Plasmas pour l'environnement

Les plasmas atmosphériques présentent souvent une structure filamentaire, caractérisée par des canaux ionisés se propageant sur quelques millimètres en nanosecondes. Les "plasma jets", décharges dans des gaz nobles comme l’hélium, sont des outils privilégiés pour étudier ces phénomènes. Au LPP, des diagnostics temporellement résolus et des simulations fluides sont développés pour analyser l’interaction entre ces jets et les surfaces, notamment liquides, afin de comprendre les mécanismes d’ionisation et les transferts d’énergie associés.

Le couplage entre plasmas froids et catalyseurs poreux constitue une approche prometteuse pour la dépollution de l’air et le traitement des effluents gazeux. L’objectif est d’optimiser la génération de filaments plasma et leur réactivité chimique en fonction des polluants ciblés. Le LPP étudie les interactions physiques et chimiques entre les filaments et les matériaux catalytiques, afin d’améliorer l’efficacité des procédés de conversion et de réduction des émissions nocives.

Face au défi climatique, la conversion du dioxyde de carbone en molécules à plus haute valeur énergétique est une voie de recherche majeure. Les plasmas froids, alimentés par des énergies renouvelables, permettent l’activation sélective du CO₂, notamment via l’excitation vibrationnelle favorisée par l’énergie moyenne des électrons. Le LPP travaille à l’optimisation de ces processus pour maximiser le rendement énergétique des réactions chimiques induites, contribuant ainsi au développement de solutions de stockage chimique de l’énergie.

Les plasmas générés directement dans l’eau, entre deux électrodes immergées, produisent des filaments arborescents capables de dissocier les molécules d’eau et de générer des radicaux réactifs. Ces espèces chimiques peuvent dégrader efficacement les polluants organiques et toxiques présents dans les liquides. Le LPP développe des diagnostics d’imagerie rapide pour observer la dynamique de ces décharges et comprendre les mécanismes de propagation du plasma en milieu liquide dense.

Les microplasmas, apparus dans les années 1990, permettent la génération de plasmas à moyenne et haute pression avec des tensions de claquage faibles. Au LPP, l’étude des micro-décharges de type "micro-hollow cathode" (MHC) est menée à l’aide de structures en sandwich molybdène-alumine-molybdène, percées de micro-orifices. Les décharges sont caractérisées par des méthodes électriques, spectroscopiques et d’imagerie, complétées par des modélisations 1D pour analyser la distribution des espèces actives.