Lead
Auflösung-Ausfällungsreaktionen in porösen Medien bestimmen das Verhalten vieler geochemischer Prozesse und Industrieanwendungen. Dazu zählen z.B. die Gewinnung geothermischer Energie und Erdöl, die Evolution von Tiefenlager für radioaktive Abfälle, sowie die Entwicklung pharmazeutischer Produkte, Batterien, Katalysatoren. Die Auflösung oder Ausfällung von Festphasen kann den Porenraum des Mediums, und somit den Transport gelöster Substanzen (z.B. giftige Metalle), in komplexer Art und Weise verändern. Moderne reaktive Transportmodelle und Simulationen berücksichtigen solche Phänomene und schaffen die Grundlage zu deren Verständnis.

Lay summary

Häufig werden solche Simulationen auf makroskopischer Ebene (Feldskala) durchgeführt. Dabei werden bestimmte Prozesse, welche auf  mikroskopischer Skala stattfinden, vereinfacht durch gemittelte Parameter dargestellt. Zum Beispiel werden die durch chemische Reaktionen verursachten Durchlässigkeits- und Diffusivitätänderungen in einem porösen Medium mit empirischen Gesetzen und justierbaren Parametern beschrieben. Es gibt eindeutige Hinweise, dass makroskopische Eigenschaften des porösen Mediums (Durchlässigkeit und Diffusivität) nicht-linear von chemisch-physikalischen Prozessen abhängen, die auf der Porenskala stattfinden. Dieses Projekt kombiniert fortgeschrittene Lattice-Boltzmann Modelle auf der Porenskala mit klassischer Nukleationstheorie und modernsten Charakterisisrungmethoden  (Synchrotron-basierte Röntgenstrahlenmethoden). Ziel ist es, ein Fenster für ein besseres Verständnis und eine genauere Vorhersehbarkeit solcher Prozesse zu öffnen.

Durch diese Arbeit soll ein verbessertes Verständnis der mikroskopischen Mechanismen geschafft werden, welche Auflösung-/Ausfällungsreaktionen kontrollieren. Dadurch   erhofft man sich Einsicht zu gewinnen, wie solche Mechanismen die hydraulischen Eigenschaften poröser Gesteine, und deren Wirken auf relevante geochemische Prozesse, beeinflussen.