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Doctorant H/F Etude microfluidique de l'impact du transport colloidal dans les milieux poreux non-saturés

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 21 décembre 2022

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Informations générales

Référence : UMR7327-MARROU0-030
Lieu de travail : ORLEANS
Date de publication : mercredi 9 novembre 2022
Nom du responsable scientifique : Soulaine Cyprien
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 février 2023
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135 € bruts

Description du sujet de thèse

Au CNRS, à l'ISTO, le projet COCONUT (financé par le Conseil Européen de la Recherche, ERC Consolidator Grant) a pour but de comprendre comment les colloïdes (nanoparticules, virus, bactéries, micro-nanoplastiques, particules minérales..) contrôlent les écoulements multiphasiques (air-eau ou eau-huile) dans les formations géologiques. Les applications sont multiples : dépollution des aquifères pollués par des phases non-aqueuses (hydrocarbures, solvants chlorés..), estimation de la quantité de nanoplastiques dans le sol, formation de barrières réactives pour étanchéifier des réservoirs de stockage ou pour contenir une pollution… Le projet part du principe qu'un contrôle précis des mécanismes impliqués (réduction des forces de tension interfaciale et modification des lignes de courant par colmatage des pores) ne peut s'obtenir que par une compréhension fine des phénomènes à l'échelle d'un réseau de pores.
Quels sont les paramètres contrôlant la remobilisation des fluides piégés par capillarité en présence de suspensions colloidales dans les milieux poreux ? Peut-on contrôler et quantifier précisément les mécanismes impliqués à l'échelle du pore ? L'émergence de nouvelles technologies de visualisation des processus s'appuyant sur les approches microfluidiques permet une observation in situ haute résolution et en temps réel des processus multiphasiques et du transport des particules au sein de l'espace poral d'une roche synthétique. Ces techniques, couplées à des métrologies dédiées, permettent d'éclairer nos connaissances sur le colmatage de pores par aggrégation de particules ainsi que sur la dynamique des phases fluides dans le milieu poreux. Dans cette thèse de doctorat, l'étudiant developpera des expériences microfluidiques pour améliorer la compréhension des rétroactions complexes entre transport, déposition et réduction de la perméabilité. L'objectif final est de contrôler l'injection de particules vers des zones d'intérêt du milieu poreux afin de remobiliser efficacement des contaminants piégés par des forces capillaires.

Contexte de travail

Ce poste est basé à l'Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO), une unité mixte de recherche associant l'Université d'Orléans, le CNRS et le BRGM. L'équipe de Recherche sur les Milieux Poreux détient une expertise reconnue dans le domaine des écoulements en milieu poreux, notamment grâce aux développements de modèles numériques multi-échelles ainsi qu'à sa plateforme expérimentale microfluidique pour les géosciences permettant de caractériser les processus hydro-géochimiques dans le sous-sol à partir de l'observation des écoulements réactifs à l'échelle du pore et du réseau de pores.

Cette offre de thèse fait partie du programme de recherche COCONUT financé par le Conseil Européen de la Recherche (ERC Consolidator Grant).

Informations complémentaires

Vous êtes titulaire d'un Master ou d'un diplôme d'ingénieur en Dynamique des Fluides, Ecoulements en Milieux Poreux, Géosciences, Microfluidiques, Science des Colloides et des Interfaces. Une expérience préliminaire de travail expérimental en laboratoire est attendue. Des connaissances en traitement d'image et en Computational Fluid Dynamics (e.g. OpenFOAM, Ansys, COMSOL) sont un plus.

Dans le cadre de ce travail, le candidat recruté mobilisera ses compétences et qualités en matière d'autonomie, d'esprit d'initiative, de sens du relationnel, et de capacité de synthèse pour :
 Faire un état de l'art sur la théorie, les expériences et les modèles numériques concernant le piégeage capillaire dans les milieux poreux et le colmage de pore lié au transport de particules,
 Développer et réaliser des expériences microfluidiques pour étudier les écoulements diphasiques et le transport de particules dans les milieux poreux,
 Analyser les résultats et proposer de nouvelles lois pour le taux d'attachement et les relations perméabilité-porosité,
 Participer activement à la vie du groupe de Recherche sur les Milieux Poreux de l'ISTO,
 Rédiger des publications scientifiques et participer à des congrès nationaux et internationaux.

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