. Le chargeur 9 comporte le module de conversion 91 de tension de type AC/DC, un moyen de mesure (capteur de tension) de la tension V1 en sortie du module de conversion 91 et une unité de commande 92.
Dans ce mode de réalisation préférentielle, le module de conversion AC/DC 91 est une unité comportant plusieurs transistors MOSFET pilotés par l’unité de commande 92. Ces transistors sont agencés et pilotés par un programme d’ordonnancement d’état d’ouverture et fermeture pour convertir la tension alternative en entrée V0 (monophasée ou triphasée) en une tension de charge continue V1. La fréquence de commutation du programme d’ordonnancement est pilotée en fonction de la mesure de la fréquence du courant de charge délivré par la borne 11. Ce pilotage assure un rendement de conversion AC/DC optimal. Le type de module de conversion AC/DC 91 pour la recharge électrique n’est aucunement limitatif du procédé de protection du chargeur.
Le procédé de protection selon l’invention vise à s’assurer que la tension V1 n’excède pas un niveau de tension, pendant une recharge électrique de la batterie sur une borne de recharge, pouvant provoquer un endommagement de la batterie de traction 3, de la machine électrique 20, du compresseur 30 et du système de chauffage 40.
Pour la mise en œuvre du procédé de protection selon l’invention, l’unité de commande 92 comporte un moyen d’enregistrement d’un seuil prédéterminé SV de détection d’une surtension et d’un seuil de durée SD d’une surtension, un moyen de détection du branchement et débranchement d’un câble de recharge au boitier de prise de recharge du véhicule, un moyen de génération d’un signal d’une anomalie de surtension sous la forme d’un code d’anomalie et des moyens de communication de données avec le superviseur EVCU. Les valeurs des seuils SV et SD sont fixes et enregistrées en mémoire de l’unité de commande en conception du véhicule.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R 1 3 et/ou R 1 4 , on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n-pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso-octyle, 2-éthyl-1-hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R 1 3 et/ou R 1 4 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R 1 3 et/ou R 1 4 , on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.
Le radical alkyle-aryle éventuellement substitué en tant que groupe R 1 3 et/ou R 1 4 est un radical comprenant au moins un radical alkyle et au moins un radical aryle éventuellement substitué qui sont liés directement par une liaison covalente carbone (du radical aryle éventuellement substitué)-carbone (du radical alkyle), les radicaux aryle éventuellement substitué et alkyle étant tels que définis précédemment pour les groupes R 1 3 et R 1 4 . Le radical alkyle est directement relié via un atome de carbone à l’atome d’azote de la formule (III) pour R 1 3 et à la fonction carboxyle de la formule (III) pour R 1 4 . Un radical alkyle-aryle éventuellement substitué est avantageusement un radical benzyle, ou pentafluorobenzyle.
Lorsque R 1 3 et R 1 4 , conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné, celui-ci peut notamment être un cycle pyrrolidone, pipéridone, ou caprolactame.
Selon une forme de réalisation préférée de l’invention, R 13 et R 14 , identiques ou différents, représentent un atome d’hydrogène, un radical alkyle, ou bien R 13 et R 14 conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, forment un cycle hétérocarboné comprenant de 4 à 7 atomes de carbone (en incluant l’atome de carbone portant l’atome d’oxygène).
Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, R 1 3 et R 1 4 sont identiques et représentent un radical méthyle ou bien forment, conjointement avec les atomes d’azote et de carbone du groupe de formule (III) auquel ils sont liés, un cycle pyrrolidone ou caprolactame.
Groupe -OC(O)R 1 5
Le radical alkyle en tant que groupe R 1 5 peut être linéaire ou ramifié, cyclique ou non cyclique. Le radical alkyle est de préférence linéaire et non cyclique. Le radical alkyle peut comporter de 1 à 22 atomes de carbone, et de préférence de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radicaux alkyle en tant que groupe R 1 5 , on peut mentionner les radicaux méthyle, éthyle, iso-propyle, n-butyle, 2-butyle, iso-butyle, tert-butyle, n-pentyle, iso-pentyle, néo-pentyle, tert-pentyle, 2-méthylbutyle, hexyle, n-octyle, iso-octyle, 2-éthyl-1-hexyle, 2,2,4-triméthylpentyle, nonyle, néo-décanyle, décyle, dodécyle, octadécyle, béhényle, cyclohexylméthyle, adamantyle, et cyclohexyle.
Le radical aryle en tant que groupe R 1 5 peut être un groupement hydrocarboné aromatique monocyclique ou polycyclique, éventuellement substitué par un radical alkyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un radical alcoxyle comprenant de 1 à 5 atomes de carbone.
À titre d’exemples de radical aryle en tant que groupe R 1 5 , on peut en particulier citer les radicaux phényle, trityle, naphtalényle, anthracényle, et pyrényle. Parmi de tels radicaux, le radical phényle est particulièrement préféré.