Projecten

Abstract

De globale doelstelling van het project is de laboschaal evaluatie en optimalisatie van de biologisch actief koolfiltratie (BAK) voor PFAS-verwijdering uit industrieel effluent, met de bedoeling de standtijd van de actief koolfilter te verhogen via biologische regeneratie. De doelgroep omvat twee types van ondernemingen: enerzijds de "probleembezitters" of eindgebruikers, ondernemingen die PFAS houdend afvalwater lozen maar voor wie waterzuivering geen kernactiviteit is, en anderzijds de "waterzuiveraars" of technologieleveranciers, voor wie waterzuivering wel de kernactiviteit is. Hoewel de projectresultaten relevant zijn voor een ruime doelgroep van eindgebruikers (verschillende sectoren), focust het project in eerste instantie op ondernemingen actief in de industriële textielverzorging, vertegenwoordigd door hun federatie. Dit zijn zowel KMO als GO, in totaal een 30-tal bedrijven voor wie de projectresultaten rechtstreeks relevant zijn. De ruime doelgroep (andere sectoren) is ook vertegenwoordigd in de begeleidingsgroep én in het werkplan.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het onderzoeksproject situeert zich in het domein van de milieubiotechnologie, meer bepaald de biologische behandeling van industrieel afvalwater. Het conventionele actief-slibproces, CAS, wordt meestal uitgevoerd bij lange slibverblijftijden (= laag belast) en levert vaak een effluent van goede kwaliteit op voor lozing. De CAS-zuivering gaat echter gepaard met aanzienlijke (milieu)kosten en een beperkte terugwinning van grondstoffen. Met het oog op de broodnodige transitie van de conventionele afvalwaterzuivering naar een grondstoffen- en energiefabriek, ontwikkelt dit project het innovatieve concept van hoog-belast aeroob korrelslib of HiGS (High-Rate Granular Sludge). HiGS richt zich op verschillende complementaire routes voor het terugwinnen van grondstoffen en energie uit afvalwater: 1) energieterugwinning via anaerobe vergisting van het slib bij korte slibverblijftijden (enkele dagen), 2) terugwinning van nutriënten via biologische fosforverwijdering, dat de sleutel vormt tot korrelvorming, en 3) terugwinning van waardevolle gelvormende biopolymeren die de structuur van de aerobe korrels bepalen. Het project onderzoekt specifiek de impact van belangrijke operationele factoren, zoals de verblijftijd van het slib en de samenstelling van het afvalwater, op de microbiële gemeenschap en het kwantitatieve terugwinningspotentieel van HiGS. Daarnaast bepaalt het project de samenstelling en de eigenschappen van gelvormende biopolymeren die geëxtraheerd worden uit hoog-belaste korrelslibsystemen met het oog op toekomstige toepassingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Microbiële olie is een noodzakelijk alternatief voor fossiele of plantaardige olie in de toekomst. Bulkproductie is echter nog niet economisch haalbaar. Verdunde lignocellulosehoudende afvalstromen zijn een goedkope en daarom interessante bron van koolstof voor de productie van microbiële olie. Het gebruik van reversibele immobilisatie van oliehoudende gist in een continue reactor met het verzamelen van de cellen waarin de olie werd geaccumuleerd heeft nog veel gebreken. Een hoge celconcentratie, hoge olieaccumulatie en efficiënte hermobilisatie van de cellen zijn uiterst belangrijk. Dit vergt een complexe interactie tussen dragermateriaal, het micro-organisme en de mediumsamenstelling. In dit project worden verschillende hoog innovatieve oplossingen onderzocht. Er wordt geëvalueerd of de aanwezige lignocellulosehoudende inhibitors (furaanaldehyden, organische zuren en fenolen) in het substraat de natuurlijke immobilisatie van de gistcellen verbeteren. Voor het verder verhogen van de immobilisatie-efficiëntie worden het toepassen van co-immobilisatie met een schimmel en het gebruik van zwitterion polymeren voor eenvoudige reversibele immobilisatie bestudeerd. Stamverbetering die rekening houdt met de verschillende vereisten voor de micro-organismen gebeurt door adaptieve laboratoriumevolutie. Deze innovaties moeten leiden tot een efficiënt systeem waarbij de inhibitoren uit de verdunde lignocellulosehoudende afvalstroom gevaloriseerd worden onder de vorm van microbiële olie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Vanderveken Ines

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project situeert zich in het domein van de milieubiotechnologie. Al meer dan een eeuw is het actief slib proces de meest gebruikte methode voor biologische afvalwaterzuivering. Ondanks de hoge verwijderingsefficiëntie, is dit een weinig duurzaam proces. Aeroob korrelslib (AGS) is een recente innovatie die een efficiënte afvalwaterbehandeling mogelijk maakt, maar waarbij ook stoffen kunnen worden teruggewonnen, en de voetafdruk en het energieverbruik worden geminimaliseerd. Een belangrijk aspect dat echter weinig aandacht heeft gekregen, is de vorming van lachgas (N2O) tijdens de verwijdering van stikstof door AGS. N2O is een krachtig broeikasgas met een potentieel opwarmingseffect dat 300 keer hoger ligt dan dat van koolstofdioxide. Het doel van het project is de ontwikkeling van een model om N2O-emissies in AGS te minimaliseren. Het model zal uitgebreid worden gekalibreerd, gevalideerd en uiteindelijk bevestigd op basis van experimentele resultaten van laboschaal AGS-reactoren. Het project combineert de complementaire expertise van onderzoekers van de Technische Universiteit van Gda?sk (Polen) en de Universiteit Antwerpen (België). Het project zal belangrijke operationele en microbiële mechanismen van N2O-productie identificeren, en zal resulteren in experimenteel bevestigde modelgebaseerde strategieën om N2O-emissie te minimaliseren. De projectresultaten zullen dus aanzienlijk bijdragen tot de duurzaamheid van het innovatieve AGS-proces

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van het project is het demonstreren dat ozonisatie (O3) in combinatie met Granulair Actief Kool (GAK) kan worden ingezet op RWZI's als een innovatieve, doelmatige en kostenefficiënte nabehandelingstechniek ter verbetering van de kwaliteit van het oppervlaktewater in Nederland en Vlaanderen. Deze combinatie lost op duurzame wijze problemen met storende ozonisatie nevenproducten op. Ozonisatie is dé efficiënte techniek voor de verwijdering van een breed scala aan OMV's maar heeft als nadeel dat het kan leiden tot het vrijkomen van schadelijke nevenproducten zoals bromaat en transformatieproducten. Een hogere ozon dosering, die nodig is voor vergaande verwijdering van organische microverontreinigingen (OMV's), leidt hierbij ook tot een groter risico op de vorming van nevenproducten. Bij GAK filtratie worden deze nevenproducten niet gevormd, echter is bij gebruik van GAK frequent regeneratie van het actief kool noodzakelijk wat leidt tot hoge kosten en een grote CO2-voetafdruk. In dit project wordt daarom onderzocht hoe deze twee technologieën zo goed mogelijk op elkaar kunnen worden afgestemd zodat een zo hoog mogelijke OMV verwijdering kan worden behaald bij een minimale vorming van nevenproducten, een minimale GAK-regeneratie en een optimaal energie- en grondstoffenverbruik.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: De Boeck Gudrun

