Onderzoek Tim Van Winckel

Abstract

In 2019 had Vlaanderen te kampen met ernstige droogte en werd meer dan 40% van het hernieuwbare zoetwater gebruikt voor menselijke activiteiten, wat vergelijkbaar is met regio's zoals Spanje en Griekenland. Waterhergebruik is sindsdien een kritieke praktijk geworden voor industrieën die afvalwater van hoge kwaliteit nodig hebben. Membraan bioreactoren (MBR's) worden veel gebruikt voor industrieel waterhergebruik vanwege hun ruimtebesparende en procesintensificatie mogelijkheden. Ze zijn echter duur, energie-intensief en gevoelig voor vervuiling door een slechte zuurstofoverdracht. Om deze uitdagingen te overwinnen, vervangt de membraanbeluchtingstechnologie (MA-MBR) de beluchting door een efficiëntere zuurstofoverdracht (>30%), waardoor het energieverbruik daalt en de energiekosten aanzienlijk lager zijn dan bij traditionele MBRs. We richten ons op industriële toepassingen, waar het verbeteren van de kostenconcurrentie een prioriteit blijft. Om het niveau van technische gereedheid (TRL) te verhogen, bouwen we een prototype reactor op rekbasis die gebruikt kan worden in een relevante (on-site) omgeving, en gaan we verder met onze reactor op labschaal waar we de behandeling van echt brouwerijafvalwater zullen onderzoeken. Op commercieel vlak evalueren we onze markttoetredingsstrategie, inclusief opties voor licenties of verzelfstandiging. We zijn van plan om inzichten te verzamelen via de interacties met belanghebbenden en het uitbreiden van onze strategische partnerschappen met zowel potentiële klanten als eindgebruikers. Door de bovengenoemde aspecten aan te tonen, produceren we een product dat dichter bij markttoetreding komt door bij voorkeur een spin-off of anders een licentieovereenkomst.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Winckel Tim
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Waterschaarste is een groot probleem in Vlaanderen. Tot 80% van onze beschikbare watervoorraden zijn momenteel in gebruik, wat betekent dat het hoog tijd is voor integratieve oplossingen die zich richten op waterhergebruik, en die bij voorkeur gedecentraliseerd zijn. Bronafgescheiden grijs water is de grootste afvalwaterstroom in volume en dus de ideale kandidaat voor gedecentraliseerd huishoudelijk waterhergebruik. De huidige state-of-the-art om dit te bereiken is door gebruik te maken van een membraanbiofilmreactor (MBR), die het voordeel heeft compact te zijn. MBR's hebben echter een hoge energiebehoefte en vereisen veel onderhoud, waardoor ze relatief duur in gebruik zijn. TwinMemBio pakt deze nadelen aan door een membraanbeluchte biofilm reactor (MABR) te combineren met een MBR om een systeem te creëren met een laag energieverbruik en minder onderhoud. De unieke controlestrategie van TwinMemBio maakt het een uitstekende keuze voor plaatsen die de hoogste standaard vereisen voor nietdrinkbaar hergebruik en tegelijkertijd lage energie- en onderhoudskosten vereisen, waardoor het een uitstekende keuze is voor gedecentraliseerde huishoudelijke brongescheiden waterbehandeling en hergebruik.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Winckel Tim
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het zwaartepunt van afvalwaterbehandeling is door milieudruk, verstedelijking en bronintensiteit verschoven van volksgezondheid naar efficiënt brongebruik. Gecentraliseerde afvalwaterzuivering is hierin beperkt, terwijl extreme decentralisatie niet snel genoeg implementeerbaar is. Aangezien urine een hoge concentratie N, P en micropolluenten bevat, biedt gedecentraliseerde behandeling van urine veelbelovende toepassingen. In dit voorstel wordt geopperd dat urine een groter voordeel kan opleveren als een product met meerdere bronnen binnen de grenzen van het stedelijke afvalwatersysteem, in plaats van het naar buiten te exporteren als meststof of N2. Wij stellen als hypothese dat de bronefficëntie en duurzaamheid van het stedelijke afvalwatersysteem aanzienlijk wordt verbeterd door gedecentraliseerde alkalinisatie, nitrificatie en behandeling met actieve kool om componentsvoordelen (COD, N, S, P) te genereren. Technologieën en controlestrategieën, zoals energie-efficiënte membraanoxygenatie en dosering van genitrificeerde urine in riolen, zullen worden onderzocht en geïntegreerd op vlak van kinetiek, microbiomen, emissies en algemene prestaties. Deze paradigmaverschuiving zal leiden tot lagere kosten, lagere broeikasgasemissies, betere geurbeheersing, intensivering op centraal niveau en een lager energieverbruik dan zowel een conventioneel gecentraliseerd waterzuiveringssysteem als een extreem decentraal urinebeheer voor terugwinning van nutriënten of efficiënte verwijdering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Van Winckel Tim
• Mandaathouder: De Corte Iris

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Vlaanderen heeft samen met vele andere regio's in Europa een van de droogste zomers in de geschiedenis achter de rug en dit zal helaas geen uitzondering zijn. Om voldoende water beschikbaar te houden (voor drinkwater, landbouw, industrie...), moeten we de veerkracht van ons waterbeheer aanzienlijk verhogen door optimalisatie van de bestaande infrastructuur, stimulering van circulaire waterpraktijken en strategische investeringen in nieuwe infrastructuur. Waterbeheer is echter inherent een zeer complex gegeven dat veel verschillende actoren raakt en een grote ruimtelijke schaal bestrijkt. Meer veerkracht vraagt dus een besluitvormingsinstrument dat deze complexiteit kan integreren om meerdere doelstellingen met elkaar in evenwicht te brengen voor holistische beslissingen. Het is echter nog niet mogelijk om momenteel de beschikbare gegevens en modelleringsinstrumenten op verschillende schalen samen te brengen en toepassingsgebieden om technologische of maatschappelijke uitdagingen op hoog niveau aan te pakken. Dit project zal methodologieën ontwikkelen die gebaseerd zijn op semantische webstandaarden. Datastandaarden, ontologiën en een dynamische kennisgraaf worden ontwikkeld om kennis te coderen en structureren en zo een holistische structuur van het waterdomein te creëren. De kennisgraaf zal dynamisch zijn zodat deze voortdurend kan worden aangevuld met nieuwe gegevens (sensorgegevens, ontwerpgegevens, simulatiegegevens). Verder wordt de integratie van voorspellende modellen en optimaliseringsalgoritmen binnen de structuur voorzien, waardoor holistische scenario's kunnen worden geanalyseerd ter ondersteuning van de besluitvorming. Kennisgrafen kunnen modulair worden opgebouwd, wat veel flexibiliteit biedt voor toekomstige ontwikkelingen. Aangezien zij gebaseerd zijn op gestandaardiseerde websemantiek kunnen zij gemakkelijk worden bevraagd. Bovendien maakt de gestandaardiseerde vorm ook koppeling met andere sectoren mogelijk voor cross-domein besluitvorming.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Spiller Marc
• Co-promotor: Van Winckel Tim

Onderzoeksgroep(en)

• Biogebaseerde duurzaamheidsengineering (SUSTAIN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Legionella is een bacterie die veel processen kan treffen die op hogere temperatuur of discontinu werken. Opvolging van deze bacterie gebeurt momenteel vooral aan de hand van microbiologische testen zoals uitplatingen. Dit project onderzoekt of Legionella kan worden opgespoord aan de hand van artificiële intelligentie om zo efficiënter bestaande processen te monitoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vlaeminck Siegfried
• Co-promotor: Van Winckel Tim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject