Description du projet
Modéliser les colloïdes pour comprendre les écoulements géologiques
Les colloïdes, des mélanges dans lesquels une substance est dispersée en minuscules particules dans une autre, sont omniprésents dans la nature. Ils comprennent les gels, les sols et les émulsions; même les virus et les bactéries peuvent être considérés comme des colloïdes. Le projet COCONUT, financé par l’UE, vise à mettre au point de nouveaux outils de prévision qui expliquent la manière dont les colloïdes peuvent contrôler les écoulements diphasiques non miscibles dans des formations géologiques complexes. Les colloïdes de nanoparticules pourraient remobiliser les particules piégées sous la surface, comme dans les eaux souterraines contaminées ou les gisements de pétrole. Le projet combinera la modélisation hydro-électro-chimique et des expériences microfluidiques portant sur les mécanismes d’écoulement à l’échelle du pore et leur mise à l’échelle du continuum. L’objectif final est de démontrer la manière dont les colloïdes peuvent contrôler un écoulement diphasique dans les systèmes géologiques à l’échelle de la colonne.
Objectif
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).
Champ scientifique
- natural scienceschemical scienceselectrochemistry
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologybacteriology
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologyvirology
- natural sciencesphysical sciencescondensed matter physicssoft matter physics
- natural sciencesphysical sciencesclassical mechanicsfluid mechanicsfluid dynamics
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
75794 Paris
France