Hétérogénéité et Réactivité

 

Heterogeneity and Reactivity - © Dimitri Lague

Le dernier thème concerne l’hétérogénéité et la réactivité dans les environnements naturels.

A l’échelle du pore, il est abordé notamment dans le cadre de l’ERC ReactiveFronts qui vise à mieux comprendre les interfaces de mélange réactive telles que les panaches de contaminantes ou les zones de contact entre différentes masses d’eau. L’hétérogénéité des milieux crée des hotspots de réactivité chimique et microbiologique que le projet vise à étudier via de nouvelles expériences d’imagerie millifluidique 2D et 3D, de la modélisation 3D dans lesquelles les interactions entre écoulements, mélange et réactions biochimiques sont introduites.

Un des nouveaux aspects concerne notamment la bio-microfluidique et la dynamique des biofilms dans les milieux poreux soumis à des écoulements.

 

Heterogeneity and Reactivity - © Dimitri Lague

Ces problématiques de réactivité chimique et biologique à l’échelle du pore s’intègrent aux échelles supérieures via de la modélisation et de nouveaux types de mesure in situ.

Par exemple, un nouveau thème autour de l’hydrologie et de l’écologie microbienne se développe dans le cadre d’un projet ADEME en collaboration avec ECOBIO, pour mieux comprendre les relations entre fonctionnalités & diversité microbienne et hétérogénéité du milieu. Ce projet utilise la plateforme de génomique environnementale pour caractériser la diversité microbienne et l’utiliser comme un traceur des flux d’eau et de la connectivité en sub-surface.

L’ANR Soilmicro3D aborde aussi le problème de la dégradation des pesticides dans le sol en lien avec l’hétérogénéité du substrat et l’écologie microbienne. Elle couple de l’imagerie par Tomographie X du sol, de l’expérimentation et de la modélisation 3D bio-physique pour mieux comprendre la devenir des pesticides à l’échelle de la parcelle.

Cette question du changement d’échelle est abordée aussi théoriquement dans le cadre de l’ANR Jeune Chercheur de Tanguy Le Borgne.

A l’échelle du Bassin Versant, le lien entre structure géomorphologique, hétérogénéité des transferts, réactions biochimiques et dégradation des éléments est abordée dans le cadre de l’ITN interfaces impliquant ECOBIO, AGROCAMPUS et les math appliqués.

Dans toutes ces approches la modélisation numérique joue un rôle fondamental, qui passe par le développement de méthode numérique spécifiques dans le cadre de collaboration avec l’INRIA et ITASCA.