Onderzoekers van het Complex Flow Lab van de Universiteit van Swansea hebben de ingewikkelde vormen onderzocht die ontstaan ​​wanneer lucht in de bodem wordt geïnjecteerd. Gepubliceerd in Fysieke beoordeling toegepast , deze bevindingen zouden ooit kunnen worden gebruikt om de sanering van industriële brownfieldterreinen te versnellen, waarvan het Verenigd Koninkrijk momenteel meer dan 400 heeft, 000 hectare van.

De experimenten zijn bedrieglijk eenvoudig, waarbij perslucht wordt geïnjecteerd in smalle glascellen die dicht opeengepakt zijn met zand en verzadigd zijn met water. Niet zo eenvoudig echter, zijn de spectaculair complexe structuren die verschijnen. Terwijl de lucht het natte zand openbreekt, er vormt zich een patroon dat doet denken aan boomtakken tegen een winterse lucht of het netwerk van bloedvaten in het lichaam.

Complex Flow Lab-leider en universitair hoofddocent aan het College of Engineering van Swansea University, Dr. Bjornar Sandnes, zei:"Het is verrassend om te zien dat zeer verschillende systemen patronen kunnen produceren die griezelig veel op elkaar lijken. Vaak is dit omdat, diep onder de oppervlakte, ze delen een wiskundig leidend principe."

Complexe patronen terzijde, het principe dat de vorming van de breuktakken regelt blijkt verrassend eenvoudig te zijn.

Dr. James M. Campbell, Postdoctoraal onderzoeker aan de Swansea University gedurende het hele project, legt uit:"De met lucht gevulde breuken nemen de weg van de minste weerstand en ze duwen materiaal opzij terwijl ze vooruit gaan. Dit creëert een dichter gebied rond de breuk dat als een schild fungeert, andere breuken op afstand houden."

Dr. Bjornar Sandnes, zei:"We bestuderen deze patronen in de eerste plaats omdat we nieuwsgierig zijn om te ontdekken welke fysieke mechanismen de vorm en functie van deze prachtige structuren bepalen, maar ook omdat deze processen belangrijk zijn in veel natuurlijke en industriële systemen".

Een voorbeeld hiervan is wanneer een bodem verontreinigd is en moet worden schoongemaakt. In-situ chemische oxidatie (ISCO) is een techniek waarbij de bodem wordt overspoeld met een chemische stof die reageert met de verontreinigende stof, en maakt het onschadelijk. Het probleem met ISCO is dat het zo lang duurt omdat de stromen in de bodem zo traag zijn. Door de grond te breken, hooggeleidende paden kunnen worden gegenereerd voor vloeistofuitwisseling, het reinigingsproces versnellen, en het verminderen van kosten voor de exploitant.