De Anna Pietro
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Research areas
Melange par écoulements confinés
Malgré le faible nombre de Reynolds caractérisant les flux de milieux poreux, le transport et le mélange de suspensions de solutés et de microbes dans des environnements confinés est non trivial. Alors que certaines propriétés de mélange sont partagées avec des systèmes turbulents et chaotiques, des différences fondamentales doivent être prises en compte pour modéliser et prédire correctement la dynamique de mélange dans de tels milieux, y compris la présence de obstacles solides et imperméables.
Microfluidics
Les forages creusés dans le sol représentent traditionnellement la principale source d'information sur les processus et les phénomènes souterrains, en raison de la nature opaque du sol et des roches. Nous construisons des micro-modèles bidimensionnels analogues de milieux confinés simplifiés qui consistent en deux couches solides parallèles (au moins une) séparées par un mince interstice rempli d'obstacles solides imperméables, dont la taille (gamme entre quelque micromètres à plusieurs millimètres) et la forme sont conçues a plaisir, en utilisant la photolithographie.
Transfert horizontal des genes en milieux confinés
Les communautés microbiennes du sol sont exposées à des portion de molécules d'ADN transportées, qui, dans certains cas, peuvent être incorporés par les microbes avec l'apparition conséquente de nouvelles fonctions physiologiques. Les mécanismes responsables de ce transfert de gène (horizontal) sont contrôlés par les conditions biologiques et environnementales. Ainsi, en raison de la complexité du débit confiné à petite échelle, les prédictions basées sur les taux, mesurées dans des réacteurs discontinus bien mélangés, peuvent différer selon les ordres de grandeur des observations sur le terrain.
Transport microbienne et chimiotaxie
De nombreux microbes vivant dans le sol réagissent aux gradients chimiques migrant collectivement le long de la direction des gradients. Ce comportement affecte le temps de séjour des microbes et les propriétés de transport lorsqu'ils sont exposés à des flux hétérogènes de pores: il augmente leur capacité à conserver leur position dans des points chauds chimiques de quelques microns, augmentant ainsi le coefficient de dispersion longitudinale. Ainsi, l'hétérogénéité des flux à petite échelle contrôlera vraisemblablement les processus bio-géochimiques pour les quelles des microbes font les médiateurs.
Transport réactif
Seulement quand mélangés (occupant le même volume), différents produits chimiques et / ou microbes peuvent interagir et se transformer: la dynamique du mélange résultant de l'action combinée de diffusion, dispersion et étirement advectif d'un front réactif en flux hétérogènes conduit à une cinétique différente par rapport à ceux mesurés dans des réacteurs homogènes bien mélangés. Par exemple, le front réactif qui envahit un milieu confiné développe une structure filamentaire qui s'allonge et finalement coalesce, contrôlant la cinétique globale de la réaction.
