Responsable scientifique: Yves Méheust
Responsable technique: Francesco Gomes
Localisation: Le laboratoire occupe deux salles, l'une au sous-sol du bât. 14B, dédiée aux expériences millifluidique, l'autre au troisième étage du bât. 15, dédiée à la microfluidique.
Vidéos relatives à la visite HCERES des 9 et 10 mars 2021
Vidéo de présentation des activités du service expérimental pour la période 2016-2020: vous pouvez la télécharger ici sous forme de vidéo (présentation pré-enregistrée), ou ici sous forme de fichier pdf.
Vidéo additionnelle relative aux expériences sur le mélange en milieux poreux tri-dimensionnels: vous pouvez la télécharger ici.
Vidéo additionnelle relative à une simulation du transport réactif en milieux poreux tri-dimensionnels, développée dans le cadre du projet MSCA "ChemicalWalks": vous pouvez la télécharger ici.
Dispositifs expérimentaux
- Dispositifs millifluidiques pour modéliser le transport et le mélange des solutés en milieux poreux 2D:
-
Des solutés sont transportés pas l'écoulement à travers ces milieux bidimensionnels de dimensions centimétriques (ici il s'agit d'un milieu constitué de grains cylindriques). Le fluide injecté, chargé en soluté (ici, de la fluorescéine), se mélange avec le fluide résident. Nous nous intéressons aux propriétés de ce processus de mélange, et comment il impacte la réactivité lorsque les deux fluides réagissent ensemble ou que le fluide injecté réagit avec la phase solide. L'injection concommitante d'air permet de considérer des configurations insaturées, ou une partie du plan de l'image est occupé par de l'air, le reste par la solution. - Dispositifs microfluidiques pour modéliser le couplage entre écoulements, transport de nutriments et activité biologique en milieux poreux 2D:
-
Le milieu poreux bidimensionnel est ici de taille micrométrique. Il est placé dans une chambre d'incubation dans laquelle la température et l'humiditié sont contrôlées, et visualisé grâce à un microscope inversé. Le milieu est ensemencé avec des bactéries, et le liquide transporte des nutriments. Nous étudions le couplage entre ce transport de nutriments et l'activité des bactéries dans la cellule.
- Dispositif pour étudier le mélange de soluté dans des milieux granulaires 3D:
-
Dans le dispositif tri-dimensionnel (3D), nous mesurons le champ de concentration d'un soluté transporté par un écoulement permanent à travers un empilement de billes de verre. Le plan laser permet d'illuminre une tranche du soluté fluorescent, et d'enregistrer une image de cette coupe 2D du champ de concentration. Le champ 3D est reconstruit par juxtaposition des coupes 2D.
Équipement
- En salle de millifluidique:
-
- Hotte et paillasses de chimie
- Tables optiques
- Caméras CCD et sCMOS
- Lasers bleus et verts
- Panneaux d'éclairage à LED
- Tables à déplacements interfaçables
- Matériel pour montages optiques (lentilles, filtres, pieds, miroirs)
- Capteurs de pression
- Pousses-seringues
- Contrôleurs de pression
- Balances interfaçables
- En salle de microfluidique:
-
- Hotte et paillasses de chimie
- Pousses-seringues
- Contrôleurs de pression
- Microscope inversé avec chambre d'incubation
- Loupe binoculaire
- Caméras sCMOS
- poste de Securite Microbiologique (PSM) (un Maeier HR 1200).
Projets récents et financements
- Projets
-
- Lien entre mélange de solutés et réactivité locale dans un écoulement hétérogène
- Dépendance du mélange de solutés vis-à-vis de la saturation d'un milieu insaturé
- Suivi du transport d'un soluté salin par mesures électriques
- Advection chaotique en milieu poreux 3D Couplage entre écoulement hétérogène, mélange de nutriments et activité biologique
- Écoulements d'émulsions huile-eau en milieux poreux 2D
- Instabilité de Rayleigh-Taylor en milieux poreux 3D; application au storage du CO2 par solubilisation
- Rôle des dynamiques à l'interface rivières-eau souterraine dans le fonctionnement de la zone hyporhéique
- Financements
-
- Projet INSU/EC2CO "Dispersion and Mixing in the unsaturated zone" (2012-2014)
- ANR "Subsurface mixing and reaction" (2014-2017)
- CPER, action "Transport par les Écoulements" (2014-2021)
- ERC Consolidator "ReactiveFronts" (2016-2020)
- Projet Marie-Curie "GeoElectricMixing" (2017-2018) ITN ENIGMA (2017-2021)
- Projet SAD Région Bretagne "CO2seq3D" (2018-2019)
- ANR "CO2-3D" (2017-2021)
- MSCA "UnsatPorMix" (2019-2021)
- MSCA "ChemicalWalks" (2019-2021) MSCA "MicroMix" (2019-2021)
- ANR "Suchy" (2019-2022)
- Rennes-Métropole "OpenSPIM" (2020-2021)
- ANR TwoPhloFrac (2021-2024)
- ITN "CoperMix" (2021-2025)
Publications (2014-2021)
- Articles:
-
- P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, R. Turuban, T. Le Borgne, M. Derrien & Y. Méheust (2014), Mixing and reaction kinetics in porous media: an experimental pore scale quantification, Environ. Sci. Tech. 48, 508-516.
- A. Ferrari, J. Jimenez-Martinez, T. Le Borgne, Y. Méheust, & I. Lunati (2015), Challenges in modeling unstable two phase flow experiments in porous micromodels, Water Resour. Res. 51(3), 1381-1400.
- J. Jimenez-Martinez , P. de Anna , H. Tabuteau , R. Turuban , T. Le Borgne, & Y. Méheust (2015), Pore-scale mechanisms for the enhancement of mixing in unsaturated porous media and implications for chemical reactions, Geophys. Rev. Lett. 42(13), 5316-5324.
- J. Jiménez-Martínez, T. Le Borgne, H. Tabuteau & Y. Méheust (2017), Analysis of mixing dynamics in unsaturated porous media from photo-bleaching micro-model experiments, Water Resour. Res. 53 (2), 1457-1472.
- D. Jougnot, J. Jimenez-Martinez, R. Legendre, T. Le Borgne, Y. Méheust, & N. Linde (2018), Impact of small-scale saline tracer heterogeneity on electrical resistivity monitoring in fully and partially saturated porous media: insights from geoelectrical milli-fluidic experiments, Adv. Water Resour. 113, 295-309.
- J. Heyman, D. R. Lester, R. Turuban, Y. Méheust & T. Le Borgne (2020), Stretching and folding sustain microscale chemical gradients in porous media., Proc. Nat. Acad. Sci. 117 (24), 13359-13365.
- J. Heyman, D. R. Lester & T. Le Borgne (2021). Scalar signatures of chaotic mixing in porous media. Physical Review Letters 126(3), 034505.
- A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, A. Dufresne, Y. Méheust & T. Le Borgne (2020), Shear-induced switching between active growth and dormancy in E. coli dynamics, in revision for Nature Com.
- Communications de conférences:
-
- R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Dispersion upscaling from a pore scale characterization of Lagrangian velocities, EGU General Assembly, Vienne (Autriche), 7-12 avril 2013: présentation orale.
- P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, R. Turuban, T. Le Borgne, M. Derrien & Y. Méheust, Mixing and reaction kinetics in porous media: an experimental pore scale quantification, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
- R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Mixing upscaling from a 2D pore scale characterization of Lagrangian velocities, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
- J. Jiménez-Martínez, P. Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Pore scale imaging of transport in unsaturated flows, AGU Fall Meeting,9-13 décembre 2013, San Francisco (USA): poster.
- D. Jougnot, J. Jiménez-Martínez, N. Linde, T. Le Borgne, Y. Méheust, Laboratory-scale electrical resistivity and fluorimetric monitoring of saline tracer tests at partial saturation, RST 2014, 27-31 octobre 2014, Pau (France): poster.
- Y. Méheust, R. Turuban, J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, H. Tabuteau & T. Le Borgne, Experimental investigation of the link between pore scale velocities, transport and reactivity in porous media, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), décembre 9-13 décembre 2013: présentation orale.
- J. Jiménez-Martínez, P. Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Impact of saturation on dispersion and mixing in porous media, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), décembre 15-19 2014: présentation orale.
- R. Turuban, P. de Anna, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust & T. Le Borgne, Upscaling of mixing in a 2D porous medium from a characterization of pore scale Lagrangian velocities, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 15-19 décembre 2014: poster.
- T. Le Borgne, P. de Anna, R. Turuban, J. Jimenez-Martinez, H. Tabuteau, Y. Méheust, T. R. Ginn & M. Dentz, The lamellar structure of reactive mixtures in porous media: Pore scale experimental imaging and upscaling, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 15-19 décembre 2014: présentation orale.
- A. Ferrari, J. Jimenez-Martinez, T. Le Borgne, Y. Méheust & I. Lunati, Challenges in modeling unstable two-phase flow experiments in porous micromodels, AGU Fall Meeting, décembre 15-19 2014, San Francisco (USA): présentation orale.
- J. Jimenez-Martinez , P. de Anna , H. Tabuteau , R. Turuban , T. Le Borgne, & Y. Méheust, Impact of saturation on dispersion and mixing in porous media, 7th International Conference on Porous Media (Interpore), 18-21 mai 2015, Padova (Italie): présentation orale.
- D. Jougnot, J. Jiménez-Martínez, Y. Méheust, T. Le Borgne, & N. Linde, Impact of saline tracer mixing on upscaled electrical resistivity under partially saturated conditions: Insights from a pore-scale fluorimetry study, AGU Fall Meeting, San Francisco (USA), 14-18 décembre 2015: présentation orale.
- J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne, Y. Méheust, Confronting Experimental Measurements and Models for (Reactive) Transport and Mixing in Two-Dimensional Porous Media, Computer Methods in Water Resources, Toronto (Canada), 20-24 juin 2016: présentation orale.
- J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, R. Turuban, H. Tabuteau, T. Le Borgne & Y. Méheust, Pore scale mixing and reactive transport under unsaturated conditions, JMC15, août 2016, Bordeaux (France): présentation orale.
- J. Jimenez-Martinez, T. Le Borgne, Y. Méheust, Mixing and reactions in multiphase flow through porous media, AGU Fall Meeting, 14-18 décembre 2016, San Francisco (USA): présentation orale.
- A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Dynamics of reactive microbial hotspots in concentration gradients, EGU General Assembly 2017, Vienne (Autriche), 3-28 avril 2017: poster.
- B. Géraud, R. Turuban, J. Heyman, A. Bandopadhyay, U. Ghosh, T. Le Borgne & Y. Méheust, Experimental characterization of mixing dynamics in porous micromodels, Interpores 2017, Rotterdam (Pays-Bas), 8-11 mai 2017: poster.
- J. Heyman, B. Géraud, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Experimental characterization of fluid stretching in porous micromodels, Interpores 2017, Rotterdam (Pays-Bas), 8-11 mai 2017: présentation orale.
- D. Jougnot, J. Jimenez-Martinez, R. Legendre, T. Le Borgne, Y. Méheust, & N. Linde, Evolution of the electrical resistivity anisotropy during saline tracer tests: insights from geoelectrical milli-fluidic experiments, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): poster.
- A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, A. Dufresne, Y. Méheust & T. Le Borgne, Dynamics of Reactive Microbial Hotspots in Concentration Gradient, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): poster.
- J. Heyman, R. Turuban, J. Joaquin-Jimenez, D. R. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Experimental evidence of chaotic mixing at pore scale in 3D porous media, AGU Fall Meeting, 11-15 décembre 2017, La Nouvelle-Orléans (USA): présentation orale.
- Y. Méheust, J. Jimenez-Martinez, P. de Anna, R. Turuban, T. Le Borgne, D. Jougnot, H. Tabuteau & N. Linde, Millifluidic investigations of (reactive) solute transport and mixing, and of their relationship to electric signals, JEMP2018, 8-10 octobre 2018, Nantes (France): présentation orale.
- J. Dhar, F. Nadal, T. Le Borgne, P. Meunier, & Y. Méheust, Gravitational Instability and Convection in a Granular Porous Medium: Pore Scale Experimental Study and Implications for Solubility Trapping Of CO , AGU Fall Meeting, 9-13 Décembre 2019, San Francisco (USA): présentation orale.
- J. Dhar, N. Mukherjee, F. Nadal, T. Le Borgne, P. Meunier, & Y. Méheust, Gravitational Instability and Convection in a Granular Porous Medium: Pore Scale Experimental Study and Implications for Solubility Trapping Of CO , Lorentz Workshop on Mixing in Porous Media, February 3-7 2020, Leiden (Pays-Bas): poster.
- J. Heyman, R. Turuban, D. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Transverse mixing in 3D porous flows: experimental results & stochastic modelling, Computer Methods in Water Resources (CMWR) 2018, 3-7 juin 2018, Saint-Malo (France): présentation orale.
- A. Hubert, J. Farasin, H. Tabuteau, A. Dufresne, Y. Méheust & T. Le Borgne, Dynamics of reactive microbial hotspots in concentration and velocity gradients, Computer Methods in Water Resources (CMWR) 2018, 3-7 juin 2018, Saint-Malo (France): poster.
- J. Heyman, R. Turuban, D. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Transverse mixing in 3D porous flows: experimental results & stochastic modelling, JEMP2018, 8-10 octobre 2018, Nantes (France): présentation orale.
- S. Izumoto, J.A. Huisman, E. Zimmermann, Y. Méheust, F. Gomez, J. Heyman, Y. Wu, H. Vereecken & T. Le Borgne, Spectral induced polarization of calcite precipitation in a porous media, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2018, Washington DC (USA): poster.
- J. Dhar, F. Nadal, T. Le Borgne, P. Meunier, & Y. Méheust, Solubility Trapping Of CO2: Analog Experiment and Three-Dimensional Numerical Modeling, EGU General Assembly, 7-12 avril 2019, Vienne (Autriche): présentation orale.
- J. Heyman, D. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, How does chaos rule concentration gradients in porous flow?, Interpore 2019, 6-10 mai 2019, Valence (Espagne): présentation orale.
- J. Heyman, D. Lester, Y. Méheust, & T. Le Borgne, Pore scale mechanisms of chaotic advection, Interpore 2019, 6-10 mai 2019, Valence (Espagne): poster.
- S. Izumoto, J. A. Huisman, E. Zimmermann, Y. Méheust, F. Gomez, J. Heyman, R. Laniel, H. Vereecken, & T. Le Borgne, Spectral induced polarization of calcite precipitation in a 2D porous medium, AGU Fall Meeting, 9-13 décembre 2019, San Francisco (USA): présentation orale.
- S. Izumoto, J. A. S. Huisman, E. Zimmermann, Y. Méheust, F. Gomez, H. Tabuteau, J. Heyman, R. Laniel, H. Vereecken, T. Le Borgne, Spectral induced polarization of calcite precipitation: 2D experimental pore scale observation, Interpore 2020 – 12th annual Meeting, 31 août au 4 septembre 2020: présentation orale.
