Valorisation du CO2 en polyester : mise à l'échelle du procédé et modélisation

L'industrie textile contribue à 10 % des émissions mondiales de carbone, dominées par des procédés à base de pétrole. Cette thèse examine un procédé innovant en trois étapes pour convertir le CO₂ capturé en éthylène glycol (EG), un monomère clé du polyester. Le manuscrit traite des défis liés à l'industrialisation de cette technologie à travers un cadre de modélisation axé sur la thermodynamique, la cinétique des réactions et l'intégration des procédés. Une méthodologie thermodynamique est développée pour prédire les équilibres vapeur-liquide (VLE) dans un système multiphasique sous haute pression et haute température. L'intégration de données expérimentales de solubilité issues de réacteurs de laboratoire dans les simulations ASPEN Plus affine les prévisions de comportement de phase. Ensuite, un modèle cinétique relie les équilibres aux données des réacteurs afin de quantifier l'évolution des vitesses de réaction. L'isolation des différentes réactions permet d'identifier un seuil critique de conversion de l'éthanol de 40 %, où l'accumulation d'eau favorise la formation de CO₂ tout en inhibant l'activité catalytique de la voie principale. Une optimisation supplémentaire mène à un cas de base intégrant bilans massiques et énergétiques, stratégies de recyclage et scénarios de sensibilité pour construire le schéma global du procédé. L'analyse technico-économique montre que les coûts des équipements, de l'instrumentation et de l'électricité représentent 75 % des 11 millions d'euros du projet, avec des études de sensibilité évaluant l'impact des conditions d'exploitation sur les coûts et la faisabilité. Les résultats démontrent la faisabilité de la production d'EG dérivé du CO₂ tout en identifiant des pistes d'optimisation futures.