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Prix de l'inventeur européen

Tue Johannessen, Ulrich Quaade, Claus Hviid Christensen et Jens Kehlet Nørskov (Danemark)

Lauréats du Prix de l'inventeur européen 2016

Lauréats Tue Johannessen (top visual)

Vidéo:

Catégorie : Petites et moyennes entreprises (PME)

Secteur : Chimie, écomobilité

Société : Amminex AS

Brevets : EP1728290, EP2316558 , EP2305979 , EP2241535

Invention : Stockage de l'ammoniac éliminant les NOx

Une équipe de chercheurs danois a mis au point une méthode de stockage de l'ammoniac en phase solide, par liaison avec un sel métallique compact. En plus de produire de l'hydrogène en toute sécurité pour les piles à combustibles et les voitures de l'avenir, cette molécule gazeuse riche en énergie s'intégrera dans des systèmes éliminant jusqu'à 99% des oxydes de mono-azote émis par les moteurs diesel.

Tue Johannessen (side visual)L'ammoniac est un Terminator capable du meilleur comme du pire. Libéré au compte-gouttes dans le système d'échappement d'un moteur diesel, il transforme les oxydes de mono-azote polluants (le NO et le NO2, couramment regroupés sous la formule NOx) en vapeur d'eau et en azote inoffensif. En raison toutefois de sa causticité et de sa toxicité, son stockage sous forme gazeuse, liquide, ou solide à très basse température, prend beaucoup de place ou revient cher.

Le Graal du stockage compact et peu coûteux restait insaisissable jusqu'à ce que des scientifiques danois sous l'égide de Johannessen et Quaade, ayant constaté que certains sels métalliques tels que le chlorure de strontium absorbaient l'ammoniac à l'instar d'une éponge, abordent le problème sous un angle inédit. Grâce à leur nouveau procédé, un cube de chlorure de strontium ne pesant pas plus de 100 grammes peut tenir dans le creux de la main et renfermer jusqu'à 50 grammes d'ammoniac en phase solide, soit l'équivalent de 60 litres d'ammoniac gazeux.

Impact sociétal

Johannessen, Quaade et leurs collègues parmi lesquels Claus Hviid Christensen, Jens Kehlet Nørskov et Rasmus Zink Sørensen, ont déclaré la guerre à la pollution de l'air. Leur dispositif de stockage en phase solide commercialisé sous la marque AdAmmine se prête à plusieurs applications, servant par exemple à emmagasiner de l'hydrogène pouvant faire office de carburant dans un moteur à combustion interne ou une pile à combustible électrique. Pour l'instant, il est le plus souvent mis en œuvre dans le but de neutraliser les NOx relâchés dans l'atmosphère par les moteurs diesel, et avec un taux de neutralisation pouvant atteindre 99%, il éclipse les technologies concurrentes.

L'invention de l'équipe danoise change la donne, car les absorbeurs-neutralisateurs actuels à base d'urée ne nettoient les gaz d'échappement qu'à partir de 200°C : pas de problème sur les longs trajets, les moteurs ayant alors le temps de chauffer, mais pour les déplacements en ville, la température voulue est rarement atteinte. La nouvelle technologie commence à neutraliser les NOx dans un laps de temps cinq fois moindre, et si elle devient la norme industrielle de purification des gaz d'échappement, l'air de nos villes et de nos banlieues verra sa salubrité monter d'un cran.

Impact économique

Il est malaisé de mettre un chiffre sur l'avantage financier qu'il y a à dépolluer l'air que nous respirons. En France, une commission d'enquête sénatoriale a estimé à environ 100 milliards d'euros par an le coût national - notamment sanitaire - de la pollution atmosphérique toutes origines confondues. En s'attaquant au smog causé par les moteurs diesel, les technologies de type AdAmmine feraient singulièrement baisser la facture de la pollution, vu que 44% des NOx rejetés le sont par les moyens de transport.

AdAmmine n'a pas tardé à faire des vagues sur le marché automobile puisque la société Amminex en est déjà à sa quatrième opération de financement. Avec ses 5,1 millions d'euros de capitaux propres et quelque 4,3 millions d'euros de revenus annuels réinvestis, la société danoise n'enregistre pas encore de bénéfice comptable, mais ce n'est pas l'ambition qui lui manque. Elle entend offrir une alternative aux systèmes AdBlue de dépollution des moteurs diesel, dont le nombre devrait tripler en Europe d'ici 2025.

  • Tue Johannessen (gallery 1)

    Tue Johannessen montrant un composant de l'invention

  • Tue Johannessen (gallery 2)

    Tue Johannessen et Ulrich Quaade

  • Tue Johannessen (gallery 3)

    Tue Johannessen et Ulrich Quaade observent un bloc d'AdAmmine pour le stockage compact de l'ammoniac

  • Tue Johannessen (gallery 4)

    Bloc d'AdAmmine contenant de l'ammoniac

  • Tue Johannessen (gallery 5)

    Cartouches contenant l'AdAmmine pour montage dans les véhicules

  • Tue Johannessen (gallery 6)

    Tue Johannessen and Ulrich Quaade


Mode de fonctionnement

L'équipe danoise n'a pas seulement mis au point des systèmes de nettoyage d'échappements pour équiper en série les moteurs diesel, elle a aussi développé le procédé de fabrication des mini-blocs de sels métalliques qui emmagasinent l'ammoniac.

Le procédé consiste à mettre en contact l'ammoniac à l'état liquide avec le chlorure de strontium ou un autre sel métallique, à pression et température contrôlée de sorte à permettre une absorption optimale. Les éléments du réseau cristallin du sel métallique s'élargissent et produisent une fine poudre au fur et à mesure de l'absorption de l'ammoniac. Le procédé Amminex breveté comprime le tout pour en faire un cube compact occupant un volume plusieurs fois inférieur mais renfermant toujours la même quantité d'ammoniac.

Malgré la compression, le sel d'ammine métallique restitue l'ammoniac à un rythme contrôlable, les premières molécules périphériques d'ammoniac à être "libérées" frayant des tunnels aux molécules situées plus en profondeur dans le cube.

Les inventeurs

Né le 14 novembre 1971, Tue Johannessen obtint son doctorat en génie chimique en 1998 de l'Université technique du Danemark (DTU), où il continua à enseigner. Son collègue Ulrigh Quaade - né le 27 mai 1969 et titulaire d'un doctorat en physique de l'université du Danemark du Sud depuis 1995 - était également professeur à la DTU lorsque les deux s’associèrent avec Christensen and Nørskov pour lancer un projet collectif de recherche et fonder la société Amminex Claus Hviid Christensen naquit le 31 décembre 1968 et obtint sa maîtrise en chimie à l'Université de Copenhague. Jens Kehlet Nørskov, né le 21 septembre 1952, est titulaire d'un doctorat en physique théorique de l'Université d'Aarhus (Danemark).

Le saviez-vous ?

Johannessen, Quaade et leurs collègues rendent hommage à l'ammoniac dans leurs produits et dans la raison sociale de leur société. Les ammines (complexes ammine métal) sont des composés de coordination constitués d'un métal et d'ammoniac. Hormis le stockage de l'ammoniac, les ammines ont d'autres applications, allant de la chimiothérapie (cisplatine) au traitement de la cellulose. Les finalistes du Prix de l'inventeur européen 2012 Farouk Tedjar et Jean-Claude Foudraz mirent à profit les liaisons chimiques de l'ammoniac dans leur méthode pour recycler les composants des accumulateurs ion-lithium et d'autres types de piles.

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