Assainissement des eaux souterraines contaminées à l’aide de colloïdes et de diffusiophorèse : de la microfluidique aux expériences à l’échelle de la colonne

Projet ERC « TRACE-it » (2022-2027), résumé :

Rôle du doctorant

L’objectif est de décrire le transport diffusiophorétique des colloïdes dans des milieux poreux à l’échelle des pores par des expériences microfluidiques, et à l’échelle macro par des expériences sur colonne centrimétrique. Les données expérimentales seront comparées aux modèles numériques développés dans notre groupe. Nous évaluerons notre capacité à contrôler les flux colloïdaux dans des milieux poreux à l’aide de gradients de concentration in situ (à partir d’un polluant se dissolvant dans l’eau, ou à partir d’une réaction minérale). L’objectif ultime est de diriger des particules spécialement conçues vers des régions contaminées ou endommagées en utilisant la diffusiophorèse pour l’assainissement. Pour cela, le candidat devra,

• Réaliser une revue de littérature approfondie sur la diffusiophorèse en milieux poreux,
• Concevoir et réaliser des expériences microfluidiques pour des géométries de milieux poreux représentatives de milieux poreux naturels afin de sonder le mécanisme diffusiophorétique dans un réseau de pores,
• Concevoir et réaliser des expériences sur colonne centrimétrique pour étudier la réponse migratoire des particules à une distribution de gradients de concentration dans la colonne.,
• Post-traitement d’une analyse de données expérimentales (traitement du signal et de l’image),
• Confronter les données expérimentales microfluidiques au modèle de diffusiophorèse à l’échelle des pores développé par notre équipe,
• Obtenez des courbes de rupture pour la concentration de particules et d’espèces (à la fois pour les expériences de microfluidique et à l’échelle de la colonne) et comparez-les au modèle à l’échelle macro développé dans le groupe.
• Participer aux réunions de groupe hebdomadaires.
• Présenter les résultats lors de conférences nationales et internationales et dans des revues de haut niveau, rédiger des rapports d’avancement.

Ces travaux permettront de concevoir de nouvelles stratégies d’assainissement pour amener les particules colloïdales vers les zones contaminées dans des environnements souterrains.

Les références:

S. Marbach, H. Yoshida, L. Bocquet (2020), Bilan de force local et global pour le transport diffusiophorétique , Journal of Fluid Mechanics : 892, A6.

S. Shin, J. Ault, P. Warren, H. Stone (2017), Accumulation de particules colloïdales dans les jonctions d’écoulement induites par l’écoulement des fluides et la diffusion », Physical Review X, 7

JST Adadevoh, C ; A. Ramsburg, RM Ford (2018), La chimiotaxie augmente la rétention des bactéries dans les milieux poreux avec piégeage résiduel de NAPL , Environement Science & Technology vol. 52, n° 13 p. 7289-7295