Compréhension et prédiction des mécanismes d’incompatibilités chimiques à l’aide de la DFT
Résumé
Le nitrate d'ammonium (NA) est largement utilisé comme engrais et explosif. En raison de son danger physique, le nitrate d'ammonium est classé comme agent oxydant selon le UN Recommendation on the Transport of Dangerous Goods. NA est incompatible avec une large gamme de substances comme les composés chlorés, les composés organiques, les nitrites (NaNO2), etc... Au cours des dernières années, l'INERIS, en collaboration avec Chimie ParisTech, a développé une approche de modélisation moléculaire basée sur la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) pour compléter et améliorer les connaissances expérimentales sur les incompatibilités chimiques du nitrate d'ammonium. Cette approche a permis de mieux comprendre les voies de réaction possibles entre le nitrate d'ammonium et des composés incompatibles, en termes d'énergie et de produits formés1,2,3. Actuellement, la contribution proposée présentera des travaux en cours visant le développement d'un outil de prédiction capable d'identifier différents comportements de contaminants en contact avec NA (inerte, stabilisateur ou promoteur) en se concentrant sur les étapes clés des voies réactionnelles. Les deux premiers contaminants étudiés au cours de cette recherche sont le carbonate de calcium CaCO3, utilisé comme stabilisant pour le nitrate d'ammonium, et le sulfate de calcium CaSO4 utilisé comme inerte. Il a été clarifié que les deux sels ont un mécanisme de réaction similaire avec NA et les résultats sont en accord avec des études expérimentales 4,5. Ces résultats ont démontré la capacité de l'approche à caractériser le potentiel de stabilisation d'un contaminant. Des travaux sont également en cours pour proposer une approche de dépistage simplifiée permettant d'identifier la nature des contaminants (compatibles, stabilisants, incompatibles) à partir d'indicateurs structurels et / ou d'études mécaniques simplifiées.