Моделирование воздействия бактерий на концентрацию метана при подземном хранении водорода

Аннотация

Проблема подземного хранения газовой смеси водорода состоит в том, что в отличие от природного газа, водородная газовая смесь претерпевает химические изменения в процессе хранения, тем самым концентрация водорода и углекислого газа понижается, а концентрация метана растет. Было установлено, что эти изменения происходят из-за активности популяции метаногенных бактерий, обитающих в пласте. Эта химическая активность, вызываемая деятельностью бактерий, а также течение газа и воды в пласте вызывает явление самоорганизации такое, как появление автоволновых пространственных структур, динамика которых характеризуется множеством различных сценариев, в том числе возникновение хаоса и переход с одного сценария на другой. В настоящем работе предлагается разработать качественную теорию сценариев самоорганизации в подземных хранилищах водорода в зависимости от внешних и внутренних параметров. Разработка теории и компьютерных моделей переноса в подземном хранилище водорода будет строиться на базе связки теории многофазных композиционных течений в пористых средах с моделью динамики популяций бактерий, которая будет основана на механизме хемотаксиса (внутренний химический механизм, благодаря которому бактерии обладают способностью детектировать наличие питательных веществ на расстоянии и двигаться в этом направлении).