Untersuchungen zum universellen Skalenverhalten von Residualgasphasen mittels µ-Computer- Tomographie und zur Makroskala-Modellierung von Capillary Trapping und Massentransfer

Massentransfer zwischen Wasserphase und Gasphase (Interphase-Massentransfer), wie die Emission klimarelevanter Gase (einschließlich Wasserdampf) sind wichtige Prozesse, welche Climate Change charakterisieren. Ferner ist das Kapillare Einfangen von CO2-Gas (Capillary Trapping) und dessen nachfolgende Auflösung (Dissolution Trapping) von zentraler Bedeutung für die CCS-Technologie  (CCS - Carbon Capture and Storage).
Zum Verständnis und zur Vorhersage dieser komplexen, nichtlinearen Prozesse sind numerische Simulationen der Mehrphasenströmung und des reaktiven Multikomponenten-Transports ein notwendiges mathematisches Werkzeug. Zentrales Problem, welches bis heute weitgehend ungelöst ist, ist die genaue, physikalisch basierte Beschreibung des Interphase-Massentransfers; d.h. das numerische Modell muss die Grenzflächengeometrie zwischen den fluiden Phasen möglichst genau berücksichtigen.
Das Ziel des Projektes ist die Quantifizierung der Porenstruktur und der prozessabhängigen Verteilung getrappter Gascluster auf der Porenskala mit Hilfe der Computertomographie, um für die Makroskala Materialbeziehungen (constitutional relationships) zwischen der spezifischen Fluid-Fluid-Grenzfläche und der Gassättigung abzuleiten.
Im Rahmen des Projektes wird  erstmals eine analytische IP-Methode (IP Invasion Percolation) zur Berechnung der Massentransfer-Ratenkonstante angewendet, welche von den Antragstellern entwickelt wurde. Die IP-Methode basiert auf funktionalen Beziehungen wie z.B. das universelle Skalenverhalten für die Clustergrößenverteilung.
Da das Multiphase-Multicomponent Programm MIN3P, welches vom kanadischen Projektpartner entwickelt wurde, in der Lage ist, heterogene Gascluster-Verteilungen und neue kinetische Ratengesetze zu berücksichtigen, soll im Rahmen des Projektes eine vergleichende MIN3P-Studie für verschiedene poröse Medien und Prozesse durchgeführt werden. Dabei werden MT-Ratengesetze basierend auf der analytischen IP-Methode mit empirischen MT-Ratengesetzen verglichen.