Rôle du snap-off dans le piégeage résiduel de contaminants organiques en milieux poreux souterrains : approche microfluidique et géo-électrique

Contexte et objectif

L’utilisation du sous-sol pour des applications environnementales et industrielles, telles que le stockage géologique du CO₂ ou la dépollution des aquifères, implique des écoulements multiphasiques complexes dans les milieux poreux. Malgré leur importance, les mécanismes contrôlant le piégeage résiduel des fluides restent encore mal compris, ce qui limite nos capacités prédictives à l’échelle des sites naturels. 

Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et vise à mieux comprendre le piégeage résiduel des contaminants organiques, en particulier les liquides non aqueux (NAPL), qui constituent une source majeure de pollution durable des eaux souterraines. Un mécanisme clé de ce piégeage est le snap-off, phénomène de fragmentation du fluide en gouttelettes au niveau des constrictions des pores. 

L’objectif principal de la thèse est de quantifier le rôle du snap-off dans le piégeage résiduel et d’en améliorer la prédiction. Les questions scientifiques abordées incluent notamment l’influence du rapport de viscosité entre fluides ; le rôle de la connectivité du réseau de pores ; la possibilité de détecter et quantifier ces phénomènes via une réponse géo-électrique. 

Méthodologie 

Le travail reposera sur une approche expérimentale combinant : 

Microfluidique pour les géosciences (Roman et al., 2025), afin d’observer les écoulements à l’échelle du pore, allant de géométries simples (constrictions isolées) jusqu’à des réseaux de pores complexes ; 

Analyse d’images et micro-PIV (Vélocimétrie par Images de Particules) pour caractériser les champs de vitesse et les régimes d’écoulement ; 

Mesures géo-électriques intégrées sur puces microfluidiques, une technique pionnière développée à l’ISTO (Rembert et al., 2023); 

Comparaison des données expérimentales aux modèles numériques existants (Soulaine et al., 2021) et développement de nouveaux critères de snap-off. 

Encadrements

• Directrice de thèse : Sophie Roman (Maître de conférences, Université d’Orléans) 
• Co-directeur : Cyprien Soulaine (Chargé de Recherche CNRS, ISTO) 
• Co-encadrante : Flore Rembert (Maître de conférences, Université d’Orléans)

La thèse se déroulera à l’ISTO, au sein d’un environnement de recherche dynamique, interdisciplinaire et international. Le ou la doctorant·e travaillera sur la plateforme NanoµLab, en interaction étroite avec d’autres chercheurs, doctorants et post-doctorants. 

Diplôme de master (ou école d’ingénieur), formation en ingénierie, géosciences, physique, ou mécanique des fluides. Intérêt pour les écoulements multiphasiques, la microfluidique et/ou les méthodes géophysiques. Goût prononcé pour la recherche et le travail de laboratoire requis. Qualité rédactionnelle.