El comportamiento dinámico de nucleación y precipitación de minerales en medios porosos durante la inyección de fluidos subterráneos tiene un impacto significativo en muchas aplicaciones de ingeniería, como la extracción de gas de esquisto y la captura de CO2. Los modelos tradicionales suelen pasar por alto el papel que juega la nucleación homogénea en este proceso de flujo reactivo. Nuestro estudio desarrolló un nuevo solucionador numérico, ReactiveParticulateFlowFoam, que acopla la nucleación homogénea de minerales y el flujo de partículas cristalinas reactivas a escala de poro por primera vez. Al simular el flujo reactivo en microcanales y medios porosos, encontramos que el comportamiento de nucleación homogénea de los minerales está gobernado tanto por las condiciones de flujo del fluido como por la estructura del medio poroso. Nuestros resultados indican que existe un rango óptimo de número de Péclet que maximiza la tasa de nucleación homogénea y la cantidad final de núcleos. Además, la nucleación homogénea también se ve afectada por la porosidad de la matriz porosa; un aumento en la porosidad aumenta el número de núcleos, especialmente bajo condiciones dominadas por advección. Además, hemos descubierto que, en regímenes dominados por advección, una alta tortuosidad de la estructura del poro promueve la nucleación homogénea al mejorar la mezcla local a través de la perturbación del flujo. Este modelo proporciona un marco novedoso para la regulación precisa de la nucleación y precipitación homogéneas de minerales, ofreciendo perspectivas críticas para la optimización de procesos de ingeniería geológica relacionados.
Zou et al. (Sun,) estudiaron esta cuestión.