Transfert de matière en milieu polyphasique dispersé avec prise en compte de réactions chimiques : application au transfert de matière dans un sol au voisinage d'une racine

Abstract

On présente une modélisation mathématique d’un sol particulièrement saturé siège de transferts de matière en phase liquide et gazeuse, de changements de phase et de réactions chimiques. A partir de l’analyse de la source d’entropie par la Thermodynamique des Processus Irréversibles linéaire, on établit les relations phénoménologiques d’une solution diluée idéale conduit à préciser les potentiels de transport impliqués dans la usuelles de la cinétique chimique sont traduites dans l’environnement hétérogène et dynamique constitué par le sol, de nombreux couplages apparaissent à tous les niveaux de la modélisation. Le choix des concentrations apparentes comme variables de description du sol conduit à un modèle adapté à de nombreux domaines d’application : hydrogéochimie, pollution et dépollution des sols, stockage de déchets, devenir des pesticides et fertilisants, nutrition minérale des plantes, génie des procédés. Les équations de ce modèle sont appliquées à la modélisation du fonctionnement de la rhizosphère en milieu calcaire. Les processus pris en compte sont la diffusion de CO₂, la filtration de la phase liquide, la diffusion des solutés, les réactions de changement de phase, la dissolution/évaporation du CO₂ et la dissolution/précipitation de CaCO₃. Les actions exercées sont le prélèvement d’eau et l’excrétion d’acide carbonique. Les résultats mettent en évidence les interactions entre processus physiques et chimiques.