Measurement and prediction of the CO2 effective diffusion coefficient in unsaturated media

Akué Sylvette Awoh, Benoît Plante, Bruno Bussière, Mamert Mbonimpa

Dans les comptes rendus d’articles de la conférence: GeoRegina 2014: 67th Canadian Geotechnical Conference

Session: Unsaturated Soils

ABSTRACT: The CO2 transport from air to mine wastes that can capture CO2 is controlled by molecular diffusion and carbonation reactions. The CO2 flux captured depends on the effective diffusion (De-CO2) and CO2 consumption rate (Kr-CO2) coefficients. The objective of this study was to present an experimental determination of the De-CO2 of mine wastes at several degrees of saturation (Sr), based on a procedure inspired from oxygen diffusion tests, and the development of a predictive equation of De-CO2 based on existing De-CO2 models and existing CO2 measured. When the material is almost dry, the measured and calculated CO2 concentrations are closer than when the materials Sr increases. The predicted and the measured De-CO2 coefficients fit at lower Sr compared to higher Sr. These results suggest that H+ consumption by the solids moves the equilibrium of CO2 dissolution to higher-than-predicted values, because the numerical predictive model does not account for H+ reactivity.

RÉSUMÉ: Le transport du CO2 de l™air vers les rejets miniers séquestreurs de CO2, est contrôlé par la diffusion moléculaire et les réactions de carbonatation. Le flux de CO2 capturé dépend des coefficients de diffusion effective (De-CO2) et de carbonatation du CO2 (Kr-CO2). Cette étude s™intéresse à la détermination expérimentale du De-CO2 de rejets miniers à différents dégrées de saturation (Sr), basé sur une procédure inspirée de la méthode de diffusion de l™oxygène, et le développement d'une équation de prédiction de De-CO2 basé sur des modèles et des mesures de De-CO2 de la littérature. Pour des Sr faibles, les courbes de CO2 mesurées et calculées s™ajustent assez bien et les valeurs de De-CO2 prédites correspondent aux valeurs de De-CO2 mesurées, comparativement aux valeurs de De-CO2 à des Sr élevés. Ces résultats s™expliquent par l™augmentation de la dissolution du CO2 causée par la consommation des H+ par le solide, non prise en compte par le modèle numérique utilisé.

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