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Controlling particle flow driven by local concentration gradients in geological porous media

Descrizione del progetto

Controllo del flusso di particelle in mezzi porosi mediante gradienti di concentrazione dei soluti

Le piccole particelle sono ampiamente sfruttate per la bonifica delle acque sotterranee o per sigillare le barriere di confinamento geologico danneggiate. Tuttavia, dirigere il flusso di materiale verso una regione contaminata o danneggiata è un compito impegnativo. Il progetto TRACE-it, finanziato dall’UE, intende regolare il flusso di particelle colloidali negli ambienti geologici del sottosuolo utilizzando gradienti di concentrazione dei soluti in situ. Il movimento spontaneo delle particelle colloidali nei fluidi dovuto ai gradienti di concentrazione dei soluti, noto come diffusioforesi, consente ai colloidi di accedere a regioni altrimenti inaccessibili. TRACE-it integrerà esperimenti microfluidici, osservazione e dinamica dei fluidi computazionale su più scale per descrivere il meccanismo di trasporto alla scala dei pori prima di ingrandirlo.

Obiettivo

Many engineering applications foreseen the usage of small particles for groundwater remediation or for sealing damaged geological confinement barriers, however, delivering materials to a contaminated or damaged region is challenging. TRACE-it aims at controlling the flow of colloidal particles in subsurface geological environments using in situ solute concentration gradients. The phenomenon, known as diffusiophoresis, has a tremendous potential to move colloids to regions that are inaccessible by conventional transport. Diffusiophoretic transport in porous media, however, has received very little attention so far, especially in standard transport in porous media models where it remains unconsidered.

What is the magnitude and location of solute concentration gradients produced during subsurface processes? How to use these gradients to transport colloids towards target regions? The answers will be found through a combined experimental-modelling approach to: (i) measure coupled hydro-electro-chemical dynamics, (ii) characterize concentration gradients generated in situ in geological porous media, (iii) identify the influence of concentration gradients on particle transport and develop a macroscale model of transport in porous media that includes diffusiophoresis. TRACE-it integrates the usage of microfluidic experiments, observation techniques, and multi-scale computational fluid dynamics to describe the transport mechanisms at the pore-scale before upscaling to the continuum-scale.

The experimental-modelling toolset will open new ways for moving colloidal particles by sensing chemical gradients generated naturally or from human activity, leading them to their target such as oil, contaminants, or reacting minerals. During column-scale experiments, controlling colloid transport will be achieved through the characterization of solute concentration gradients and the use of specifically designed particles.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITE D'ORLEANS
Contributo netto dell'UE
€ 1 361 010,00
Indirizzo
CHATEAU DE LA SOURCE
45067 Orleans Cedex 2
Francia
Regione
Centre — Val de Loire Centre — Val de Loire Loiret
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 985,00

Beneficiari (2)