Thèses

Jeudi 26 Septembre 2019 à 14h00.

Quantification et marquage des produits chimiques dans industrie pétrolière par fluorescence résolue en temps des ions lanthanides

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L’application de la photoluminescence suscite un intérêt croissant de la part des chercheurs et ceci dans de nombreux domaines.
Dans notre cas, différents complexes à base de lanthanide seront détectés par une méthode spectrophotométrique avancée, la fluorescence résolue en temps. Ces derniers peuvent être ainsi détectés même à l’état de traces au sein des milieux complexes tels que ceux rencontrés dans l’industrie pétrolière (saumures, traces de pétrole, éléments solides en suspension, etc.). L'utilisation de la détection de fluorescence résolue en temps combinée à des complexes de lanthanides a été démontrée comme une stratégie simple et efficace pour éliminer la fluorescence de fond des matrices présentes dans le milieu étudié et fournir un rapport signal sur bruit élevé.
Le sujet de cette thèse consiste à répondre avec les outils précédents à différentes problématiques existant au sein de l’industrie pétrolière, de l’extraction du pétrole au processus de marquage de différents produits raffinés à des fins commerciales.
Dans la première partie du manuscrit seront décrits différents protocoles capables d’extraire de l’information de différents additifs chimiques employés sur les champs pétrolifères lors de l’extraction de pétrole et de gaz. Les additifs en question peuvent être des inhibiteurs de dépôts minéraux, des inhibiteurs de corrosion, des polymères viscoélastiques, dans différentes eaux de synthèse et de production issues de différentes plateformes. 20 produits chimiques employés dans les champs pétrolifères industriels ont été quantifiés avec une grande précision (variation de moins de 10 %) dans une large plage de concentrations telle que [0 ppm - 200 ppm], et même à des valeurs inférieures comme [0 ppm - 1 ppm]. Les impacts de certains facteurs ont été analysés afin d’améliorer la sensibilité et les performances. Nous démontrerons la possibilité dans des situations optimisées de quantifier avec succès la teneur résiduelle de deux types d'additifs chimiques présents simultanément dans une même matrice. Justement l'effet de matrice de l’échantillon a été limité par le développement de deux stratégies d'addition standard. Outre la détermination de la concentration en additifs chimiques, nous présenterons également de nouvelles méthodes permettant de déterminer l’anionicité d’un polymère en milieu complexe. Les résultats obtenus étaient très prometteurs à 10 % pour une large gamme de concentrations et permettaient de surmonter les difficultés de la technique actuelle, impossible à déterminer l’anionicité du polymère en milieu complexe comme eaux de synthèse ou de production.
Dans la deuxième partie du document, nous détaillerons le développement de complexes de lanthanides utilisés en tant que marqueurs ainsi que la méthode de détection par fluorescence résolue en temps visant à la lutte contre la contrefaçon de différents pétroles bruts et de carburants raffinés (SP98, SP95, diesel, huile de moteur). La synthèse et le processus d’incorporation de trois types de marqueurs de photoluminescence (Ln(acac)3, Ln-DOTA, Ln-DTPA) et leur stabilité dans différents carburants seront ensuite discutés. Les résultats obtenus démontrent qu’il est possible, à l’aide de cette technologie de marquage, de détecter efficacement les fraudes à la taxe dans les carburants avec une sensibilité élevée et une limite de détection basse (plage inférieure à ppb). La bonne linéarité de l'équation d'étalonnage établie pour chaque type de marqueur dans les carburants (dans une plage de concentration basse de 0 à 25 ppb ou dans une plage de concentration étendue de 0 à 1000 ppb) permet de déterminer toute dilution de carburant. De plus, nous prouverons que nous sommes non seulement en mesure de quantifier les marqueurs d’un carburant, mais également de déterminer avec précision le pourcentage de chaque type de carburant dans un mélange de deux fluides (variation 10 %).
Ces travaux mettent potentiellement en évidence un fort impact dans les domaines académiques comme industriels. Toutes les études se concentrent sur la mise au point d’une procédure simple, qui fournit une sensibilité élevée permettant de réduire le coût de production et qui repose sur l’emploi du fluorimètre résolu en temps Inibox™ développé pendant ma thèse pour porter sur le terrain les technologies développées au laboratoire.

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