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het aeroob korrelslib proces (aerobic granular sludge AGS) is een revolutionaire ontwikkeling in het domein van de biologische waterzuivering. De vorming van dense en compacte korrels leidt tot een significante intensivering van het proces, met een lagere footprint, dalend energieverbruik en verminderde slibvorming. Momenteel zijn alle korrelslibreactoren echter van het batch type, met een discontinue voeding. Dit beperkt sterk het marktpotentieel van deze technologie. Dit project, een samenwerking tussen onderzoeksgroepen uit Vlaanderen en Vietnam, beoogt de ontwikkeling van een continu-gevoed korrelslibproces. De kennis van het korrelslibproces, aan UAntwerpen, wordt vertaald naar het continue proces "ICEAS" (intermittent cycle extended aeration system) waarin de Vietnamese German University een sterke expertise heeft uitgebouwd. Verder onderzoeken we, aan UAntwerpen, de dynamiek van vorming en afbraak van het sterke broeikasgas lachgas (N2O) tijdens de simultane stikstof- en fosforverwijdering door korrelslibsystemen, om hiervoor een N2O mitigatiestrategie uit te werken. Tegelijkertijd wordt het nieuwe korrel ICEAS concept, in Vietnam, uitgewerkt voor de behandeling van afvalwater uit de seafood processing industrie, een belangrijke economische activiteit in Vietnam met een behoorlijke ecologische impact. De verwachte uitkomst van het project is een innovatief en duurzaam continu-gevoed korrelslibproces, tot stand gekomen door de samenwerking van beide partners.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van "FLAXIT" is het ontwikkelen van zeer selectieve biokatalytische reacties voor het creëren van volledig hernieuwbare moleculen, waarbij vlaszaad als grondstof wordt gebruikt. Voor elke ton lange vlasvezels wordt in België 0,7 ton vlaszaad geproduceerd, dat als een nevenstroom wordt beschouwd, waarvan 30-40% olie is die voornamelijk wordt gebruikt voor technische toepassingen in het lagere marktsegment. De overige 60-70% wordt gebruikt als diervoeder. Met de bedoeling de vlasproductie te verdubbelen om aan de groeiende vraag naar vezels te voldoen, zullen de vlastelers in België grotere hoeveelheden vlaszaad als bijproduct produceren. In dit project zullen we de diverse biomoleculen, namelijk olie (bestaande uit meervoudig onverzadigde vetzuren), koolhydraten en eiwitten die in vlaszaad aanwezig zijn, optimaal benutten. Met behulp van extractie en biokatalytische transformaties creëren we innovatieve waardeketens die nieuwe mogelijkheden bieden voor landbouwers, de industrie en de samenleving in België. Dit project brengt een multidisciplinair team samen om enzymatische- en microbiële transformaties te gebruiken voor de productie van (i) methyl-, ethyl- en polyglycerolesters uit vlaszaadolie voor gebruik in persoonlijke verzorging en cosmetische toepassingen, (ii) dicarbonzuren met lange keten uit vlaszaadolie en koolhydraten voor bijvoorbeeld nieuwe polymeren en cosmetische toepassingen, en (iii) eiwitten/peptiden & water oplosbare voedingsvezels uit de ontvette vlaszaadkoek voor techno-functionele toepassingen in voedingsmiddelen. Op deze manier streven wij naar een zero-waste proces voor de valorisatie van vlaszaad.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Efficiëntere, compactere en minder energie verbruikende technologieën voor afvalwaterzuivering zijn dringend nodig om te voldoen aan de steeds strengere lozingsnormen en om het algemene watertekort (dat hergebruik van water noodzakelijk maakt) op te vangen. Door zowel membraanbioreactor- (MBR) als aëroob korrelslibtechnologieën (AGS) te combineren, kunnen de belangrijkste nadelen van het huidige conventionele actiefslibsysteem (CAS) ondervangen worden. Hoewel de korrels de membraanvervuiling potentieel kunnen verlichten, zijn de vreet-vasten condities en/of andere benodigde granulatieparameters niet zonder meer over te brengen naar een continu systeem met volledige slibretentie, zoals in een MBR. Dit onderzoek heeft tot doel een stabiele granulatie van aëroob korrelslib te bereiken en te behouden en dit te integreren met membraanbioreactoren in continu-gevoede reactoren. Onze centrale onderzoekshypothese is dat het belangrijkste granulatiemechanisme, namelijk microbiële selectie, kan worden toegepast op continu-gevoede systemen. Een stapsgewijze benadering van sequencing batch naar continu gevoede en van continu gevoede naar MBR werking, met eenvoudige en complexe substraten, zal leiden tot een finale validatie met reëel industrieel afvalwater. Een grondige microbiële analyse zal de nodige inzichten opleveren om het AGS-MBR proces klaar te maken voor grootschalige toepassing in reële (industriële) afvalwaterzuiveringsinstallaties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Mandaathouder: Li Zehao

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het algemene wetenschappelijke doel van WODCA is het creëren van nieuwe, duurzame, betaalbare lange-keten dicarbonzuren (LCDA) uit afvalolie die relevant zijn voor industriële toepassingen zoals hoogwaardige polymeren, smeermiddelen, coatings, corrosie-inhibitoren, etc. Hiervoor worden nieuwe niet-pathogene micro-organismen ontwikkeld als biokatalysator in een geoptimaliseerd fermentatieproces op basis van gebruikte frituurolie, gevolgd door een innovatieve membraangebaseerde zuivering om LCDA's van hoge zuiverheid te bekomen die geschikt zijn voor verschillende Vlaamse chemische bedrijven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project beoogt de ontwikkeling van innovatieve manieren voor de productie van geavanceerde (bio)brandstoffen uit microalgen en lignocellulosematrices voor weg- of luchttransport en toepasbaar op nationaal grondgebied. Het richt zich op de ontwikkeling van innovatieve en competitieve technologische productieschema's om België te positioneren als een gedifferentieerde strategische partner en speler voor de eco-efficiënte productie van geavanceerde alternatieve (bio)brandstoffen van de tweede en derde generatie. Het project is een samenwerking tussen ULiège, UGent, UCLouvain en UAntwerpen. Binnen dit project, BioWAVE, coördineert UAntwerpen het onderzoek naar de biochemische conversie en fermentatie van geoptimaliseerde en gemodificeerde lignocellulosematrices met als innovatief doel een unieke voorbehandelingsaanpak te combineren met een uniek detoxificatieproces voor een eenstapsproductie van bio-ethanol van de tweede generatie. Bioethanol zal geproduceerd worden uit lignocellulose, zoals populierenhout en maïsstro, wild type en genetisch gemodificeerd met een lager ligninegehalte zoals geleverd door de UGent. Dit proces is een meerstappenbenadering met unitaire operaties van voorbehandeling, hydrolyse (vaak enzymatisch), fermentatie en rectificatie/distillatie om bio-ethanol te produceren dat geschikt zou zijn voor integratie in transportbrandstoffen. Een optie waaraan in dit ADV_BIO-project de voorkeur wordt gegeven, is stoomexplosie. Hoewel stoomexplosie op het eerste gezicht aantrekkelijk is omdat hierbij alleen water en geen chemische stoffen worden gebruikt, komen bij deze methode "toxische" verbindingen vrij die het daaropvolgende versuikeringsproces remmen en ook de fermentatie van bio-ethanol kunnen belemmeren, waardoor het productierendement daalt. De belangrijkste remmers zijn furaanverbindingen (2-furfural of 5-hydroxymethylfurfural), zwakke organische zuren, maar ook fenolverbindingen die afkomstig zijn van de afbraak van lignine. Deze laatste worden als het meest problematisch beschouwd en moeten uit de reactiemedia worden verwijderd. Een onderzoeksactie is erop gericht te voorkomen dat lignine de omzetting van lignocellulosehoudende biomassa belemmert, in de eerste plaats door genetisch gemodificeerde planten te gebruiken met een lager ligninegehalte. Bij de stoomexplosie worden de ligninebindingen verbroken en komen fenolhoudende afbraakproducten vrij in de vloeistof. Het is bewezen dat na een zeer strenge voorbehandeling repolymerisatie tot lignine kan optreden, met nieuw gevormde bindingen die moeilijker af te breken zijn. Om deze ongewenste repolymerisatie te voorkomen wordt het toevoegen van hernieuwbare additieven tijdens het stoomexplosieproces onderzocht. Verwijdering van de resterende fenolverbindingen, en mogelijk andere remmende verbindingen, kan worden bereikt door gebruik te maken van biologische detoxificatie als een geïntegreerde of aanvullende stap. Laccase-detoxificatie van lignocellulosematrices die met stoomexplosie zijn behandeld, blijkt de suikeropbrengst tijdens enzymatische hydrolyse te verhogen. Tijdens dit detoxificatieproces worden ook furaanverbindingen en organische zuren geëlimineerd. In dit onderzoeksdeel wordt dus verbeterde lignocellulosebiomassa (UGent) toegepast voor een relevant industrieel proces voor de productie van bio-ethanol, waarbij gebruik wordt gemaakt van stoomexplosie en gelijktijdige versuikering en fermentatie. Daarnaast worden innovatieve technologieën, zoals suppletie tijdens de stoomexplosie en laccase en microbiële detoxificatie toegepast om de totale conversie te verhogen. Dit zal uiteindelijk leiden tot de combinatie van een unieke voorbehandelingsaanpak met een uniek ontgiftingsproces voor de productie in één stap van bio-ethanol van de tweede generatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

