Imagerie de la microstructure et post-traitements spécifiques

Comprendre la nature des couplages entre les phénomènes de transport et la géométrie/topologie des structures poreuses est une problématique transverse dans l’étude des milieux hétérogènes. Pour comprendre ces couplages, les méthodes d’imagerie sont très importantes puisqu’elles permettent de définir précisément les contours de la matrice poreuse à l’échelle porale, de capturer la distribution spatio-temporelle de différentes phases ou encore d’observer directement les mécanismes de transport. Il est alors possible d’analyser plus précisément les liens structures/transport, par exemple en réalisant des calculs de DNS mentionnés ci-dessus sur des géométries réalistes (e.g. empilement d’objets, roches, bioréacteurs). Ces calculs permettent de mieux appréhender la physique des processus et de calculer des propriétés effectives qui peuvent ensuite être utilisés dans des codes à plus grande échelle. L’utilisation de géométries réelles est aussi particulièrement adaptée aux applications en ingénierie avec des partenaires industriels (TOTAL, Air Liquide, BRGM, BURGEAP).

Une expertise a donc été développée dans ce domaine, notamment par des approches basées sur la microtomographie à rayons X. Ces outils sont gérés à travers la fédération FERMAT, avec un appareil de type GE Nanotom hébergé au CIRIMAT et un RX Solutions EasyTom XL hébergé à l’IMFT (acquisition automne 2018). La spécificité de l’appareil de l’IMFT est de disposer d’une enceinte blindée de grande dimension, ce qui permet l’expérimentation et l’instrumentation in situ et, à terme, de combiner différentes modalités pour l’observation simultanée des structures et de champs de concentration. La tomographie X est également combinée à d’autres approches, comme la microscopie biphotonique à balayage laser, notamment pour l’observation de biofilms, ou encore des méthodes optiques pour l’utilisation de micromodèles (voir section suivante). Pour ce faire, nous travaillons avec les plateformes d’imagerie de TRI Genotoul et nous sommes également équipés de méthodes de microscopie optique (fluorescence, motorisé, multi-échelles).