Projektbeschreibung
Modellierung von Kolloiden zum Verständnis geologischer Strömungen
Kolloide, also Gemische, bei denen ein Stoff in winzigen Partikeln in einem anderen Stoff verteilt ist, kommen überall in der Natur vor. Dazu gehören Gele, Sole und Emulsionen – selbst Viren und Bakterien können als Kolloide betrachtet werden. Das EU-finanzierte Projekt COCONUT zielt darauf ab, neue Vorhersageinstrumente zu entwickeln, mit denen erklärt werden kann, wie Kolloide nicht mischbare Zweiphasenströmungen in komplexen geologischen Formationen steuern können. Kolloide aus Nanopartikeln besitzen das Potenzial, eingeschlossene Partikel unter der Oberfläche zu remobilisieren, beispielsweise in kontaminiertem Grundwasser oder in Ölvorkommen. Im Rahmen des Projekts werden hydroelektrochemische Modellierung und mikrofluidische Experimente kombiniert, die sich auf die Mechanismen von Strömungen auf Porenebene und deren Übertragung auf eine Kontinuumsskala konzentrieren. Ziel ist es, zu demonstrieren, wie Kolloide eine Zweiphasenströmung in geologischen Systemen auf der Säulenskala steuern können.
Ziel
The COCONUT project aims at developing predictive capabilities to understand how colloids (nanometals, fine particles, bacteria, viruses, asphaltenes..) control immiscible two-phase flow in complex geological formations. Colloids (including nanoparticles) have an incredible potential to remobilize non-aqueous phases trapped by capillary forces in soils and the subsurface, and then to remediate contaminated groundwater or to enhance oil recovery. Their use in daily engineering, however, is still underexploited because the lack of knowledge regarding their transport mechanisms is an obstacle to precise control of two-phase flow. Importantly, the presence of colloidal particles flowing in the subsurface challenges the standard modeling viewpoint of flow and transport based on Darcy's law. We posit that the precise control of colloids on the motion of two-phase flow can only be achieved by developing a deep knowledge of the coupled hydro-electro-chemical processes at the pore-scale. The COCONUT project uses a combined modelling-experimental strategy focusing on the pore-scale mechanisms and on the upscaling to the continuum-scale. The project is multi-disciplinary and uses computational and experimental sciences, fluid dynamics, electrochemistry, and mathematics. The project will require the development of hydro-electro-chemical computational models at different scales of interest (WP1). We will use high-resolution simulations to interrogate emergent physico-chemical processes and characterize the surface attractive and repulsive forces at the nanoscale (WP2). Then, we will decipher the mechanisms leading to the displacement of fluids trapped in an unsaturated porous medium in the presence of colloids using pore-scale modelling and microfluidic experiments (WP3). Finally, we will demonstrate and optimize the two-phase flow colloidal control in geological systems at the column-scale (WP4).
Wissenschaftliches Gebiet
- natural scienceschemical scienceselectrochemistry
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologybacteriology
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologyvirology
- natural sciencesphysical sciencescondensed matter physicssoft matter physics
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsfluid dynamics
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich