Modélisation et simulation du transport de polluants complexes en solution : effet de l’hétérogénéité du milieu poreux sur l'adsorption et le transport

Dans le cadre de la simulation du transport de polluants dans le sous-sol ou de l’assainissement de l’eau, une attention particulière doit être portée au comportement spécifique d'adsorption de polluants complexes. Ces composés, qui font l'objet d'une attention croissante dans le monde entier, comprennent des polluants identifiés ainsi que des polluants émergents (PFAS, nanoplastiques, polluants persistants issus des produits cosmétiques, etc.). Ces molécules sont caractérisées par des comportements physico-chimiques à l’interface fluide-solide qui ne peuvent généralement pas être décrits à l'aide des modèles classiques (Henry, Langmuir). A leur tour, le comportement interfacial spécifique de ces molécules influence drastiquement leur transport dans un milieu poreux. Il est donc nécessaire de mettre au point et d'inclure une modélisation spécifique de ce type adsorption, basée sur des données expérimentales, dans les modèles de transport pour obtenir un comportement d'adsorption/transport physiquement cohérent. Par conséquent, dans le contexte de la conception/optimisation des procédures d’assainissement de l’eau, il est crucial de déterminer le comportement d’adsorption de ces types de polluant en tenant compte de leur physico-chimie complexe. De plus, considérant la propagation de polluants dans le sous-sol, c’est-à-dire un milieu hétérogène, le couplage entre le transport local et l’adsorption impacte fortement le comportement macroscopique. 
L'objectif de cette thèse est donc de mieux comprendre le transport de polluants complexes dans des milieux poreux hétérogènes. La thèse consiste en une partie modélisation thermodynamique et une partie numérique. D’abord, nous adapterons un formalisme thermodynamique d’adsorption récemment mis au point par notre équipe à des polluants caractérisés par des isothermes non-classiques pour déterminer les cinétiques d’adsorption spécifiques à chaque molécule. Ensuite, nous implémenterons ces cinétiques dans un code Lattice-Boltzmann existant pour simuler le transport de ces molécules d’abord dans des géométries simples et ensuite en milieu poreux hétérogène.

Mots clefs : Polluants complexes, adsorption, thermodynamique, transport en milieu poreux

• Directeur de thèse    Dr. COASNE, Benoit, Laboratoire Interdisciplinaire de Physique, ORCID : 0000-0002-3933-9744 
• Ecole doctorale    Ecole doctorale de Physique de Grenoble, https://doctorat.univ-grenoblealpes.fr/ecoles-doctorales/ecole-doctorale-de-physique-668370.kjsp 
• Encadrant IFPEN    Dr. BAUER, Daniela, Direction Sciences de la Terre et Technologies de l'Environnement, Daniela.Bauer@ifpen.fr, ORCID : 0000-0003-4840-9422
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2023
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison
• Qualifications    Master universitaire en physique, chimie ou mathématiques appliquées avec une formation en physique, chimie physique ou mathématiques appliquées
• Connaissances linguistique    Maîtrise du français ou de l'anglais, volonté d'apprendre le français