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National audience; La communauté internationale a reconnu la nécessité de maintenir le réchauffement au-dessous de 2°C par rapport à l’ère préindustrielle afin d’éviter une évolution dangereuse du climat. Pour ce faire, il faudra réduire de manière considérable les émissions mondiales de CO2 et autres gaz à effet de serre (GES) au cours des prochaines décennies. Le CSC (captage et stockage du carbone) est l’une des technologies susceptibles de contribuer à la réalisation de cet objectif. Cette technologie s’appuie sur le captage sélectif du CO2 dans les effluents industriel, son transport et sa valorisation ou son stockage dans des lieux sécurisés. Pour chaque étape du procédé, il est nécessaire de connaître les différentes propriétés physicochimiques des fluides mis en jeu, telles que les équilibres de phases, les constantes d’équilibre des réactions, ou le coût énergique du procédé. Dans l’étape de captage, le CO2 est absorbé sélectivement dans une solution aqueuse d’amine, puis séparer pour être compressé. Il est donc nécessaire de connaitre parfaitement le comportement thermique des solutions aqueuses d’amine, avec ou sans CO2. Dans ce projet, nous proposons de nous intéresser aux équilibres solide-liquide des systèmes {amine – eau}. L’étude portera sur la détermination des températures et enthalpies de fusion et de cristallisation de différentes amines pures et en solution aqueuse. Les amines sélectionnées sont des alcanolamines couramment étudiées pour la dissolution du CO2, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diethanolamine (DEA) et l’aminomethylpropanol (AMP). Après une présentation de la technique employée nous comparerons les diagrammes de phase obtenus pour les différentes amines.

The prediction of interfacial tension of fluids is critical for many industrial applications. Advances in molecular simulation, and the recent evolution of supercomputing calculations allow for some years to predict the values of interfacial tension for complex systems. A work involving liquid / vapor equilibrium of pure compounds SO2, O2, N2 and Ar show that the models used can impact the quality of the prediction. Simulations of acid gas / alkane equilibrium such CO2 / n-butane, CO2 / n-decane or H2S / n-pentane were then performed. They have demonstrated the performance of methods of Monte Carlo simulations for the reproduction of interfacial tensions for such system. The study of ternary systems H2O / N2+CH4 and H2O / CO2+H2S has also shown that using molecular dynamics could help the equilibration of the simulated systems. The study of liquid / vapor equilibrias of sodium chloride brines show that certain non-polarizable models perform very well to predict the changes in the interfacial tension with the molarity of salt. The core-shell polarizable models based on the Drude oscillator model chosen did not allow to predict brines densities and the interfacial tensions. Finally, the study of water / alkane equilibria in the presence of salt or methanol showed that the molecular dynamics methods allow to predict quantitatively interfacial tension values for this kinds of interfaces. The effect of alcohol lowering the interfacial tension has been observed : this small surfactant populate the interfacial region at weak concentration., La prédiction de valeurs de tension interfaciale des fluides est capitale dans de nombreuses applications industrielles. Les techniques de simulation moléculaire et l’évolution rapide des moyens de calcul intensif permettent depuis quelques années de prédire des valeurs de tension interfaciale pour des systèmes complexes. Des travaux concernant des équilibres liquide / vapeur des corps purs SO2, O2, N2 et Ar montrent que les modèles choisi pour chaque molécule peuvent influencer la qualité des prédictions de tension interfaciale. Des simulations d’équilibres gaz acide / alcane de type CO2 / n-butane, CO2 / n-décane et H2S / n-pentane ont ensuite été réalisées. Elles ont mis en évidence l’efficacité des méthodes de simulation de type Monte Carlo pour la prédiction des tensions interfaciales pour de tels systèmes. L’étude de systèmes ternaires H2O / N2+CH4 et H2O / CO2+H2S a par ailleurs montré que le recourt à la dynamique moléculaire pouvait faciliter l’équilibration des systèmes simulés, rendant plus efficace la prédiction des tensions interfaciales. L’étude d’équilibres liquide / vapeur de saumures de chlorure de sodium a permis de mettre en évidence l’efficacité de certains potentiels non-polarisables pour la prédiction de l’évolution de la tension interfaciale avec la molarité de sel. Les modèles polarisables de type core-shell choisis ne permettent de prédire ni les masses volumiques, ni les tensions interfaciales. Enfin, l’étude d’équilibres eau / alcane en présence de sel ou de méthanol a montré que les méthodes de dynamique moléculaire permettaient de prédire quantitativement des valeurs de tension interfaciale pour ce type d’interface. L’effet de l’alcool abaissant la tension interfaciale a bien été observé, tout comme son placement préférentiel à l’interface.

International audience; Molecular simulations using polarizable and nonpolarizable models for water and ions are carried out to predict the dependence of the surface tension on salt concentration. The polarizable water and ion models are based on the classical Drude oscillators. The temperature dependence of the surface tension of water is examined for the different water models. The dependence of salt densities on salt concentration is investigated through the nonpolarizable and polarizable models. Lastly, the reproduction of the surface tension of salt solution over a large range of concentration is analyzed through a number of combinations between ions and water force fields. The structure of the interface is then discussed as a function of the polarization effects. We establish here the inability of the polarizable force fields based on the classical Drude oscillators to reproduce the salt concentration dependence of surface tension of NaCl aqueous solutions.