PFAS, poly- of perfluoralkylstoffen, omvat duizenden verschillende door de mens gemaakte gefluoreerde verbindingen met allerlei toepassingen, in blusschuim, textiel, bouwmaterialen, coatings enz. PFAS zijn echter ook "forever chemicals": persistent, mobiel en nauwelijks biologisch afbreekbaar. PFAS komen voor in grondwater en oppervlaktewater, en een belangrijke bron van verspreiding is industrieel afvalwater. De courante technologie om PFAS uit afvalwater te verwijderen is actief kool filtratie, waarbij PFAS via sorptie aan actief kool binden. Hierbij treedt geen afbraak op, en bovendien is de lange termijn efficiëntie sterk afhankelijk van de eigenschappen van PFAS (bv. de ketenlengte, functionele groepen…). In het project willen we (combinaties van) verschillende bestaande technieken voor de verwijdering van PFAS uit industrieel afvalwater evalueren en optimaliseren, inclusief de kosten/baten analyse en opschaalbaarheid. Bijkomend willen we zicht krijgen op het gedrag van PFAS in industriële (biologische) waterzuiveringsinstallaties, meer bepaald hoe de bedrijfsvoering van de biologie invloed heeft op PFAS verwijdering door binding aan het actief slib. De voorgestelde technologieën omvatten onder meer (electro-)coagulatietechnieken, verschillende (geavanceerde) chemische oxidatietechnieken (AOP), elektrochemische oxidatie (EO), en membraanfiltratie. We onderzoeken niet alleen de toepasbaarheid op het effluent, maar ook op de concentraatstroom na membraanfiltratie in een waterhergebruik scenario.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In LIPTYDA zullen we duurzame lange-keten dicarbonzuren (LCDA's) creëren die van groot belang zijn voor verschillende Vlaamse bedrijven omdat ze gericht zijn op verschillende toepassingen zoals hoogwaardige polymeren, weekmakers en smeermiddelen. De huidige productie van dicarbonzuren is grotendeels afhankelijk van fossiele grondstoffen en chemische processen, en is bovendien beperkt tot middellangeketenproducten. In LIPTYDA zullen we ons richten op de nieuwe lange-keten dicarbonzuren uit vetputafval (GTW), dat overvloedig beschikbaar is in de voedselverwerkende industrie, waar het wordt ingezameld tijdens de waterzuivering. Het hergebruik van GTW is marginaal omdat het verontreinigd is met voedselresten, en het wordt bijgevolg hoofdzakelijk verbrand of gestort op stortplaatsen. Toch zien we een enorm potentieel voor GTW in biologische fermentatieprocessen: verschillende LCDA-producerende gistsoorten gedijen goed op lipiden. Eerst zullen we het GTW grondig karakteriseren en op basis van de resultaten een geschikte voorbehandeling ontwikkelen. Vervolgens zullen we geavanceerde screening en synthetische biologie toepassen om een giststam te verkrijgen die in staat is om bij hoge temperaturen te groeien. Dit is immers nodig om GTW in vloeibare toestand te krijgen en een goede omzetting naar LCDA's te garanderen. Tenslotte zullen we, terwijl we werken met ongebruikelijke temperaturen en nieuwe stammen en grondstoffen, een nieuw fermentatieproces ontwikkelen met gebruikmaking van geavanceerde reactor- en fermentatietechnologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het BioPOM project beoogt de toepassing van biologische fosfaatverwijdering (EBPR – enhanced biological phosphorus removal) uit het afvalwater van de aardappelverwerkende industrie, als wapen tegen de gevolgen van de klimaatverandering zoals waterschaarste tijdens droge periodes. Dankzij biologische fosfaatverwijdering gebruiken de ondernemingen niet alleen minder chemicaliën, maar verlaagt ook de zoutlast in het lozingswater dat dan kan ingezet worden als alternatieve waterbron voor irrigatie en/of hergebruik.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het service platform BioGRAN situeert zich in het domein van de milieubiotechnologie, meer bepaald de industriële afvalwaterzuivering. Het doel van BioGRAN is om bedrijven, die beschikken over een biologische waterzuivering, bij te staan bij de implementatie van de revolutionaire korrelslibtechnologie, met aanzienlijke economische en duurzaamheidsvoordelen. In een eerste stap bepaalt het service platform voor de klant of korrelvorming mogelijk is met het specifiek type afvalwater van het bedrijf. De praktische vertaling van de sleutelparameters voor korrelvorming naar implementatie gebeurt vervolgens i.s.m. een externe partner, de waterconsultant Cre@Aqua. Hierbij staat BioGRAN in voor de opvolging van de biologische zuivering tijdens en na de implementatie van de korrelslibtechnologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

BioWAVE is lid van het LED-Water netwerk. LED staat voor laagdrempelige expertise en dienstverlening. LED levert eerstelijns advies aan bedrijven over allerlei watergerelateerde onderwerpen. BioWAVE is het LED-H2O aanspreekpunt voor de provincie Antwerpen

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project onderzoekt BioWAVE de impact van de aerobe korrelslibtechnologie (AGS) op de membraanfiltratie eigenschappen in een industriële membraan bioreactor (MBR), en dit op volle schaal. Ook het effect van de filtratie op de stabiliteit van het korrelslib wordt onderzocht.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

SBR 2.0 - Optimalisatie van de biologische industriële waterzuivering. Ongeveer één derde van de industriële biologische waterzuiveringen kampt met een slechte slibkwaliteit, vaak door overmatige groei van draadvormende bacteriën. Dit resulteert in een problematische bezinking, slechte slibontwatering, moeilijke slib/water scheiding en zelfs slibuitspoeling. Het project wil een innovatieve strategie toepassen om de structuur, en dus de bezinkingseigenschappen van industrieel actief slib te verbeteren. Dit gebeurt door in te spelen op de procesvoering van de installatie waardoor gunstige groepen van bacteriën in het slib worden gestimuleerd, die leiden tot compacte slibvlokken. Deze strategie speelt dus in op de oorzaak van de slechte bezinking! Deze innovatieve strategie werd op laboschaal toegepast om de kwaliteit van het actief slib afkomstig van verschillende bedrijven uit diverse sectoren te verbeteren. De laboproeven werden uitgevoerd met slib (1) uit de sector voeding, zonder nutriënteverwijdering, (2) uit de sector voeding met nutriëntenverwijdering, en (3) uit de tankreinigingssector met complexe afvalwaters. De strategie werd ook op volle schaal toegepast in een industriële actief slib installatie. Hierbij werd de operationele strategie geoptimaliseerd om een goede en stabiele slibkwaliteit te bekomen. In alle gevallen werd een goede slibkwaliteit bekomen, hetgeen zich uit in een goede slibbezinking (SVI < 100 ml/g), een goede effluentkwaliteiet, en een compacte slibmorfologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

BioWAVE is lid van het LED-Water netwerk. LED staat voor laagdrempelige expertise en dienstverlening. LED levert eerstelijns advies aan bedrijven over allerlei watergerelateerde onderwerpen. BioWAVE is het LED-H2O aanspreekpunt voor de provincie Antwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verdunde fenolrijke stromen komen regelmatig voor in lignocellulosegebaseerde bioraffinaderijen. Fenolen worden vandaag de dag vaak als afval beschouwd. Enkele micro-organismen kunnen via fermentatie fenolen omzetten tot waardevolle intracellulaire componenten. Hierdoor wordt de lastige afvalstroom een grondstof en een economische opportuniteit. Om deze verdunde fenolstromen efficiënt te concentreren als intracellulaire componenten in microorganismen is het noodzakelijk het proces te versnellen. In de praktijk gebeurt dit vaak door de hoeveelheid micro-organismen, dus de biokatalysator, te verhogen en zo hoge celconcentraties te creëren. Voor het geïntegreerd fermenteren en terugwinnen van de intracellulaire producten ontbreekt een efficiënt economisch proces. Onze hypothese is dat het ontwerp van een nieuw reactortype, namelijk een reversibele geïmmobiliseerde celreactor (RIR), een mogelijke oplossing biedt. In deze reactor gebeurt achtereenvolgens adhesie van de cellen op een geschikte drager, fermentatie, en tenslotte desorptie om de intracellulaire componenten terug te winnen. Als een case-studie wordt de productie van microbiële olie onderzocht vertrekkend vanuit het fenolrijke hydrolysaat bekomen bij de thermochemische behandeling van lignocellulose. Het doel van dit project is het ontwerp van een economisch haalbaar proces voor het valoriseren van deze fenolrijke stroom. Het nieuwe proces zal bijdragen tot het bekomen van een biomassa-gebaseerde circulaire economie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Broos Waut

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door de invoering van een anaerobe voedingsstap in de bedrijfsvoering van actief slib installaties wordt de groei van opslagbacteriën gestimuleerd, hetgeen leidt tot een verbeterde slibbezinking. In dit project wordt een algoritme ontwikkeld om deze opslagreactie te monitoren en te optimaliseren voor toepassing in de industriële afvalwaterzuivering. Het algoritme is gebaseerd op de signalen van eenvoudige én robuuste online sensoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Dobbeleers Thomas

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aeroob korrelslib (AGS) is een revolutionaire waterzuiveringstechnologie, met significante voordelen t.o.v. conventionele actief slib systemen. Een bijzonder interessante eigenschap van het korrelslib is de mogelijkheid om simultaan stikstof (N) en fosfor (P) op biologische wijze uit afvalwater te verwijderen. Deze reactie steunt op het specifieke opslagmetabolisme van denitrificerende polyfosfaat accumulerende organismen (dPAO). Biologische N-verwijdering is echter ook gekoppeld aan de vorming van het broeikasgas lachgas (N2O). Specifiek voor AGS, kan een onevenwichtige denitrificatie t.g.v. het trage verbruik van opslagpolymeren door dPAO, leiden tot de ophoping van N2O. In korrelslib zijn Accumulibacter species de meest intens bestudeerde dPAO, hoewel deze organismen in hun substraatgebruik beperkt zijn tot de vluchtige vetzuren acetaat en propionaat. In actief slib zijn echter andere dPAO met en breder substraatbereik in grotere aantallen aanwezig. De rol van deze vermeende dPAO in de korrelvorming én de vorming en verwijdering van N2O blijft een grote onbekende. In het project bestuderen we (1) de korrelvorming, en (2) de dynamiek van de biologische P-verwijdering onder denitrificerende condities met specifieke aandacht voor N2O vorming en afbraak, in aanrijkingsculturen van vermeende dPAO door gebruik te maken van andere koolstofsubstraten dan acetaat en/of propionaat (met name aminozuren en glucose). De lange termijn aanrijkingen worden ondersteund door (1) korte termijn batch testen om de microbiële activiteiten te kwantificeren, (2) analyses van de microbiële gemeenschap in de aanrijkingen (m.b.v. kwantitatieve PCR en 16S rRNA sequencing), en (3) analyse van de expressie van de voornaamste genen betrokken bij denitrificatie. De projectresultaten leiden (1) tot een dieper inzicht in de complexe microbiële reacties in korrelslibsystemen, (2) tot nieuwe mogelijkheden om de nutriëntenverwijdering in korrelslib te optimaliseren, en (3) tot de definiëring van broodnodige strategieën om N2O emissies uit korrelslibsystemen te verminderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Mandaathouder: Dockx Lennert

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

de onderzoeksgroep BioGEM is het LED aanspreekpunt voor bedrijven uit de provincie Antwerpen, voor allerlei water-gerelateerde vraagstukken. De invulling van het LED project omvat (1) gratis eerstelijnsadvies, (2) korte analyses, (3) eindwerken en (4) de opzet van grotere projecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project situeert zich in het domein van de biologische afvalwaterzuivering, meer specifiek handelt het over het actief slib (AS) systeem. Een van de voornaamste nadelen van dit AS systeem is de zogenaamde filamenteuze bulking door de snelle groei van filamenteuze micro-organismen. Om de problemen hieromtrent op te lossen, is het cruciaal om deze filamenteuze organismen enerzijds te kunnen identificeren en anderzijds te kunnen linken aan externe factoren. In dit project beogen we, om m.b.v. next generation sequencing (16s rRNA amplicon sequencing), de microbiële samenstelling en meer specifiek het type van filamenteuze organismen, voor 30 industriële waterzuiveringen relevant voor Vlaanderen, te analyseren. Het tweede doel is om deze microbiële data te linken aan externe factoren zoals afvalwater samenstelling, biomassa karakteristieken en de operationele parameters van de waterzuiveringsinstallatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dobbeleers Thomas
• Co-promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Polyurethanen (PU) vormen een veelzijdige groep polymeren, die in stijgende mate in diverse applicaties gebruikt worden; matrassen, constructieschuimen, automotive en lijmen. PU is een vernet condensatiepolymeer, resulterend uit de reactie van polyolen (polyhydroxylalcoholen) met sterk reactieve diisocyanaten. Als thermoharder (een polymeer zonder smeltpunt) is PU moeilijk recycleerbaar, en state-of-the-art mechanische recyclage leidt enkel tot laagwaardige producten. Nochtans wordt chemolyse (chemische depolymerisatie) sinds lang verkend als alternatief, maar commerciële toepassing beperkt zich tot herwinning van de polyolen. De afwezigheid van technologische opties voor het herwinnen van de diisocyanaat derivaten is hoofdzakelijk te wijten aan de complexiteit van deze moleculen, en een gebrek aan kennis over hun chemisch gedrag tijdens het chemolyseproces. Deze STIMPRO beoogt inzichten in hoe de derivaten van isocyanaat gevormd worden, en hoe zij reageren tijdens een alcoholyse, door experimenten met modelmonomeren. Samen met experimentele en computationele observaties over mengen en oplosbaarheid, wordt deze kennis aangewend voor de creatie van een basisproces voor chemolyse van modelpolyurethanen. De resultaten van deze studie kunnen later gebruikt worden voor het formuleren van een chemolyse van realitisch PU-afval, met herwinning van beide monomeren als belangrijke technologische doorbraak. Daarnaast kan de opgedane kennis getransfereerd worden naar toekomstige formulatie van nieuwe PU met biogebaseerde monomeren

Onderzoeker(s)

• Promotor: Pazdur Lukasz
• Co-promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Vande Velde Christophe

Onderzoeksgroep(en)

• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)
• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tijdens de thermochemische voorbehandeling van de biotechnologische productie van chemicaliën uit de polysacchariden in lignocellulose, wordt een vaste fractie verkregen, hoofdzakelijk bestaande uit cellulose, en een lignine-afvalstroom, de zogenaamde xylose-rijke fractie (XRF). XRF bevat enige restsuiker, toxische fenolen en furanen. Het doel van het onderzoeksproject is om een techniek te onderzoeken om bijna volledige verwijdering van de lignine-afvalstroom te verkrijgen door lipidenproducerende bacteriën te gebruiken, meer bepaald, Rhodococcus sp. Van Rhodococcus is bekend dat het fenolverbindingen kan metaboliseren. Om te slagen moeten echter een aantal hindernissen worden genomen, (i)de furanen en sommige fenolen kunnen toxisch zijn voor het micro-organisme, (ii) herpolymerisatie van het lignine kan optreden, (iii) het lignine is waarschijnlijk niet volledig afgebroken, (iv) oligomeren van lignine- en lignine-cellulosecomplexen kunnen nog steeds aanwezig zijn, (v) het is niet bekend of de Rhodococcus deze oligomeren kan afbreken. Door analyse van de suikers, furanen, fenolen en de aard van de oligomeren of partikels, kan inzicht worden verkregen in het proces. Op basis van deze kennis zal een toolbox met technieken gebruikt worden om dit op te lossen, d.w.z. adaptatie van het micro-organisme, commerciële cellulasen en laccases, alfa-naftol om herpolymerisatie van de lignine te voorkomen, gebruik van andere bacteriën, ....

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het P2PC project draagt bij aan een oplossing tot het urgente probleem van afvalplastics. Het project behandelt enerzijds de uitdaging van toenemende volumes en diversiteit van afvalplastics, anderzijds het opstellen van nieuwe materiaalkringlopen in plaats van vernietiging van waarde. Het belangrijkste uitgangspunt van P2PC is dat plastic afval door pyrolyse een bron kan zijn van diverse waardevolle chemische bouwstenen, de zogenaamde "precious chemicals', in plaats van te eindigen in verbrandingsinstallaties of stortplaatsen. Op die wijze kan P2PC beschouwd worden als een volgende stap in de Vlaamse inspanningen om het globale probleem van afvalplastics aan te pakken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Billen Pieter
• Promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Van Passel Steven

Onderzoeksgroep(en)

• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)
• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Industrieel afvalwater bevat mogelijk niet-bioafbreekbare organische verbindingen (recalcitrante COD). In dit project onderzoeken we slimme combinaties van chemische en biologische technieken om dergelijke afvalwaters te behandelen. Het project is specifiek geënt op afvalwaterstromen afkomstig van recyclageprocessen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tijdens de thermochemische voorbehandeling van de biotechnologische productie van chemicaliën uit de polysacchariden in lignocellulose, wordt een vaste fractie verkregen, hoofdzakelijk bestaande uit cellulose, en een lignine-afvalstroom, de zogenaamde xylose-rijke fractie (XRF). XRF bevat enige restsuiker, toxische fenolen en furanen. Het doel van het onderzoeksproject is om een techniek te onderzoeken om bijna volledige verwijdering van de lignine-afvalstroom te verkrijgen door lipidenproducerende bacteriën te gebruiken, meer bepaald, Rhodococcus sp. Van Rhodococcus is bekend dat het fenolverbindingen kan metaboliseren. Om te slagen moeten echter een aantal hindernissen worden genomen, (i)de furanen en sommige fenolen kunnen toxisch zijn voor het micro-organisme, (ii) herpolymerisatie van het lignine kan optreden, (iii) het lignine is waarschijnlijk niet volledig afgebroken, (iv) oligomeren van lignine- en lignine-cellulosecomplexen kunnen nog steeds aanwezig zijn, (v) het is niet bekend of de Rhodococcus deze oligomeren kan afbreken. Door analyse van de suikers, furanen, fenolen en de aard van de oligomeren of partikels, kan inzicht worden verkregen in het proces. Op basis van deze kennis zal een toolbox met technieken gebruikt worden om dit op te lossen, d.w.z. adaptatie van het micro-organisme, commerciële cellulasen en laccases, alfa-naftol om herpolymerisatie van de lignine te voorkomen, gebruik van andere bacteriën, .... Het voorliggende project focust op het eerst deel van dit onderzoek, namelijk de xylosehoudende afvalstroom karakteriseren en de toxiciteit van de individuele componenten voor Rhodococcus onderzoeken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door de veranderende klimatologische omstandigheden en de groeiende milieu-impact, neemt de aandacht voor het energie- en grondstoffenverbruik bij bedrijven met een eigen afvalwaterzuivering de laatste jaren sterk toe. Bovendien zijn ook steeds meer bedrijven geïnteresseerd in het hergebruiken van afvalwater in het productieproces. Het project AEROGRAM streeft naar de implementatie van een innovatieve technologie in afvalwaterzuivering, de aerobe granulaire slib technologie, die tegemoet komt aan bovenstaande eisen op vlak van duurzaamheid. Het energie- en grondstoffenverbruik van een aerobe granulaire slib (of korrelslib) reactor ligt immers heel wat lager dan dat van actief slib systemen met flocculant slib. Bovendien biedt de technologie, gezien de uitstekende bezinkingseigenschappen van korrelslib, heel wat perspectieven voor waterhergebruik. Een belangrijk aandeel van de technologieën die waterhergebruik mogelijk maken, zoals MBR (membraanbioreactor) en UF (ultrafiltratie), maakt immers gebruik van membraanfiltratie. Verwacht wordt dat de dichte, afgelijnde slibmorfologie in een korrelslibsysteem zal leiden tot een verminderde vervuiling van de membranen. Dit zal het project demonstreren via de implementatie van een aerobe granulair slib MBR (GMBR) en van een aerobe korrelslib reactor met ultrafiltratie (AGS-UF), als voorbehandeling van een reverse osmose (GMBR-RO) en (AGS-UF-RO) installatie, op pilootschaal (MBR 0,5 m3/u, RO 0,2 m3/u).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

de onderzoeksgroep BioGEM is het LED aanspreekpunt voor bedrijven uit de provincie Antwerpen, voor allerlei water-gerelateerde vraagstukken. De invulling van het LED project omvat (1) gratis eerstelijnsadvies, (2) korte analyses, (3) eindwerken en (4) de opzet van grotere projecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aeroob korrelslib betekent een ware revolutie in het afvalwaterlandschap. Korrelslibreactoren hebben significante voordelen t.o.v. de conventionele actief slib systemen: lager energieverbruik, kleinere footprint, efficiëntere nutriëntenverwijdering, en de mogelijkheid tot terugwinning van fosfor en waardevolle biopolymeren uit afvalwater. De korrelvorming steunt op het specifieke metabolisme van "traag-groeiende" bacteriën zoals polyfosfaat accumulerende organismen (PAO). In korrelslib zijn Accumulibacter species de meest intens bestudeerde PAO, hoewel deze organismen heel beperkt zijn in hun substraatgebruik (enkel de vluchtige vetzuren acetaat en propionaat). In conventionele actief slib installaties zijn echter andere PAOs in grotere aantallen aanwezig, die bovendien gekenmerkt worden door een breder substraatbereik. De rol van deze andere PAOs in de korrelvorming en de productie van biopolymeren blijft een grote onbekende. De doelstelling van het project is (1) de vorming van aeroob korrelslib, en (2) de winning van gelvormende biopolymeren (alginaat-achtige extracellulaire polymeren - ALE), in aanrijkingsculturen van vermeende PAOs (verschillend van Accumulibacter) door gebruik te maken van andere koolstofsubstraten dan acetaat en/of propionaat. De samenstelling van de microbiële gemeenschap in de aanrijkingen wordt opgevolgd d.m.v. geavanceerde microbiële analysetechnieken, zoals kwantitatieve PCR (qPCR) en 16S rRNA sequencing. De projectresultaten hebben een significante impact op de verdere ontwikkeling van de aerobe korrelslib technologie. Enerzijds zullen ze helpen het toepassingsgebied van de technologie beter te definiëren, door aan te wijzen welk type industrieel afvalwater efficiënt kan behandeld worden. Anderzijds zal de gewonnen kennis over de PAOs betrokken bij het korrelvormingsproces toelaten om het proces meer gericht te optimaliseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: D'aes Jolien
• Mandaathouder: Dockx Lennert

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voorgestelde onderzoeksproject beoogt het tonen van de geschiktheid en verklaren van het effect van nieuwe, groene solventen, natuurlijke diepe eutecticum solventen (NADES), op enzymatische reacties. NADES zijn eutectische mengsels van twee of meerdere primaire biologische metabolieten (sacchariden, aminozuren, organische zuren, ureum, choline, polyolen) die vloeibaar zijn op of net boven kamertemperatuur, door aanwezigheid van netwerkvormende waterstofbruggen. Hoewel ze eerder onderzocht zijn als groene extractiesolventen, zijn publicaties over hun gebruik voor enzymatische reacties schaars. Voor het eerst zullen wij de invloed van NADES op enzymatische reacties disaggregeren in volgende effecten: solvatatie-energie, massatransfer in bulk en stabiliteit van enzyme-substraat-intermediaren. Een goed gekende enzymatische omzetting, nl. de deacetylering van mannosylerythritol lipide (MEL) mengels met Novozym 435 (een commercieel lipase), zal uitgevoerd worden in NADES als voorbeeldsysteem. Hoewel geen multi-parametrische regressie wordt gedaan, worden kwalitatieve (en semi-kwantitatieve) inzichten vergaard via het koppelen van parametrische oplosbaarheidsmodellering (Hansen model, met experimentele validatie en input) met fysicochemische karakterisering (viscositeit, oppervlaktespanning) van NADES systemen, en concentratie- (substraat, enzyme) en temperatuursafhankelijke kinetische experimenten en modellering. Het geanticipeerde resultaat van dit project is een aanduiding van enzymatische efficiëntie in doelgerichte NADES, en een ontleding van de marginale efficiëntieverandering naar solvatatie, activiteit en massatransferverschillen in vergelijking met traditionele organische solventsystemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)
• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project worden een volledige geautomatiseerde laboschaal waterzuiveringsreactor en een respirometer gebouwd voor de opleiding professionele bachelor chemie/biochemie aan de Karel de Grote (KdG) Hogeschool.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het MATTER project, een tweejarig Catalisti-ICON project (2018-2020), doelt op het evalueren van de recyclage van post-consumer plastic afvalstromen en de gegenereerde data te gebruiken om een beslissingsondersteunend kader te bouwen. In het MATTER project, worden technische en marktgebaseerde criteria ontwikkeld om een optimaal plastic afval management systeem te ontwikkelen. Meer specifiek, focust het project op de P+ fractie (alle plastic verpakkingsafval) van het uitgebreide P+MD inzamelings- en sorteringssysteem. Partners vanuit de gehele waardeketen nemen deel in het projectconsortium: scheiding en voorbehandeling (Indaver en Bulk.ID), mechanische recyclage (Borealis en ECO-Oh!) en thermochemische recyclage (Indaver en Borealis). Duurzaamheidsanalyses laten ontwikkeling van een beslissingsondersteunend kader toe.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Van Passel Steven

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)
• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De centrale onderzoeksdoelstelling in dit innovatiemandaat is, het ontwikkelen van een marktklaar compact en duurzaam korrelslib systeem voor de continue zuivering van variabel industrieel afvalwater. Hierbij wordt in een eerste fase een dynamische processturing, ontwikkeld op laboschaal. Vervolgens zal in een tweede fase, op locatie van een industriële eindgebruiker, deze technologie gevaloriseerd worden op pilootschaal. Een succesvol project kan zo leiden tot commercialisatie van een energie-efficiënte, compacte, flexibele en robuuste waterzuiveringstechnologie voor industrieel afvalwater

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Mandaathouder: Dobbeleers Thomas

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit onderzoeksvoorstel beoogt het bevestigen/ontkrachten van de recent ontdekte (Bombelli et al., Current Biology 2017) versnelde biochemische omzetting van lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) door larven van de grote wasmot Galleria mellonella, en het onderzoeken van de aard en opbrengst van metabolieten. Na bekendmaking werden echter onmiddellijk sterke bedenkingen over de betrouwbaarheid van deze conclusies gepubliceerd (Weber et al., Current Biology 2017). Het voorgestelde onderzoek houdt een verbeterd analytisch programma in, gebruik makend van goede blanco en steriele stalen en analyseren van de composietstalen met homogenaat/LDPE. Daarnaast doelt het onderzoek op een mechanistisch begrip van de omzetting. Indien de resultaten uit eerdere literatuur bevestigd worden, zal dit leiden tot verder onderzoek naar biochemische recyclage processen voor polyolefinen, nu dat mechanische recyclage op limieten botst. Ook indien eerdere vaststellingen ontkracht worden, laat dit onderzoeksvoorstel toe deel te nemen in de lopende wetenschappelijke discussie, en kennis en expertise op te bouwen in biochemische afbraak van polyolefinen, of breder nog, functionaliseren van alkanen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Billen Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het ImPrOVE-project (Innovative (pre)POmace Valorization procEss) is gericht op een groot probleem dat in heel Europa verband houdt met de landbouw: de pulp die ontstaat bij het persen van fruit. Deze grote hoeveelheid pulp wordt als afval beschouwd, maar bevat natuurlijke en zeer functionele bestanddelen. De schil en het klokhuis van fruit bevatten beschermende en functionele moleculen: antioxidanten, stabilisatoren, kleurstoffen, aroma's, vezels met potentieel voor hoogwaardige toepassingen in cosmetica, diëten en als bio-additieven in voedsel en dranken. ImPrOVE beoogt de volledige valorisatie van pulp door gebruik te maken van een combinatie van bestaande en innovatieve processen. Deze moeten gemakkelijk en zonder hoge energie- en kostenvereisten kunnen worden uitgevoerd, wat moet resulteren in toegang voor S(M)E's (economische strategische Europese doelstellingen), waarbij de winst over de hele keten wordt herverdeeld en de agro- en voedingsactiviteiten van Europa worden versterkt. ImPrOVE zal een generieke processtroom ontwerpen die toepasbaar is op de meeste soorten afvallen. Twee gevallen zullen worden bestudeerd: Zuid-Europese afvallen van olijven en Midden-/Noord-Europese afvallen van appels/peren/kersen/komkommers. De totale valorisatie wordt bereikt in drie procesclusters: (1) voorbehandeling van de afvallen, waarbij aroma's en olie uit de afgescheiden zaden vrijkomen; (2) extractie van hoogwaardige materialen uit de voorbehandelde pulp en (3) valorisatie van de resulterende vezelmassa, hetzij rechtstreeks (functioneel ontworpen vezels) of door cellulose-lignine te splitsen en beide materialen fysisch, enzymatisch en/of chemisch te valoriseren. Een ambitieus concept is het gebruik van biogebaseerde ionische vloeistoffen (BIOILs) of natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) als extractievloeistoffen geavanceerde groene oplosmiddelen. Nog ambitieuzer, en zeer aantrekkelijk, is te bestuderen of de extractievloeistof zelf kan worden gebruikt in plaats van de geïsoleerde en gezuiverde ingrediënten, waardoor enige downstream processing kan worden vermeden. Dermatologische en metabolomische tests, (eco)toxiciteit, biologische afbraak, LCA, industriële relevantie, schaalbaarheid en economische levensvatbaarheid zullen op duurzame wijze worden aangepakt door het Europese multidisciplinaire partnercluster, met academische en industriële leden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Billen Pieter
• Promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)
• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voorgestelde onderzoek doelt op de ontwikkeling van (nieuwe) betaalbare hoogwaardige lange ketenbifunctionele monomeren geschikt voor condensatiereacties, het verduurzamen van hun productieproces en de aanmaak van demonstratiemonsters, met het oog op het verwerven van een octrooi en parallelle industriële valorisatie. Vanuit de beoogde monomeren kunnen nieuwe materialen, in het bijzonder polymeren, geproduceerd worden die ongekende fysicochemische, thermische en mechanische eigenschappen hebben in vergelijking met polymeren bereid vanuit bestaande korte (max. C10 ketenige) α,ω-bifunctionele condensatiemonomeren. Daarnaast zijn deze nieuwe materialen biodegradeerbaar, en openen ze een nieuw perspectief op chemische recyclage. Vandaag kunnen monomeren vergelijkbaar aan de beoogde monomeren enkel geproduceerd worden met een lage koolstofefficiëntie en hoge economische en milieukundige kostprijs. Wij stellen daarom een nieuwe syntheseweg voor, in lijn met principes van groene chemie, die zowel lange (C18+) α,ω-bifunctionele condensatiemonomeren oplevert, als asymmetrische versies van dergelijke monomeren kan opleveren en een syntheseweg die de ketenlengte van dergelijke monomeren kan verhogen tot zelfs verdubbelen. De laatste twee processen waren tot dusver (industrieel) niet bekend noch mogelijk. De monomeren met lange tot zelfs dubbele ketenlengte zijn tot heden nog niet beschreven en dus compleet nieuw. De haalbaarheid van de voorgestelde syntheseweg werd al aangetoond in preliminaire experimenten. De prestaties van vooral dergelijke nieuwe polyesterstructuren zal vergeleken worden met die van "klassieke" (korte) keten varianten. In een tweede fase worden langere ketens (C18+) beoogd door de ketenlengte te verlengen tot te verdubbelen. In dit laatste geval wordt een ethermolecule van twee vetzuurketens bekomen dat aan beide zijden getermineerd is. De bedoeling is dat de totale lengte van de keten tussen de twee functionele groepen groot is, dit wil zeggen 18 tot meer atomen bevat. De hypothese is dat de aanwezigheid van de ether-zuurstof intern in de lange keten geen fundamentele veranderingen in de ketenstructuur oplevert, waardoor de eigenschap van de equivalente homogene "grote C-keten" bekomen wordt. De eigenschappen van deze nieuw bekomen monomeren en vooral oligomeren en polymeren opgebouwd met deze bouwstenen zullen worden nagegaan. Met de bekomen gegevens en voorbeelden wordt een patent ingediend. In een derde fase wordt voor een selectie van de monomeren, namelijk deze met hoogste industriële vraag, de productieprocedure (kostenstructuur) verfijnd. Van deze monomeren worden grotere hoeveelheden aangeleverd ter demonstratie aan industriële partners met het oog op het activeren van de industriële valorisatie. Tegelijkertijd wordt een eerste kostschatting gemaakt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Billen Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Zeer langketenige vetzuren (VLCFA's) zijn vetzuren met een ketenlengte van meer dan 20 koolhydraten. Ze vertegenwoordigen een waardevolle klasse van chemicaliën die in verschillende industrieën kunnen worden gebruikt. Tegenwoordig worden zij geproduceerd uit plantaardige oliën en petrochemische grondstoffen. Om de VLCFA-productie duurzamer te maken lijkt de microbiële VLCFA-synthese door Rhodococcus-soorten de perfecte oplossing. Helaas is de huidige kennis over VLCFA productie met Rhodococcus beperkt. Daarom stelt dit project voor om deze leemte op te vullen. Voor het onderzoek naar de triggering effecten om hoge VLCFA-productie te bekomen zullen verschillende agro-industriële substraten als grondstof gebruikt worden. Het triggerende effect van de verbindingen op de genexpressie van de VLCFA-route zal worden geëvalueerd door RT-qPCR. De gewenste triggers moeten de VLCFA-titer verhogen. Verschillende Rhodococcus-stammen zullen op VLCFA-synthese onderzocht en geëvalueerd worden. De VLCFA-productie zal verder worden geoptimaliseerd door screening van verschillende mediumsamenstellingen, door de optimalisatie van omgevingsfactoren en, ten slotte, het gebruikte voedingspatroon. Het bekomen van hoge VLCFA-productiviteit kan leiden tot een nieuw productieproces van waardevolle bouwstenen voor de chemische industrie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Wijnants Marc
• Mandaathouder: Van Herck Jolien

