Image
Knut Jørgen Måløy og Joachim Falck Brodin

Knut Jørgen Måløy (til venstre) og Joachim Falck Brodin viser fram nyvinningen som åpner nye dører i forskning på det som kalles porøse medier. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Splitter ny 3D-skanner følger væsker fra hulrom til hulrom

GØY PÅ LAB'EN: Nytt verktøy kan avsløre hemmeligheter om vann i et vannreservoar, olje i et oljereservoar og CO2 under havbunnen.

Etter 30 år med forskning på det som kalles porøse medier, kan fysikkprofessor Knut Jørgen Måløy ved Universitetet i Oslo nå ta steget fra to til tre dimensjoner. Det kan han blant annet takke stipendiat Joachim Falck Brodin for.

– Det var ikke opplagt at vi skulle få det til, men vi klarte det på relativt kort tid, sier Måløy.

– Det var absolutt et eurekaøyeblikk, sier Brodin om gjennombruddet på laboratoriet.

I en beholder fylt med glasskuler og matolje sprøyter de inn en vannløsning med glyserin. Så lager de tredimensjonale bilder av hvordan glyserinen fortrenger oljen og presser seg inn i porene mellom glasskulene. To datastyrte kameraer tar bilder underveis.

Grunnvann, olje, gass og CO2-lagring

Et porøst medium er et stoff eller et materiale der det er hulrom inni. En svamp er selvfølgelig porøs, men også de fleste bergarter inneholder bitte, bitte små porer som kan inneholde luft, vann eller andre flytende stoffer.

Måløy og Brodin bedriver grunnforskning, og de har ikke konkret anvendelse av teknologien sin fremst i tankene. Likevel er det nok av bruksområder for en bedre forståelse av hvordan flyten foregår fra pore til pore.

– Dette er viktig å forstå for mange industrielle prosesser, sier Måløy til Titan.uio.no.

– For eksempel i oljeindustrien eller for å produsere vann fra et vannreservoar. Det kan også være viktig for å forstå hvordan forurensning sprer seg i jord, sand og stein, sier han.

Fakta

Gøy på lab'en

Vitenskapelige eksperimenter er først og fremst preget av langsiktig, tålmodig og nøyaktig pirkearbeid. Men innimellom dukker det opp aha-opplevelser og plutselige høydepunkter.

I denne artikkelserien deler forskere gode historier fra laboratoriet.

Lagring av flytende CO2 under havbunnen forholder seg til akkurat den samme problematikken. Det handler om hva som skjer når du injiserer en væske som har en annen tetthet enn væsken som er der fra før.

– Jeg tror også dette kan bli viktig innenfor biologi og medisin. All væsketransport i biologiske systemer er også strømmer i porøse medier, sier Brodin.

Helt annerledes i 3D

Det er et stykke frem dit. Men gjennombruddet de hadde så sent som i fjor, gjør at de nå har et helt nytt verktøy til studier av porøse medier. En 3D-skanner er en helt ny verden sammenlignet med hvordan Måløy tidligere har studert de samme fenomenene i bare to dimensjoner, presset sammen mellom to glassplater.

– Hvordan ting henger sammen i tre dimensjoner, er helt annerledes enn i to dimensjoner. Det betyr mye for meg at vi nå kan studere disse strukturene og denne dynamikken i 3D, sier han.

3D-skanner for porøse medier
Fra venstre: 3D-skanneren i dagslys og i mørke. Begge foto: Eivind Torgersen/UiO. Helt til høyre et av de aller første aha-bildene fra Joachim Falck Brodins mastergrad.

Brodin laget den første versjonen av instrumentet under masterstudiet sitt. Doktorgradsarbeidet hans skal gjøre det enda bedre.

– Det bygger på metodikk fra mikroskopi som er brukt lenge. Andre laboratorier har også lignende instrumenter, men de er forskjellige og har ulike fordeler og ulemper, sier Brodin.

Han forteller at de visste på forhånd at det var teoretisk mulig å få det til, men det var mange finjusteringer som skulle på plass før de var fornøyd med bildekvaliteten.

Fakta

Porøse medier-laboratoriet (Porelab)

Porous Media Laboratory er et senter for fremragende forskning ved NTNU og Universitetet i Oslo.

Senterets mål er å finne metoder for å kunne beregne kompliserte væskestrømmer i porøse medier mer presist. Dette kan gjøres ved å kombinere eksperimenter, modellering og utvikling av ny teori. Senteret kombinerer metoder fra fysikk, kjemi, geologi og geofysikk.

Les mer på Porelabs hjemmeside

20 000 glasskuler

I den lille boksen er det omtrent 20 000 glasskuler. Hver av dem er tre millimeter store. Det er nesten uendelig med muligheter for hvordan væsken de sprøyter inn, skal spre seg.

– Det er altfor komplisert til at du kan starte på atomnivå. Vi prøver å angripe det geometrisk, sier Brodin.

Bildene hans kan forhåpentligvis vise hvordan pore for pore blir invadert av inntrengeren. De kan avsløre hvor det blir trangt og når væsken velger å gå i en annen retning.

– Vi gjør ti eksperimenter med stadig høyere injeksjonshastighet og ser hvordan strukturene forandrer seg, sier Brodin.

Veilederen gleder seg til å jobbe videre med instrumentet.

– Dette gir oss et verktøy der vi kan gjøre veldig mye nytt. Vi kan se strukturene og visualisere dem. Og vi har det her i lab'en vår, sier Måløy fornøyd.

Les mer om porøse medier på Titan.uio.no

Kunnskap om olje skal gi verden rent vann

Ny kunnskap om propper i rør viktig for industrien

30 year old prediction on motion of fluids is verified

Kontakt:

Professor Knut Jørgen Måløy, Fysisk institutt, UiO