Unifier les modélisations du fluide de CO2: une nouvelle théorie multi-échelle des liquides moléculaires – BAC2MOL

Le CO2 fluide est central dans les technologies éco-compatibles, du stockage géologique aux procédés industriels (séparation, extraction). Leur développement nécessite une compréhension claire de la structure et de la thermodynamique à différentes échelles, pressions, températures et environnements complexes (mélanges, confinement, solvatation). Actuellement, il n’existe aucun modèle multi-échelle. L’échelle macroscopique est bien décrite par les équations d'état (EoS) cubiques, largement utilisées dans l'industrie, ou par la théorie statistique des fluides associatifs, un modèle microscopique simplifié. Les deux méthodes ne capturent cependant pas l’échelle moléculaire, où les interactions anisotropes entre le CO2 et son environnement sont essentielles. À l’inverse, la dynamique moléculaire modélise les interactions microscopiques pour calculer la structure, la thermodynamique et la dynamique. Mais leurs coûts de calcul limitent leur intérêt pour des applications. Enfin, les théories de l’état liquide déterminent efficacement la structure moléculaire, mais ne reproduisent pas la thermodynamique et se limitent généralement aux particules sphériques. Pour développer des procédés basés sur le CO2 fluide, une nouvelle approche de modèles multi-échelle est impérative. Notre projet BAC2MOL vise à unifier les modèles micro- et macroscopiques en fusionnant les théories récentes des liquides moléculaire avec les EoS. Cette stratégie combine l'efficacité et la précision au niveau moléculaire des nouvelles théories anisotropes des liquides avec la thermodynamique exacte des EoS. Nous prévoyons d'établir une théorie de référence pour les fluides à tige dure. Nous y intégrerons ensuite l’EoS exact, avec un soin particulier dans la région critique. Deux applications réalistes seront proposées : le confinement dans les sub-nanopores et la solvatation supercritique. Le projet BAC2MOL fournira un outil innovant pour développer les technologies écologiques basées sur le CO2 fluide.