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project worden een volledige geautomatiseerde laboschaal biologische waterzuiveringsreactor gebouwd voor de opleiding professionele bachelor chemie/biochemie aan de Karel de Grote (KdG) Hogeschool.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het effluent van tankreinigingsbedrijven bevat nog resttoxiciteit die met de huidige waterzuivering niet kan worden verwijderd. Vermits bekend is dat bepaalde detergenten, en in het bijzonder de niet-ionogene surfactant nonylfenol, toxische eigenschappen bezitten en deze detergenten frequent worden aangeboden bij tankreinigingsbedrijven, beoogt voorliggend project om een gepaste chemisch-biologische waterbehandeling op punt te stellen. Dit moet de tankreinigingsbedrijven de slagkracht geven om te voldoen aan de milieuwetgeving en om concurrentieel te blijven. De doelgroep bestaat enerzijds uit tankreinigingsbedrijven en anderzijds uit watertechnologieleveranciers. In Vlaanderen zijn er 31 tankreinigingsbedrijven en ca. 25 watertechnologieleveranciers die oxidatieve technieken, membraanfiltratietechnieken en biologische systemen aanbieden. Mits positieve projectresultaten zullen aile tankreinigingsbedrijven hier baat bij hebben vermits detergenten bij elk van hen worden aangeboden en worden gebruikt. Het voordeel voor de watertechnologieleveranciers zal afhankelijk zijn van welke technieken technisch-economisch geschikt blijken voor de problematiek.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aeroob granulair slib (AGS) is een innovatieve ontwikkeling in biologische afvalwaterzuivering. AGS-systemen zijn echter erg complex, en om het potentieel van AGS verder te kunnen benutten, is er meer inzicht nodig in de verschillende factoren die de vorming, onderhoud en samenstelling van AGS beïnvloeden. Het doel van dit project is om meer inzicht te krijgen in de vorming, eigenschappen en samenstelling van aerobe granules. Hiervoor zullen we de uittesten of het haalbaar is om aerobe granulaire biofilms te verkrijgen met een reincultuur van Pseudomonas sp. CMR12a, of met een gemengde microbiële cultuur, wanneer gestart wordt vanuit inoculatie met een reincultuur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: D'aes Jolien
• Co-promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Lebeer Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Voorbehandeling van lignocellulosebiomassa is noodzakelijk om de aanwezige lignine te degraderen, de cellulosekristalliniteit te verlagen en de specifieke oppervlakte voor de enzymatische hydrolyse te verhogen. Fungale voorbehandeling is gebaseerd op een solid state cultuur waar de fungale mycelia in het substraat doordringen om zo door direct contact met de enzymen de lignine aan te vallen. In dit project worden de mechanismen en optimale omstandigheden van dit complex proces onderzocht om via gebruik van een stabiel consortium van samenwerkende micro-organismen een kortere voorbehandelingstijd te bekomen. Afzonderlijke fungale stammen groeien op houten chips van populier in een computer-gecontroleerde solid state fermentor. Het proces wordt opgevolgd in de tijd door de enzymactiviteiten van lignine-degraderende enzymen en cellulases alsook de concentraties aan koolhydraten te bepalen. Ook de groeisnelheid wordt bepaald door de zuurstofopnamesnelheid te meten in de solid-state reactor. Alle verzamelde informatie zal toelaten om een fungale voorbehandeling van lignocellulose met een microbieel consortium van synergetisch samenwerkende stammen te bekomen met een hoge ligninedegradatie. De efficiëntie van de voorbehandeling zal uiteindelijk beoordeeld worden op basis van de ethanolproductiviteit in een simultaan saccharificatie en fermentatieproces van voorbehandeld populierenhout.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Lachgas (N2O) is een belangrijk broeikasgas met een broeikaseffect van 300-maal dat van CO2. In waterzuiveringssystemen zijn voornamelijk de stikstofverwijderingsprocessen verantwoordelijk voor N2O emissie. Deze emissies dragen in belangrijke mate bij aan de totale CO2-afdruk van een zuivering. Aeroob korrelslib is een ware revolutie in de biologische waterzuivering waardoor significante energiebesparingen kunnen gerealiseerd worden bij het zuiveringsproces. Het is echter onbekend hoe belangrijk N2O emissies uit deze reactoren zijn. Het doel van dit project is dan ook de kwantificering van N2O vorming in aerobe korrelslibsystemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het actief slibproces for biologische waterzuivering is een wereldwijd toegepast maar op vele vlakken nog steeds slecht begrepen proces. Recente ontwikkelingen zijn het aeroob granulair slibproces and de herwinning van grondstoffen uit afvalwater. De productie van alginaat-achtige biopolymeren (ALE) kadert mooi binnen deze opkomende technologieën/topics. Om het potentieel van actief slibsystemen ten volle te kunnen benutten is er echter nog meer inzicht nodig in de samenstelling en dynamiek van de microbiële gemeenschap die het proces aandrijft. Een moleculaire techniek die momenteel steeds populairder wordt is 16S rRNA amplicon sequencing. Deze techniek laat toe om een volledig fylogenetisch overzicht te krijgen van de microbiële gemeenschap in het slib. De link tussen de fylogenetische data en functionele informatie ('welk organisme doet wat?') ontbreekt echter nog grotendeels. Dit project omvat twee belangrijke doelstellingen: - exploratie van het potentieel van een alternatieve aanpak, namelijk amplicon sequencing van functionele genen, en het vergelijken van deze aanpak met resultaten bekomen via 16S rRNA amplicon sequencing and qPCR - de hierboven vermelde strategie toepassen om de abundantie en diversiteit van ALE biosynthesegenen in AS systemen te onderzoeken

Onderzoeker(s)

• Promotor: D'aes Jolien

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aerobe korrelslibtechnologie (AGS) betekent een ware revolutie op het gebied van de biologische waterzuivering. In dit project beogen we de ontwikkeling van een toepasbare dynamische procesregeling voor industriële AGS systemen, gebaseerd op de signalen van goedkope, robuuste en ingeburgerde sensoren. Een 5-stappenplan wordt uitgewerkt, beginnende bij de ontwikkeling van een regel-strategie voor eenvoudige laboschaal AGS reactoren, om uiteindelijk een geoptimaliseerd regelalgoritme te bekomen dat op een meer realistisch pilootschaal wordt uitgedaagd met echt variabel industrieel afvalwater.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Copot Cosmin

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het TNAV project IntelSens (Vlaio - Vis-IV) heeft tot doel de intelligente integratie van online sensoren in industriële biologische waterzuiveringsinstallaties. De focus ligt op het verlagen van de operationele kosten, vnl. mbt het enrgieverbruik en het gebruik van chemicaliën. Concreet wordt er gestreefd naar een optimalisatie van minstens 100 industriële zuiveringen in Vlaanderen

