TRACE-it

De nombreuses applications en ingénierie du sous-sol envisagent d’utiliser de petites particules pour l’assainissement des eaux souterraines ou pour étanchéiser les barrières de confinement géologique endommagées. Cependant transporter ces matériaux vers une zone contaminée ou une région endommagée est aujourd’hui très difficile. TRACE-it vise à contrôler l’écoulement de particules colloïdales dans les environnements géologiques en utilisant des gradients de concentration de solutés générés in situ comme force motrice. Le phénomène, connu sous le nom de diffusiophorèse, amène la possibilité de déplacer des colloïdes vers des régions habituellement inaccessibles par les mécanismes de transports conventionnels. Le transport par diffusiophorèse dans les milieux poreux a reçu très peu d’attention jusqu’à présent, et il n’est pas considéré dans les modèles standards de transport en milieux poreux.

Quelle est l’amplitude et la localisation des gradients de concentration de soluté générés au cours des processus souterrains ? Comment utiliser ces gradients pour transporter des colloïdes vers des régions cibles ? Pour répondre à ces questions nous utiliserons une approche combinant microfluidique expérimentale et numérique pour : (i) mesurer la dynamique des processus couplés hydro-électro-chimiques, (ii) caractériser les gradients de concentration générés in situ dans les milieux poreux géologiques, (iii) identifier l’impact des gradients de concentration sur le transport des particules et développer un modèle de transport en milieux poreux à l’échelle continue qui inclut la diffusiophorèse.

TRACE-it intègre le développement d’expériences microfluidiques, de techniques d’observations et de mécanique des fluides numérique multi-échelles pour décrire les mécanismes de transport à l’échelle des pores avant la mise à l’échelle vers l’échelle continue. Les outils numériques et expérimentaux développés au cours du projet ouvriront la voie à de nouvelles possibilités pour guider des particules colloïdales grâce aux gradients chimiques générés naturellement ou par l’activité humaine, les conduisant à leur cible comme des hydrocarbures, des contaminants piégés, ou des minéraux qui subissent des réactions chimiques. Grâce à des expériences à l’échelle de la colonne, nous démontrerons que le transport colloïdal peut être contrôlé grâce à la caractérisation des gradients chimiques et à l’utilisation de particules conçues spécifiquement.