Le plasma non thermique (PNT), souvent appelé plasma froid, représente un outil très efficace et novateur en génie des réactions chimiques. Il repose sur le principe selon lequel les électrons du plasma sont maintenus à une température nettement plus élevée que celle du gaz environnant, ce qui favorise les réactions chimiques à des températures et des pressions proches des conditions ambiantes. Cette technologie est principalement utilisée en recherche et en laboratoire pour stimuler un large éventail de réactions chimiques en phase gazeuse et en phase liquide, particulièrement dans le domaine de la chimie durable et de la synthèse de matériaux avancés. Parmi les applications majeures figurent le développement de procédés de reformage d'hydrocarbures sans gaz à effet de serre (GES), la synthèse de produits de chimie fine, la production d'ammoniac et le traitement efficace des eaux contaminées. Les systèmes de PNT sont conçus pour générer des électrons de haute énergie ainsi qu'une variété d'espèces réactives, telles que des radicaux, des ions et des molécules excitées. Ces espèces possèdent l'énergie requise pour briser des liaisons chimiques fortes et accélérer considérablement la cinétique de réaction, même pour des réactions thermodynamiquement défavorables dans des conditions classiques. Une grande diversité de sources de PNT est employée, notamment la décharge à barrière diélectrique (DBD), la décharge pulsée, la microdécharge, la décharge radiofréquence et le plasma luminescent. Ces systèmes fonctionnent généralement avec de faibles puissances électriques, souvent de l'ordre de quelques centaines de watts, où les températures électroniques peuvent atteindre jusqu'à 10 000 K alors que le gaz neutre demeure près de la température ambiante. Cet état hors équilibre unique permet une conversion chimique efficace avec une consommation d'énergie considérablement réduite par rapport aux procédés de plasma thermique à haute température. De plus, les réacteurs à PNT peuvent être conçus de manière compacte et légère, ce qui les rend adaptés aux applications portables et décentralisées. Le plasma non thermique est largement appliqué dans le reformage des hydrocarbures pour produire des gaz riches en hydrogène à partir de diverses charges, dont l'essence, le diesel et le méthane. Il offre une solution de rechange intéressante aux méthodes catalytiques classiques, souvent limitées par l'empoisonnement des catalyseurs et des coûts d'exploitation élevés. Il constitue une technologie prometteuse pour convertir le gaz naturel en carburants et en produits chimiques à valeur ajoutée dans des conditions douces, avec un potentiel important d'intégration dans des procédés décentralisés alimentés par des énergies renouvelables. Dans le domaine de la synthèse de matériaux, le PNT, en particulier via les interactions plasma-liquide, est utilisé pour la fabrication rapide de nanostructures et de nanoparticules, y compris des colloïdes de métaux nobles. D'autres applications comprennent la synthèse d'ammoniac, la réduction du dioxyde de carbone (CO2) et la dégradation des composés organiques volatils (COV). La capacité du PNT à fonctionner à des températures plus basses minimise également l'érosion des électrodes et permet le traitement de matériaux sensibles à la chaleur. Les systèmes de PNT peuvent être intégrés en synergie avec des catalyseurs dans des configurations de plasma-catalyse afin d'accroître davantage les taux de conversion chimique et d'améliorer la sélectivité des produits. Les résultats chimiques du procédé peuvent être contrôlés avec précision en ajustant divers paramètres du plasma, tels que la puissance appliquée, la composition du gaz et la géométrie des électrodes. Pour approfondir la compréhension et optimiser la chimie du plasma sous-jacente, des outils de diagnostic avancés comme la spectroscopie d'émission optique (OES), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) in situ et la spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS) sont fréquemment employés. De plus, les systèmes à interaction plasma-liquide offrent la capacité unique de générer des espèces réactives directement dans les liquides ou à l'interface gaz-liquide, ouvrant ainsi de nouvelles voies chimiques pour la synthèse et les applications environnementales, y compris le traitement avancé de l'eau.