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een functioneel prototype van een (algen)afscheider zal gebouwd worden en beproefd op een reële algensuspensie. Eerste doelstelling is het bestaande concept te optimaliseren (afmetingen, materialen en fysische parameters). Tweede doelstelling is experimenteel het werkgebied te bepalen bij het oogsten van algen (soort alg en concentratie van de alg)speelruimte en het kostenaspect (hardware en operationele kosten) te kwantificeren en te vergelijken met bestaande (algen)afscheiders.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Mannosylerythritollipiden (MELs) zijn een van de meest veelbelovende biosurfactanten (BS) door hun vele toepassingsmogelijkheden. Ondanks alle voordelen worden BS nog slechts op beperkte schaal industrieel gefermenteerd. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: (1) een beperking in structurele variatie van natuurlijk beschikbare biosurfactanten en (2) de kostprijs, die vaak niet competitief is met deze van de chemisch gesynthetiseerde surfactanten. De hoge kostprijs wordt voor een groot deel bepaald door de kostprijs van het substraat. MELs worden momenteel geproduceerd uit soja-olie, een waardevol substraat dat de belasting op vruchtbaar landgebruik verhoogt. Een mogelijk alternatief voor plantaardige olie zou olie afkomstig van oliehoudende gisten kunnen zijn. Voor verschillende van deze gisten werd reeds aangetoond dat zij in staat zijn om olie te produceren uit vluchtige vetzuren, een zeer goedkoop substraat dat ondermeer kan bekomen worden via de acidogene fermentatie van afvalwater, een abundante afvalstroom. De doelstelling van het project kan vervat worden in volgende onderzoeksluiken, die elk inspelen op een beperkende factor van MEL-productie: - Kostprijs substraat: De ontwikkeling en optimalisatie van een meerstaps-productiesysteem waarbij MELs worden geproduceerd uit olie afkomstig van de oliehoudende gist Cryptococcus curvatus. Voor de productie van olie door C. curvatus zal gebruik gemaakt worden van een vluchtige vetzuren (VVZ) en/of glycerol. Tenslotte beogen we een case-study om VVZ te bekomen uit industrieel afvalwater. - Beperkte structurele variatie: Het bekomen van structurele variatie aan MEL-afgeleiden gebeurt via het voeden van alternatieve vetzuren en afgeleiden, zoals gehydroxyleerde en bifunctionele vetzuren, in plaats van (plantaardige) olie. Hierbij zal worden nagegaan wat de meest veelbelovende varianten zijn, en hun productie zal worden geoptimaliseerd. - Limitaties in fermentatie-opbrengst: Opheldering van het trigger-effect van een hydrofobe koolstofbron op MEL-productie door Pseudozyma aphidis. Hiertoe zal met behulp van RT-qPCR de expressie van MEL-biosynthesegenen worden geanalyseerd onder verschillende omstandigheden. Dit is overigens een ondersteuning naar de andere onderzoeksluiken toe. Voor de productie van MELs en olie wordt gebruik gemaakt van fermentatietechnologie. Analysen gebeuren met behulp van chromatografie. De omzetting van industrieel afvalwater tot VVZ gebeurt door middel van acidogene fermentatie in een sequencing batch reactor (SBR). Voor het onderzoeken van het trigger-effect van een hydrofobe koolstofbron op MEL-productie door Pseudozyma aphidis, wordt eerst een RT-qPCR assay op punt gesteld. Dit project vormt een brug tussen verschillende onderzoeksdomeinen binnen de onderzoeksgroep Bio-Chemical Green Engineering & Materials (BioGEM) aan de faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen (fTI). Deze zijn watertechnologie, industriële biotechnologie en groene en hernieuwbare materialen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: D'aes Jolien
• Mandaathouder: Akkermans Veerle

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project kadert in de samenwerking tussen Pantarein Water en de onderzoeksgroep BioGEM. Doel van het project is een innovatief industrieel waterhergebruik concept dat de voordelen integreert van aeroob korrelslib (snelle bezinking, robustheid...) en membraanprocessen (waterhergebruik). De onderzoeksploeg stelt als hypothese dat aeroob korrelslib een significante meerwaarde heeft voor membraanfiltratieprocessen, onder meer door verlaging van de snelheid van membraanvervuiling.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Mandaathouder: Stes Hannah

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De aerobe granulaire slibtechnologie betekent een ware revolutie op het gebied van de biologische waterzuivering. Dergelijk korrelslib bevat bovendien een hoog gehalte alginaten, dit zijn bijzonder waardevolle extracellulaire biopolymeren die aldus uit de waterzuivering worden gewonnen. Doel van het project is (1) de maximalisatie van de alginaatopbrenst, en (2) de optimalisatie van de extractie procedure van alginaten uit waterzuiveringslib.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: D'aes Jolien

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project "INSTIS - innovatieve stikstofverwijdering uit slachthuisafvalwater" beoogt de demonstratie, op pilootschaal, van de haalbaarheid en de stabiliteit van een verregaande kortsluiting van de stikstofcyclus in een conventionele zuivering voor slachthuisafvalwater, en dit bij omgevingstemperatuur

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks goede prestaties van solid state fermentatie (SSF) op laboschaal, bezit het proces op industriële schaal een aantal nadelen zoals slechte warmteoverdracht en moeilijke pH-regeling. Knelpunt is het gebrek aan informatie over de microbiële kinetiek in SSF als gevolg van de heterogene aard en complexiteit. Dit project beoogt het modelleren van groeikinetiek van Monascus op rijst op basis van experimenten in een computergestuurde SSF-reactor.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Apers Sandra
• Co-promotor: Cos Paul

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Productie van poly-3-hydroxyalkanoaat (PHA) bioplastic door actief slib is een veelbelovende strategie voor de valorisatie van afvalwater, die tegelijkertijd voor een reductie kan zorgen van de nog te hoge productiekosten van PHAs. Het doel van dit project is de ontwikkeling van een snel en betrouwbaar kwantitatieve PCR assay voor routinematige analyse van PHA-producerende micro-organismen in actief slib.

Onderzoeker(s)

• Promotor: D'aes Jolien
• Co-promotor: Lebeer Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De centrale onderzoeksdoelstelling in dit doctoraat is het verkrijgen en behouden van een doorgedreven (>80% via nitriet) en stabiele nitritatie in granulair slib. Het combineren van deze twee technologieën brengt significante voordelen met zich mee, zowel op vlak van energie-efficiëntie (besparing van 25% O2 , 40% COD en bezinkingstijden) als op vlak van oppervlaktegebruik (besparing tot 75%). De grote uitdaging in dit project vormt het verzoenen van de factoren die enerzijds granulatie en anderzijds een doorgedreven nitritatie bevorderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Geuens Luc
• Mandaathouder: Dobbeleers Thomas

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De centrale doelstelling van het project is het vastleggen van de optimale regelstrategie om een praktisch realiseerbare, doorgedreven en stabiele partiële nitrificatie/denitrificatie (PND) te verkrijgen en te behouden in een conventionele actief slib installatie. Het project heeft betrekking op de biologische stikstofverwijdering uit (industrieel) afvalwater gebaseerd op de natuurlijke stikstofcyclus. De "klassieke" nitrificatie/denitrificatie verloopt hierbij via nitraat. De toenemende zorg om de ecologische en economische duurzaamheid van industriële processen heeft geleid tot de ontwikkeling van verschillende alternatieve biologische stikstofverwijderingsprocessen, waarbij o.a. minder zuurstof én minder (externe) koolstof vereist zijn om een zelfde effluentkwaliteit te bereiken. Van deze innovatieve processen sluit partiële nitrificatie/denitrificatie (PND) het dichtst aan bij de absorptiecapaciteit van de Vlaamse ondernemingen. In het PND proces wordt de stikstofcyclus "kortgesloten" via nitriet. De doelgroep omvat de waterzuiveraars en hun klanten, met een focus op bedrijven die beschikken over een anaërobe voorzuivering van het afvalwater en/of bedrijven uit de voedingsindustrie, slibvergisting en mestverwerking... De waterzuiveraars hebben echter geen zicht op de optimale set van parameters om het innovatieve PND proces te implementeren en hebben nood aan projectresultaten die meer aanleunen bij de praktijk dan wat er in de literatuur voorhanden is. De centrale doelstelling van het project is daarom het vastleggen van de optimale regelstrategie om een praktisch realiseerbare, doorgedreven en stabiele partiële nitrificatie/denitrificatie (PND) te verkrijgen én te behouden in een conventionele actief slib installatie. De regelstrategie die in het project wordt uitgewerkt en gevaloriseerd, is gebaseerd op de regeling van één of meerdere beluchtingsparameters. Aangezien de meerderheid van de waterzuiveringen beschikt over online zuurstofmetingen en een geautomatiseerde procesvoering, kunnen de projectresultaten, na afloop van het project, in principe rechtstreeks door de bedrijven in bestaande zuiveringen geïmplementeerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dries Jan

Onderzoeksgroep(en)

• Biochemische Afvalwater Valorisatie & Zuivering (BioWaVE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject