Ce manuscrit constitue la synthèse d'efforts visant à évaluer l'impact des composés oxygénés contenus dans des mélanges représentatifs de Biodiesel, sur leur tendance à la production de suie d'une part, et sur les propriétés physico-chimiques et la réactivité des suies d'autre part. Pour ce faire, une production stationnaire de particules de suie par un brûleur académique générant des flammes non-prémélangées a été mise en point. Dans un premier temps, nous avons montré que la teneur ainsi que la structure des additifs oxygénés à base d'ester méthylique affectent la formation de suie dans la flamme. Ainsi, les résultats ont démontré que l'efficacité d'un carburant à réduire la tendance à la production de suie en terme d'indice YSI est de plus en plus importante lorsque le contenu et/ou la longueur de la chaîne aliphatique carbonée de l'ester méthylique augmentent dans le carburant de référence. Dans un second temps, les suies " modèles " récupérées dans la région post-flamme ont été caractérisées puis comparées entre elles ainsi qu'avec une suie Biodiesel " réelle ". Les analyses ont montré que les suies issues des " surrogates " Biodiesel contenant la teneur en ester la plus élevée et la chaîne aliphatique carbonée la plus longue présentaient la distribution de taille la plus étroite, le diamètre des agrégats le plus petit, les teneurs en oxygène et en fraction organique soluble les plus faibles et étaient moins réactives. Enfin, nous avons observé que les suies " modèles " issue du brûleur académique de SANTORO et la suie " réelle " possèdent des propriétés physico-chimiques très proches et une réactivité similaire. / The aim of this work was to evaluate the effect of oxygenated compounds concentration and structure on sooting tendencies of surrogate Diesel and Biodiesel, and to investigate the properties and the oxidative reactivity of soot obtained by their combustion using an atmospheric axi-symmetric co-flow non-premixed flame burner. Results evidenced that ester functions contained in Biodiesel surrogates reduce soot production. This decrease was more pronounced when the concentration of the oxygenated additive investigated was higher. However, it has been determined that YSI decreases when the aliphatic carbon chain of the ester additive is longer. On the other hand, physico-chemical characterizations of the generated model soot revealed that oxygen and soluble organic fraction (SOF) content decreases when the amount of methyl ester based additives increases in the reference fuel. Moreover, the behavior towards oxidation indicated that the Biodiesel-derived soot was less reactive than the Diesel-derived one. Finally, it was noticed from the results obtained from laser granulometry and TPOs that the particle size distribution and the reactivity of model soot collected from the burner are in the same range of size and of maximum oxidation temperature as soot derived from a Diesel engine functioning under specific conditions and with different type of fuel blending.

Le secteur des transports est soumis à des réglementations sévères visant à limiter les émissions polluantes à l’échappement. Les biocarburants ont reçu une attention particulière en tant que carburant de substitution ou additif aux carburants traditionnels dans l’espoir de remédier aux problèmes de l’épuisement des ressources fossiles et des émissions de certains polluants. Cette thèse a pour objectif principal d’étudier l’impact de l’incorporation des biocarburants oxygénés ou synthétiques aux carburants traditionnels sur les émissions de polluants non réglementés à savoir les composés carbonylés (aldéhydes et cétones) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) adsorbés sur la suie. Dans un premier temps, une étude a été menée dans une chambre de combustion interne. Les prélèvements des gaz à l’échappement suivis par les analyses chromatographiques en phase liquide ont permis d’évaluer l’effet de l’additivation du carburant sur les émissions de composés carbonylés. Une deuxième étude a été menée au moyen d’un brûleur à flamme plate permettant de collecter des suies de flammes riches dans des conditions stabilisées. Les mesures effectuées ont permis de déterminer l’effet de l’incorporation des biocarburants oxygénés au carburant sur la production de suie et le contenu d’HAPs adsorbés. Ce travail a été complété par l’étude de la cinétique d’oxydation de trois additifs oxygénés à l’état pur en réacteur auto-agité à pression atmosphérique et dans un large domaine de températures (530-1280 K) et de richesses (0,5-4). Les profils de concentration des réactifs, produits et principaux intermédiaires stables ont été obtenus par spectrométrie infrarouge à transformée de Fourrier (IRTF) et chromatographie en phase gazeuse. Ces résultats ont été ensuite confrontés aux profils d’espèces obtenus par simulation, à l’aide des modèles cinétiques d’oxydation disponibles dans la littérature. / The transport sector is subject to strict regulations aiming at limiting pollutants emissions. Biofuels have received particular attention as alternative fuel or additive to traditional fuels for remedying two issues: the depletion of fossil resources and emissions of certain pollutants. In this work we studied the impact of blending conventional fuels with synthetic or oxygenated biofuels on the emissions of non-regulated pollutants, namely carbonyl compounds (aldehydes and ketones) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) adsorbed on soot. Firstly, the carbonyl compounds emissions were studied using an internal combustion engine. The carbonyls were collected at the exhaust of a diesel engine running with biofuel blends and analyzed using high performance liquid chromatography. Secondly, the impact of blending the conventional fuel with oxygenated biofuels on soot formation and adsorbed PAHs were studied using a flat flame burner under well stabilized conditions. This work was completed by the study of the kinetics of oxidation of three oxygenated additives in a jet-stirred reactor at atmospheric pressure, over the temperature range 530-1280 K and for different equivalence ratios (0.5-4). The concentration profiles of reactants, products and main stable intermediates were obtained by probe sampling and gas analyses including Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and gas phase chromatography. These results were then compared to simulated species concentration profiles obtained using oxidation kinetic models available from the literature.