Onderzoek Serge Tavernier

Abstract

Op basis van recent ontwikkelde "fysische scheidingstechnieken" wordt een proces ontwikkeld dat toelaat om het gehalte aan heteroatoom bevattende moleculen in pyrolyse olie te reduceren en geschikt te maken voor valorisatie. De methode kan een substituut zijn voor hydrotreatment.

Onderzoeker(s)

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

Onderzoeksgroep(en)

• Intelligentie in processen, geavanceerde katalysatoren en solventen (iPRACS)

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

Voorbehandeling is een kritieke stap bij de omzetting van lignocellulose in biobrandstoffen en biochemicaliën. Tijdens de voorbehandeling wordt de recalcitrantie van lignocellulose verminderd waardoor de koolhydraten toegankelijker worden voor enzymatische versuikering. Schimmeldelignificatie door witrotschimmels is een milieuvriendelijk alternatief voor chemische en fysicochemische methoden en wordt uitgevoerd in vastestoffermentatie met milde reactieomstandigheden en zonder de vorming van microbiële inhibitoren. Nadelen van deze technologie zijn echter de lange voorbehandelingstijd, de niet-selectieve en geringe delignificatie, de lage enzymatische hydrolyse en de vereiste sterilisatie van de grondstof. Deze studie onderzoekt de mogelijkheid om de vaste-stof schimmelvoorbehandeling van populierenhout door Phanerochaete chrysosporium te verbeteren en te karakteriseren. De effecten van MnSO4 en CuSO4 supplementen op de delignificatie van gesteriliseerd hout worden onderzocht met behulp van response surface methodologie. Vastestoffermentaties worden gedurende 4 weken uitgevoerd in steriele geventileerde flessen. Het mechanisme van de gecoördineerde werking van de metaalionen op de lignineafbraak wordt opgehelderd door de schimmelgroei en de ligninolytische enzymactiviteit te relateren aan de lignocelluloseafbraak als functie van de voorbehandelingstijd. Het geoptimaliseerde systeem met metaalsupplementen wordt vervolgens toegepast op de voorbehandeling van niet-gesteriliseerd hout met behulp van verschillende inoculatietechnieken, voedingsstoffen en cultuurtechnieken. De fermentaties worden vervolgens geanalyseerd met infraroodspectroscopie, in het bijzonder NIR- en ATR-FTIR-spectroscopie, om snelle kwantificeringsmethoden voor lignine te ontwikkelen. Ten slotte wordt de haalbaarheid van de productie van fermenteerbare suikers uit gesteriliseerd en niet-gesteriliseerd populierenhout met behulp van een schimmelvoorbehandeling geëvalueerd door middel van een technisch-economische analyse. Voorbehandeling van het hout met 2,01 µmol CuSO4 en 0,77 µmol MnSO4 g-1 hout resulteerde in een 1,9-voudig hogere lignineafbraak, een 2,3-voudig hogere selectiviteitswaarde voor delignificatie en een 2,9-voudig hogere glucoseopbrengst. Dit kan worden verklaard door de gezamenlijke werking van Mn2+ en Cu2+ ionen, waarbij Mn2+ ionen de productie van mangaanperoxidase stimuleren en Cu2+ deze verlengt. Schimmelvoorbehandeling onder niet-steriele omstandigheden met behulp van schotels zonder steriele beluchting. resulteerde in een vergelijkbaar hoge glucoseopbrengst (28,51 ± 0,28%) als de traditionele methode waarbij gesteriliseerd hout, steriele beluchting en sporen als inoculum werden gebruikt, terwijl de hoeveelheid te steriliseren hout met 71,2% werd verminderd. Op infraroodspectroscopie gebaseerde methoden met hoge determinatiecoëfficiënten (R_CV^2 ≥ 0.87) werden ontwikkeld voor een snelle en betrouwbare voorspelling van lignine in schimmelig voorbehandeld hout. De technisch-economische studie toonde aan dat het gebruik van niet-gesteriliseerd hout als substraat en voorgekoloniseerd hout als inoculum resulteerde in een verlaging van de suikerproductiekosten met 14,5% (€2,15/kg) in vergelijking met het gebruik van gesteriliseerd hout. Deze kostenverlaging kan worden toegeschreven aan de lagere gebruikskosten door de verminderde noodzaak tot sterilisatie. Hoewel veelbelovende kostenreducties aangetoond werden, bleef schimmelvoorbehandeling duurder dan conventionele chemische en fysicochemische methoden vanwege de hoge kapitaalkosten veroorzaakt door factoren zoals lange voorbehandelingstijd en lage suikeropbrengsten. Om deze uitdagingen te overwinnen, is het cruciaal om prioriteit te geven aan verder onderzoek dat zich richt op het screenen en ontwikkelen van schimmelstammen met snelle groeisnelheden, een hoge optimale groeitemperatuur en selectieve lignine-afbraakcapaciteiten, evenals procesoptimalisatie en opschaling.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Cornet Iris
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Mandaathouder: Wittner Nikolett

Onderzoeksgroep(en)

Project website

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

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

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Abbaspour Tehrani Kourosch
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Johannessen Christian
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Vande Velde Christophe
• Mandaathouder: Sergueev Serguei

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Abbaspour Tehrani Kourosch
• Co-promotor: Augustyns Koen
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Pieters Luc
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Van Der Veken Pieter

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

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

Studie van de procesintensifiëring van plasma-chemie door het gebruik van gepakt diëlectrisch materiaal in de plasma-zone. Specifiek ontworpen diëlektrische deeltjes (kern-schil opbouw) met een specifieke korrelverdeling zullen als bedmateriaal worden ingezet. Ervaring uit het domein van industriële plasma-generatie zal gecombineerd worden met de modelleer-ervaring van PLASMANT om het valorisatie-potentieel te onderzoeken. Een specifieke set van experimentele gegevens zal verzameld worden en gebruikt worden om een chemische procesanalyse uit te voeren. Mogelijke toepassingen van plasma-chemie zijn: emissiereductie en synthese van alternatieve grondstoffen uit nevenstromen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Verhulst Kristof

Onderzoeksgroep(en)

• Plasma Lab voor toepassingen in duurzaamheid en geneeskunde - Antwerpen (PLASMANT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wensen we een beter inzicht te krijgen in de afbraak van vluchtige organische componenten (VOC's) met behulp van (katalytisch gepakte bed) plasmareactoren. Door middel van computersimulaties en experimentele validatie zullen we trachten om de verschillende stappen in het proces te begrijpen en te optimaliseren met betrekking tot de invloed van het algemene reactorontwerp, alsook van een pakking en van een katalysator.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Plasma Lab voor toepassingen in duurzaamheid en geneeskunde - Antwerpen (PLASMANT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sobott Frank
• Co-promotor: Guisez Yves
• Co-promotor: Lemière Filip
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Moens Luc
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Van Ostade Xaveer
• Co-promotor: Van Schil Paul
• Co-promotor: Wijnants Marc
• Co-promotor: Witters Erwin

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt enerzijds de microgolf-geassisteerde synthese (al dan niet in aanwezigheid van een heterogene katalysator) van hernieuwbare grondstoffen uitgaande van plantaardige oliën en dierlijke vetten (triglyceriden) en van afgeleide producten van triglyceriden (vrije vetzuren). Anderzijds zal het ontwerp en de bouw van een continue microgolfreactor bestudeerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Van Der Veken Benjamin
• Mandaathouder: Sergueev Serguei

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek naar microgolf-geassisteerde synthese van hernieuwbare grondstoffen uitgaande van triglyceriden met specifieke aandacht voor nieuwe katalysatoren en processen zonder katalysator. Dergelijke processen geven aanleiding tot een reductie van de afvalstromen en kunnen tevens de aanzet zijn van het ontwerp van compacte industriële productieprocessen (doorstroom microgolf reactoren).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Dommisse Roger
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Als bindmiddelen nodig voor de aanmaak van verven zoals gebruikt in schilderijen, werden gedurende de laatste 500 jaar diverse mengsels van verschillende natuurlijke producten zoals eiwit, plantaardige oliën, suikers en/of harsen gebruikt. Het project beoogt procedures te ontwikkelen waarmee door middel van het gecombineerde gebruik van spectroscopische en chromatografische methoden, het type en de samenstelling van het bindmiddel in verflaagmonsters kan bepaald worden, met minimale schade aan het betrokken schilderij.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject