Onderzoek Filip Meysman

Abstract

Het bereik van biologisch elektronentransport (ET) nam toe van nm naar cm met de ontdekking van kabelbacteriën. Hun ET verbindt duizenden cellen elektrisch en beïnvloedt de redoxcyclus. Andere bacteriën interageren met deze elektrische snelweg via interspecies ET. Een visuele versie: massaal, waarbij aeroben kabels gebruiken om zuurstof in te ademen als deze afwezig is. Flockers dumpen elektronen op tussenproducten, elektronenshuttles, die door kabels worden gerecycled. Sinds hun ontdekking hebben kabelbacteriën belangstelling gewekt voor groene, biologisch afbreekbare elektronica. Flocking suggereert dat we toegang hebben tot de elektrische vezel zonder deze te beschadigen. Kabels moeten een natuurlijke elektrische ingang hebben om elektronen van shuttles naar de vezels te uploaden. ENTER wil dit in kaart brengen. We combineren de expertise van Prof. Meysman op het gebied van kabelbacterievezels met de mijne op het gebied van de interacties tussen Flocker-kabelbacteriën om: 1) De elektronenshuttle te identificeren door uitgebreide elektrochemische karakterisering van Flockers (geïsoleerd in mijn doctoraat), hun vermogen om elektriciteit op te wekken in kaart te brengen en het productiepotentieel van de shuttle te vinden in de genomen. 2) Geavanceerde modellen om eiwitsequenties in gesloten kabelbacteriëngenomen (van de gastheer) te vinden. 3) Lokaliseer de ingangen op de gloeidraad en activeer ze met behulp van correlatief licht en elektronenmicroscopie met gelabelde shuttles en Raman-microscopie. ENTER zal nieuwe inzichten bieden in het functioneren van elektrische ecosystemen en elektrische microben. Het zal nieuwe perspectieven bieden op redox- en elektronenstromen in natuurlijke systemen. Het ademen van zuurstof die veel verder gaat dan de aanwezigheid ervan, zal bijvoorbeeld de opslag en vastlegging van CO2 in de zeebodem beïnvloeden. De impact van ENTER, die niet beperkt is tot natuurlijke systemen, zal ook nieuwe inzichten inspireren voor technische systemen (microbiële brandstofcellen, biologische afbraak van verontreinigende stoffen). Het zou cruciale stapstenen kunnen bieden voor veelbelovende alternatieven in nieuwe groene elektronica.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Lustermans Jamie

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

E-waste is de snelst groeiende afvalstroom ter wereld en een groot deel ervan wordt op onveilige wijze verwerkt, wat vervuiling, gevaren voor de menselijke gezondheid en het verlies van waardevolle eindige hulpbronnen veroorzaakt. Het verbeteren van de inzameling, behandeling en recycling van elektronisch afval is een grote stedelijke uitdaging. Stedelijke mijnbouw biedt manieren om het beheer van elektronisch afval substantieel te verbeteren door chemische of fysieke verwerking (het terugwinnen van zeldzame aardmetalen en hoogwaardige elementen en het beschermen van giftige verbindingen). Hoewel deze technologie momenteel beschikbaar is, zijn er weinig faciliteiten actief, omdat de hoge energie- en prestatiekosten een obstakel vormen. Het grootste probleem is dat elektronische apparaten fysiek sterk geïntegreerd zijn, waardoor elektronische componenten uiterst moeilijk los te maken en te scheiden zijn. De ontwikkeling van biologisch afbreekbare materialen die gecontroleerde demontage mogelijk maken, zou een baanbrekende ontwikkeling in de stedelijke mijnbouw kunnen zijn, waarbij de scheiding en het hergebruik/recycling van elektronische componenten drastisch wordt vereenvoudigd. NeCoBi streeft ernaar een nieuwe, veilige, milieuvriendelijke, geleidende lijm te ontwikkelen die het eenvoudig demonteren van elektronische apparaten in onderdelen mogelijk maakt. De belangrijkste innovatie is dat het materiaal een biogebaseerde lijm is. De technologie is gebaseerd op de recente ontdekking van sterk geleidende eiwitten in mariene kabelbacteriën, die een geheel nieuw platform bieden voor de creatie van geavanceerde groene elektronische materialen. NeCoBi wil een cruciale R&D-stap in de ontwikkeling van de nieuwe geleidende lijm aanpakken, door het functionele gedrag ervan onder relevante omstandigheden te beoordelen. Daartoe zullen we geavanceerde fysische en elektrische karakterisering combineren met gedetailleerde chemische modellering. Als proof of concept zullen we een demo ontwikkelen in samenwerking met lokale makersgemeenschappen. NeCoBi zal daarom een ​​cruciale stap zijn in de richting van schoon, goedkoop en betrouwbaar e-waste-beheer, en kan dus een maatschappelijke, economische en ecologische impact hebben.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Pankratova Galina

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Technologieën die gericht zijn op het doelbewust verwijderen van koolstofdioxide uit de atmosfeer (de zogenaamde CDR-benaderingen) worden actief onderzocht als een strategie om de opwarming van de aarde te beperken. Er zijn aanzienlijke hoeveelheden CDR nodig om klimaatstabilisatie te bereiken, en de vraag naar op CDR gebaseerde koolstofkredieten groeit snel. Een veelbelovende mariene CDR-techniek is de alkalinisatie van de oceaan, een op de oceaan gebaseerde CDR die tot doel heeft de mariene opslag van atmosferisch CO2 te stimuleren door de alkaliteit van het mariene oppervlaktewater te verhogen. Een belangrijk voordeel ten opzichte van andere CDR-technologieën is dat de alkalinisatie van de oceaan de verzuring van de oceaan tegengaat en zo bijdraagt ​​aan het herstel van mariene ecosystemen. Kustsedimenten leveren een substantiële natuurlijke bijdrage aan het alkaliteitsbudget van de oceaan, en hier zullen we onderzoeken hoe dit natuurlijke proces kan worden versterkt (het Blue Alkaliteit-concept). Daartoe zullen we nieuwe, innovatieve technieken voor alkalinisatie van de kustoceaan (COA) onderzoeken en onderzoeken hoe deze kunnen worden geïntegreerd in lopende waterbouwkundige toepassingen (bijvoorbeeld kapitaal- en onderhoudsbaggeren en -berging, windmolenparken en energie-eilanden, kustverdediging en strandsuppletie). , herstel van kustecosystemen en blauwe koolstofprojecten). Een aantal R&D-knelpunten zullen worden aangepakt. Hoewel modelstudies de haalbaarheid van het COA aantonen, is er geen gedetailleerde beoordeling van de CO2-vastleggingsefficiëntie of de milieueffecten, twee knelpunten voor de daadwerkelijke implementatie. In dit project combineren we experimenten en modellering om het potentieel van COA onder natuurlijke omstandigheden te onderzoeken. Daarnaast zullen we onderzoeken hoe het COA kan worden geïntegreerd met bestaande technologie in lopende kustbeheerprogramma's, waardoor schaalbaarheid en snelle valorisatie mogelijk worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Versnelde verwering van silicaat mineralen is een mogelijke strategie om koolstofdioxide (CO2) selectief te verwijderen uit de atmosfeer en de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs te halen. Bij de chemische verwering van silicaat mineralen start een oplossingsreactie waarbij CO2 uit de atmosfeer wordt gehaald en wordt gebonden in waterige vorm. Met andere woorden, door de introductie van snel-verwerende silicaat mineralen op plaatsen met hoge verweringssnelheden, zoals de kustzone, is het mogeljk een CO2 reservoir te creëren. Een belangrijke veronderstelling is dat silicaatverwering in natuurlijke kustsedimenten substantieel kan worden versterkt door de aanwezigheid van biota. Macrofauna kunnen silicaatverwering stimuleren door bio-irrigatie en door te voeden op het sediment. Microbiota kunnen silicaatverwering versterken door metabolische oplossing en door verzuring van het poriewater. In deze PhD studie onderzoeken we deze "benthische verweringsmotor" hypothese via toegeweide microcosm en mesocosm experimenten en door veldonderzoek op locaties met intense natuurlijke silicaatverwering. Het voorgestelde onderzoek zal inzichten geven in de rol van biota in de hedendaagse wereldwijde koolstof- en siliciumcyclus. Gelijktijdig zal deze studie helpen bij de kwantificatie van het CO2 sequestratie potentieel en het benoemen van mogelijke ecosysteemimpacten van een van de mogelijke CO2 verwijderingsmethodes die dringend nodig zijn voor de stabilisatie van het klimaat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Van Heurck Benjamin

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Oceaanalkalinisatie is een proces dat gericht is op klimaatstabilisatie. Door de buffercapaciteit van de oceaan te vergroten, kan extra atmosferische CO2 worden opgeslaan in de vorm van opgelost anorganisch koolstof. Ondanks de groeiende klimaatuitdaging bevindt het onderzoek naar oceaanalkalinisatie zich nog steeds in een vroeg stadium. Het hier voorgestelde project focust zich op een nieuwe vorm van oceaanalkalinisatie. Het oplossen van carbonaten in de zeebodem is een belangrijke bron vormt van alkaliteit in de oceaan. Door snelverwerende carbonaatmineralen bewust in het kustgebied te introduceren, kan er een koolstofput worden gecreëerd. De geochemische basis van dit proces is gekend: het oplossen van carbonaten beïnvloedt de natuurlijke mariene koolstofcyclus en leidt tot een toename van de CO2 opname. Een bijkomend voordeel van deze techniek ten opzichte van andere CO2-onttrekkingstechnologieën is dat ook oceaanverzuring wordt tegengegaan en dat de techniek eenvoudig kan worden geïntegreerd in bestaande kustbeheerprogramma's zoals baggerwerken. Tot op heden werd er echter nog geen grondige evaluatie uitgevoerd die de efficiëntie van CO2-sequestratie nagaat. Om deze reden, zullen wij een reeks doorloopreactor- en mesokosmos-experimenten opzetten om gestimuleerde carbonaatverwering in kustgebieden te onderzoeken, en nieuwe modellen maken om de bijbehorende CO2-onttrekking in realistische en natuurlijke omgevingen te beoordelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Goossens Cedric

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs te halen, zullen we actief CO2 uit de atmosfeer moeten verwijderen. Een veelbelovende techniek voor dit is alkalinisatie van de oceaan (OA), waarbij de opnamecapaciteit voor CO2 van de oceaan wordt verhoogd door alkaliniteit toe te voegen. Kustsedimenten leveren een aanzienlijke natuurlijke bijdrage aan het alkaliniteitsbudget van de oceaan, en zijn daarom uitstekende locaties voor de toepassing van OA technieken. Echter, de processen die de alkaliniteit genereren in kustsedimenten en hun interacties zijn nauwelijks bestudeerd, wat het lastig maakt om de effecten van OA te voorspellen. Omgekeerd zijn er ook sterke aanwijzingen dat menselijke activiteiten, zoals baggeren en sleepnetvisserij, de natuurlijke alkaliniteitsproductie verminderen, waardoor de opnamecapaciteit voor CO2 van de oceaan verminderd. Dit project heeft tot doel om een beter inzicht te krijgen in de natuurlijke alkaliniteitsgenererende processen in kustsystemen, om na te gaan hoe ze door menselijke activiteiten worden beïnvloed, en om te kijken of ze eventueel versterkt kunnen worden. Daartoe zullen we veldonderzoek, experimentele laboratorium incubaties en geochemische modellering combineren. Dit project zal zo een eerste inzicht verschaffen in hoe de natuurlijke productie van sedimentaire alkaliteit wordt beïnvloed door menselijke activiteiten en zal mogelijk nieuwe mechanismen voor alkalinisatie van de oceaan als CDR opleveren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Hylén Astrid

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De gevolgen van de klimaatverandering worden opvallend tastbaar, met perioden van langdurige droogte, en temperatuur- en regenvalrecords. Deze weersextremen beïnvloeden sterk de ecosysteemdiensten van bodems, met belangrijke economische gevolgen voor landbouw, natuurbehoud, tuinonderhoud en andere sectoren. Het besef dat we als samenleving deze gevolgen moeten opvangen, zorgt ervoor dat nieuwe economische activiteiten ontstaan die nood hebben aan grootschalige monitoring van hitte en droogte. In dit project zal ik onderzoek verrichten naar kosteneffectieve microklimaatnetwerken die 1000-en monitoringlocaties omvatten. Deze netwerken maken het mogelijk om de kwetsbaarheid van bodemecosystemen voor hitte en droogte in te schatten, en na te gaan of geïmplementeerde maatregelen effectief zijn (bv. waterinfiltratie en buffering van bodemvocht). Als proof-of-concept zullen uitgebreide microklimaatnetwerken worden opgezet in tuinen en natuurreservaten in heel Vlaanderen, waarbij we de nieuwe TMS-NB sensor inzetten, die goedkope en real-time metingen van bodemtemperatuur en -vochtigheid mogelijk maakt via het Internet of Things. Deze nieuwe data zal toelaten om de spatiotemporele variabiliteit in microklimaat langsheen de stad-platteland gradiënt te analyseren. Nieuwe softwaretools worden ontwikkeld voor de datastromen uit deze sensornetwerken, zodat gegevens en inzichten makkelijk doorstromen naar relevante maatschappelijke actoren (bv. landbouwers, tuinonderhoud, natuurbeheerders).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Lembrechts Jonas
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Mandaathouder: Van de Vondel Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een belangrijke maatschappelijke uitdaging is ervoor te zorgen dat elektronische technologie duurzamer wordt. Daarom zoeken materiaalwetenschappers naar radicale alternatieven voor de elektronische materialen die momenteel gebruikt worden. Recente ontdekkingen tonen aan dat bacteriën "geleidende zijde" kunnen produceren, d.w.z., eiwit-nanovezels met een geleidbaarheid die wedijvert met die van de meest performante halfgeleidermaterialen. Dit brengt een oude droom van materiaalwetenschappers binnen handbereik: de unieke eigenschappen van eiwitvezels (flexibel, lichtgewicht, biocompatibel, biologisch afbreekbaar, zelfassemblerend) combineren met een hoge elektronische functionaliteit. Een cruciale technologische uitdaging is om deze eiwitvezels op een gecontroleerde en schaalbare manier te produceren. Het doel van dit FWO-SBO-project is om de zelfassemblage van deze eiwit-nanovezels na te bootsen onder gecontroleerde in vitro omstandigheden, waardoor een schaalbare recombinante productie van geleidende eiwitvezels in "microbiële fabrieken" mogelijk wordt. Hiertoe zullen we routes ontwikkelen voor synthetische zelfassemblage van microbiële geleidende eiwitten, evenals procedures voor het afstemmen van de elektronische eigenschappen van deze synthetische eiwitvezels. Als proof-of-concept zullen dergelijke synthetische nanovezels geïntegreerd worden in eenvoudige biocompatibele en bio-afbreekbare elektronische toepassing. Onze langetermijnsvisie is de aanmaak van biologische electronica. Deze proteonische vezel materialen bieden de mogelijkheid tot een meer duurzame productie, recyclage en afvalverwerking van electronica, met revolutionaire toepassingen in de geneeskunde (bioafbreekbare en biocompatibele geleidende patches en implantaten), textiel industrie ("slimme" kledij), verpakkingsindustrie (bioafbreekbare RFID tags) en milieubescherming (afbreekbare biosensoren).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs is een geheel nieuw type van bacterien ontdekt dat hoge elektrische stromen over centimeters-lange afstanden kan geleiden via lange, dunne vezels. Recente studies door leden van het PRINGLE consortium onthullen dat deze eiwitvezels buitengewone eigenschappen bezitten, waaronder een elektrisch geleidingsvermogen dat dat van elk bekend biologisch materiaal met ordes van grootte. De ambitie van PRINGLE is om het enorme technologische potentieel van dit nieuw ontdekte biomateriaal te ontsluiten. Daartoe stellen we voor om op maat gemaakte eiwitstructuren te gebruiken als elementaire actieve en passieve componenten in een nieuwe generatie van biocompatibele en biologisch afbreekbare elektronische apparaten. De resulterende technologische visie op lange termijn is een radicaal nieuw type elektronica (PROTEONICS) tot stand te brengen dat volledig op biologische basis en CO2 neutraal is, en waarin proteïne componenten verschillende soorten elektronische functionaliteit kunnen leveren. PRINGLE zal de fundamentele en technologische basis leggen voor PROTEONICS door (1) fabricage- en patroontechnologieën te ontwikkelen voor proteonische materialen en nanostructuren, (2) het afstemmen van de elektronische eigenschappen van deze proteonische materialen op een voor het doel geschikte manier en (3) de integratie van proteonische materialen als functionele componenten in elektronische apparaten die volledig uit eiwitten bestaan. Als zodanig kan PRINGLE technologie zorgen voor een belangrijke doorbraak naar de volgende generatie elektronica toepassingen in een circulaire economie, waarbij geheel nieuwe wegen worden ingeslagen voor de koppeling van biologische systemen met elektronica en geheel nieuwe duurzame productie- en recyclagepaden voor elektronische componenten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kabelbacteriën zijn in staat elektriciteit om te geleiden over een afstand van centimeters, wat drie orden van grootte verder is dan alle bekende vormen van biologisch transport. Tot nu toe heeft onderzoek zich voornamelijk geconcentreerd op de kabelbacteriën zelf, maar recente gegevens leveren aanwijzingen voor een nauwe koppeling tussen kabelbacteriën en geassocieerde micro-organismen. Mogelijke interacties omvatten een mutualistische uitwisseling van metabolische substraten (klassieke syntrofie) of, meer intrigerend, directe uitwisseling van elektronen met de partner organismen. In dit project zullen we het bestaan en de aard van dergelijke interacties onderzoeken. Onze hypothese is dat lange-afstand elektronentransport in aquatische sedimenten niet enkel gemedieerd wordt door kabelbacteriën alleen, maar dat er een consortium van kabelbacteriën en geassocieerde partnermicroben er bij betrokken zijn. Veldbemonstering in mariene en brakke milieus zal gecombineerd worden met gerichte incubatie-experimenten in het laboratorium. Next generation sequencing methodes en microscopie zullen toegepast worden, en via correlatieanalyse zal ik associaties tussen kabelbacteriën en andere microben ontrafelen. Metatranscriptomen zullen licht werpen op potentiële elektrische of metabole interacties. Het project zal ons inzicht geven in elektrogene sedimenten, met mogelijk belangrijke implicaties voor de biogeochemie van sedimenten en microbiële ecologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine
• Co-promotor: Vasquez Cardenas Diana
• Mandaathouder: Ley Philip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tien jaar geleden werd een uniek elektrisch microbieel metabolisme ontdekt in de zeebodem, dat een revolutie teweegbrengt in onze traditionele opvattingen over biogeochemie en microbiële ecosystemen. Deze meercellige microben worden "kabelbacteriën" genoemd, omdat ze -net als elektriciteitskabels- elektrische stromen over grote afstanden transporteren. Kabelbacteriën vormen dichte netwerken in het milieu die de geochemische samenstelling van de zeebodem drastisch veranderen. Dit nieuwe, op elektriciteit gebaseerde, metabolisme omzeilt de traditionele cascade van redox-reacties en stelt zo de huidige kennis in twijfel over hoe oxidatie-reductiereacties plaatsvinden in natuurlijke systemen. Interessant is dat kabelbacteriën niet alleen lijken te werken, maar elektrische interacties aangaan met andere microben. De hypothese is dat de bijbehorende microben elektronen wisselen met de kabelbacteriën en het geleidende netwerk gebruiken als een "elektronensnelweg". Door een dergelijke samenwerking krijgen microben toegang tot elektronenbronnen (en –afgiftepunten) op centimeters afstand, via de kabelbacterie-filamenten. Dit onderzoeksvoorstel heeft tot doel inzicht te verschaffen in deze nieuwe vorm van microbiële samenwerking en de onderliggende mechanismen die dit "elektrische ecosysteem" aandrijven, door middel van een multidisciplinaire benadering die moleculaire biologie, geochemie en nieuwe microbiële kweektechnieken samenbrengt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Vasquez Cardenas Diana

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Enviromics is een multidisciplinair consortium van UAntwerpen-onderzoekers met een focus op milieuwetenschappen en -technologieën. Door impactvolle fundamentele en interdisciplinaire benaderingen in de biologie, (bio) chemie en (bio) engineering biedt het consortium bio-gebaseerde oplossingen voor ecosysteemuitdagingen, door een sterke interactie tussen drie pijlers (i) Milieutoepassingen en natuur-gebaseerde oplossingen, (ii) Detectie en analyse van chemicaliën en milieupollutie en (iii) Microbiële technologie en bio-gebaseerde materialen. Het geheel wordt ondersteund door duurzame productontwikkeling en technologie-assessment. Door een hernieuwde en strakkere focus tekent het ENVIROMICS consortium nu voor een slankere en meer dynamische vorm. Door intensievere samenwerkingen met verschillende belanghebbenden, zowel nationaal als internationaal, wordt de hefboom voor het creëren van verbeterde bedrijfs- en maatschappelijke impact versterkt. Het consortium wordt sterk beheerd door een team van twee hooggeprofileerde onderzoekers samen met een IOF-manager en een projectmanager, beide met duidelijk omschreven taken en in nauw contact met de consortiumleden en de centrale Valorisatie-eenheid van de universiteit. Het consortium heeft een sterke en groeiende IP-positie, voornamelijk op het gebied van milieu/elektrochemische detectie en microbiële probiotica, twee belangrijke punten van het onderzoeks- en toepassingsprogramma. Eén spin-off is gecreëerd in 2017 en er zullen er nog twee in de komende drie jaar worden opgezet. De directe interactie met productontwikkelaars zorgt voor het bereiken van hogere TRL-producten. Naast een groeiend portfolio van industriële contracten, creëren we, waar relevant, een tastbare maatschappelijke impact, inclusief benaderingen van citizen science. Door de sterkere hefboomwerking die wordt gecreëerd door de nieuwe structuur en partnerschappen, zullen we beide met elkaar verweven takken aanzienlijk ontwikkelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Du Bois Els
• Co-promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: Vandermoere Frederic
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Dardenne Freddy

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De huidige maatschappelijke uitdaging om de globale opwarming te beperken tot <2°C tegen 2100, kan enkel bereikt worden door de uitstoot van fossiele brandstoffen te vermijden (d.w.z traditionele mitigatie) én actieve CO2 captatie uit de atmosfeer (d.w.z. negatieve emissie technologieën, NET). Eén van de veelbelovende NETs is Versnelde Silicaat Verwering (VSV), waarbij het natuurlijk proces van CO2 opname door silicaat verwering wordt versneld. CO2 kan zo afgevangen worden in de kustzone door snel verwerende silicaat mineralen toe te voegen. VSV heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere NETs: het werkt oceaanverzuring tegen en het is technologisch-klaar om toegepast en geïntegreerd te worden in kustbeheerplanning. De toepassing van VSV wordt nog voornamelijk tegengehouden door onzekerheden in de CO2 sekwestratie snelheid en de mogelijke vrijgave van spoormetalen aan de omgeving. Om aan deze vraag te voldoen, gaan we in dit project een kwantitatief biogeochemisch sediment model ontwikkelen welke de versnelde verwering van silicaat mineralen in mariene sedimenten beschrijft. Het model zal worden gevalideerd met experimentele data afkomstig van een recent opgestarte internationale VSV mesocosm faciliteit in Oostende. Vanuit het model zullen twee cruciale tools worden afgeleid die de CO2 sekwestratie efficiëntie en de vrijgave van spoormetalen van een VSV toepassing kunnen voorspellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Burdorf Laurine
• Mandaathouder: Geerts Luna

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Nuttige micro-organismen hebben een wijd scala aan biomedische, milieu en engineering toepassingen. Vele fundamentele en meer toegepaste O&O projecten worden gehinderd door de nood aan geavanceerde apparatuur voor de opschaling van en het processen van de microbiële culturen. Een consortium van bio-, burgelijke, en farmaceutische ingenieurs brengen de toepassingen van en het onderzoek naar probiotica aan UAntwerpen verder voorruit. De focus ligt op het managen van gedeelde apparatuur en expertise. Het hart van de apparatuur is een 100 l piloot bioreactor voor bacteriën, gisten en algen. Het toestel is volledig computer gestuurd en gemonitord en uitgerust met een steam-in-place unit. Het is verder uitgerust met sensoren en valven die de automatische sturing van belangrijke procesparameters (pH, opgeloste zuurstof, turbiditeit, …) toelaten. Het volledige systeem is GMP compatibel en in "pharmaceutical grade" staal. Een 10 l bioreactor is voorzien voor de optimalisatie van de cultuurcondities. De bioreactoren worden aangevuld met een incubator-schudder voor het opgroeien van inocula en post-processing apparatuur om de biomassa verder professioneel op te werken. Deze apparatuur bestaat voornamelijk uit een grotere lage-tot-hogesnelheidscentrifuge en een piloot sproeidroger voor verlenging van de houdbaarheid en de opwerking van de biomassa naar zijn toepassing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Kiekens Filip
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Milieu Ecologie en Toegepaste Microbiologie (ENdEMIC)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Hoge resolutie Raman beeldvorming is een veelzijdige beeldvormingstechniek die gedetailleerde kaarten oplevert over de chemische samenstelling van zowel technische als biologische monsters. De apparatuur in al zijn facetten beschreven in deze aanvraag is nog niet beschikbaar aan UAntwerpen en is sterk complementair bij de high-end chemische analysetechnieken (XRF, XRD, IR, SEM-EDX-WDX, LA-ICP-MS) reeds beschikbaar aan UAntwerpen voor materiaalkarakterisering. Hoge resolutie Raman beeldvorming zal met hoge resolutie de laatste details (structurele vingerafdruk) van het materiaal prijs geven. De Raman-microscoop moet zo veelzijdig mogelijk zijn, om potentiële toekomstige technologische verbeteringen te ondersteunen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Caen Joost
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Microorganismen worden al sinds de vroegste tijden gebruikt voor brood bakken, bier brouwen, wijn maken en voedselconservering. De enorme biochemische en fysiologische verscheidenheid van microorganismen wordt vandaag steeds meer benut om chemicaliën en nanomaterialen te produceren, en ook voor de ontwikkeling van nieuwe bio-electrische systemen en nieuwe methoden voor afvalwaterzuivering. Bovendien is het duidelijk dat mensen, dieren en planten sterk beïnvloed worden door hun microbioom, wat heeft geleid tot nieuwe medische behandelingen en landbouwkundige toepassingen. Recente vooruitgang in de moleculaire biologie en genetische manipulatie bieden ongekende mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe microbiologie-gebaseerde technologieën. Net zoals de natuurkunde en techniek het leven in de 20e eeuw hebben getransformeerd, zo kan de snelle ontwikkeling van (micro)biologie de wereld in de komende decennia veranderen. Het Excellentie Centrum "Microbiële Systeem Technologie" (MST) zal de expertise in microbiële ecologie en technologie aan de UAntwerpen bundelen en consolideren. MST zal de meest recente technologieën en interdisciplinaire systeembiologie benaderingen toepassen om microorganismen en hun omgeving beter te leren kennen en zo de ontwikkeling van nieuwe technologieën en toepassingen te bevorderen. MST verbindt recent ontwikkelde onderzoekslijnen binnen UAntwerpen in de onderzoeksgebieden microbiële ecologie, medische microbiële ecologie, plantenfysiologie, biomaterialen en nanotechnologie met essentiële expertise in nieuwe sequencing-technieken en bioinformatica. Door de krachten te bundelen kunnen nieuwe en interessante ontwikkelingen sneller worden geïntegreerd in het onderzoek, wat zal leiden tot een stimulering van de ontwikkeling van nieuwe microbiële producten en processen, zoals functionele voeding, diervoeder en meststoffen, probiotica, en nieuwe biosensoren en bio-electronica toepassingen. Hierdoor kan MST een belangrijke bijdrage leveren aan een duurzame verbetering van humane gezondheid en van de leefomgeving.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Beemster Gerrit
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Verbruggen Erik
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kustzeeën zijn een hotspot van global change. The menselijke druk op de kustzone neemt snel toe, zowel in de poolgebieden, de gematigde als de tropische gebieden. Kustecosystemen zijn blootgesteld aan een verhoogde input van voedingsstoffen (eutrofiëring), een hoger risico voor zuurstofloosheid (hypoxie), en sterk veranderingen in de chemische samenstelling van zeewater (ocean verzuring). Deze processen kunnen leiden tot sterke en snelle veranderingen in de element cycli en voedselweb structuren. Om te begrijpen hoe kustecosystemen beïnvloed worden door deze aspecten van global change, moeten we onze kennis van de biogeochemie van kustecosystemen verbeteren. Dit project hanteert een multi-disciplinaire aanpak om een betere en kwantitatieve kennis op te bouwen over de interacties tussen fysische processen (e.g. stratificatie), chemische veranderingen (e.g. carbonaat thermodynamica) en biologische processen (e.g. fytoplankton productiviteit).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Versnelde verwering van silicaatmineralen is een mogelijke strategie om koolstofdioxide (CO2) selectief te verwijderen uit de atmosfeer en de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs te halen. Bij de chemische verwering van silicaatmineralen start een oplossingsreactie waarbij CO2 uit de atmosfeer wordt gehaald en wordt gebonden in waterige vorm. Met andere woorden, door de introductie van snel-verwerende silicaatmineralen op plaatsen met hoge verweringssnelheden, zoals de kustzone, is het mogelijk een CO2 reservoir te creëren. Een belangrijke veronderstelling is dat silicaatverwering in natuurlijke kustsedimenten sterk kan worden versterkt door de aanwezigheid van biota. Macrofauna kunnen silicaatverwering stimuleren door bio-irrigatie en door te voeden op het sediment. Microbiota kunnen silicaatverwering versterken door metabolische oplossing en door het verzuren van het poriewater. In deze PhD studie zullen we deze "benthische verweringsmotor" hypothese onderzoeken via toegeweide micro- en mesocosm experimenten en door veldonderzoek op locaties met intense natuurlijke silicaatverwering. Het voorgestelde onderzoek zal inzichten geven in de rol van biota in de hedendaagse wereldwijde koolstof- en siliciumcyclus. Gelijktijdig zal deze studie helpen bij de kwantificatie van het CO2 sequestratie potentieel en het benoemen van mogelijke ecosysteemimpacten van een van de mogelijke CO2 verwijderingsmethodes die dringend nodig zijn voor de stabilisatie van het klimaat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Van Heurck Benjamin

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De kabelbacteriën strekken zich uit van de bovenste oxische zone tot het anoxische gedeelte. Hierdoor kunnen zij eencellige bacteriën overconcurreren door redoxreacties ruimtelijk te scheiden, waarbij sulfide-oxidatie in het diepere sediment en oxide-reductie in de bovenste oxische laag [3] de pH en sulfideconcentratie in het sediment veranderen. De koppeling van deze half-reacties wordt tot stand gebracht door elektronen over centimeter-schaal te transporteren met behulp van geleidende vezels. Deze door de kabelbacterie aangelegde "elektrische snelweg" is van cruciaal belang voor de interactie met andere microben. Het effect ervan op de microbiële gemeenschap is echter onbekend. Daarom wordt in deze studie voorgesteld om het effect van kabelbacteriën op de microbiële gemeenschap te onderzoeken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De wereldwijde klimaatverandering is een van de grootste mondiale uitdagingen van de 21e eeuw en vereist dringend ambitieuze, transformatieve en collectieve actie om de opwarming van de aarde te beperken. Dit kan worden bereikt door ofwel de uitstoot van kooldioxide (CO2) en andere broeikasgassen in de atmosfeer te voorkomen ("conventionele mitigatie"), ofwel actief CO2 uit de atmosfeer te verwijderen ("negatieve emissies"). Om de klimaatdoelstelling van Parijs te halen en de opwarming van de aarde tot minder dan 2°C te beperken, zullen we echter een beroep moeten doen op technologieën met negatieve emissies (NET's, ook koolstofdioxideverwijderingstechnologieën, CDR genoemd). Een veelbelovende NET-benadering is Enhanced Silicate Weathering (ESW). ESW maakt gebruik van de natuurlijke verweringsreactie, waarbij het oplossen van silicaat CO2 uit de atmosfeer verbruikt. Het kernidee van ESW is silicaatmineralen te verspreiden in omgevingen die worden gekenmerkt door een hoge verweringssnelheid, waardoor de opname van atmosferisch CO2 wordt bevorderd door de alkaliteit van de oceaan te verhogen. Hier willen we voor het eerst de haalbaarheid van ESW onder mariene condities onderzoeken, waarbij we gebruik maken van de kustoceaan als een grootschalige, natuurlijke biogeochemische reactor. Een belangrijke onderzoeksvraag heeft betrekking op de efficiëntie van marien ESW in het stimuleren van oceanische CO2-opname door verhoging van de alkaliteit in de kustoceaan. Een tweede kritieke vraag betreft de mogelijke neveneffecten (zowel positief als negatief) op mariene ecosystemen, waaronder de verhoogde beschikbaarheid van silicaat en het mogelijk vrijkomen van ijzer en spoorelementen. Om deze kritieke leemtes in onze kennis op te vullen, zullen we een innovatieve, volledig geïntegreerde model-gegevens benadering toepassen, waarbij RV Belgica veldcampagnes gecombineerd worden met state-of-the-art numerieke modellen. Meer specifiek zullen we: (I) de geochemie en mineralogie van sedimenten kwantificeren van natuurlijke analogen voor ESW (II) procesgebaseerde lokale diagenetische modellen ontwikkelen en toepassen om bentische verweringsnelheden en benthische-pelagische uitwisselingsfluxen te kwantificeren (III) het opzetten van een grootschalige virtuele veldproef om de efficiëntie en de volledige milieueffecten van de toepassing van ESW als NET op de schaal van de Noordzee te beoordelen. De resultaten zullen niet alleen belangrijke kwantitatieve informatie opleveren over ESW in het mariene milieu, maar ook de eerste beoordeling op systeemschaal van marien ESW als NET. De op scenario's gebaseerde virtuele analyse zal de directe waarde van de voorgestelde unieke veldwaarnemingen van de RV Belgica verder verhogen. Samen vormen ze een belangrijke stap in de richting van wetenschappelijk onderbouwde besluitvorming over de toepassing van NET's en plaatsen ze België stevig in de voorhoede van het ESW-onderzoek in mariene kustwateren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De gevolgen van de klimaatverandering worden opvallend tastbaar, met perioden van langdurige droogte en temperatuurrecords. Deze weersextremen beïnvloeden sterk de ecosysteemdiensten van bodems, met belangrijke economische gevolgen voor landbouw, natuurbehoud, tuinonderhoud en andere sectoren. Het besef dat we als samenleving deze gevolgen moeten opvangen, zorgt ervoor dat nieuwe economische activiteiten ontstaan, die nood hebben aan grootschalige monitoring van hitte en droogte. In dit project zal ik onderzoek verrichten naar kosteneffectieve microklimaatnetwerken die 1000-en monitoringlocaties omvatten. Deze netwerken maken het mogelijk om de kwetsbaarheid van bodemecosystemen voor hitte en droogte in te schatten, en na te gaan of geïmplementeerde maatregelen effectief zijn (bv. waterinfiltratie en buffering van bodemvocht). Als proof-of-concept zullen uitgebreide microklimaatnetwerken worden opgezet in tuinen en natuurreservaten over heel Vlaanderen, waarbij we de nieuwe TMS-NB sensor inzetten, die goedkope en real-time metingen van bodemtemperatuur en -vochtigheid mogelijk maakt via het Internet of Things. Deze nieuwe data zal toelaten om de spatiotemporele variabiliteit in microklimaat langsheen de stad-platteland gradiënt te analyseren. Nieuwe softwaretools worden ontwikkeld voor de datastromen uit deze sensornetwerken, zodat gegevens en inzichten makkelijk doorstromen naar relevante maatschappelijke actoren (bv. landbouwers, tuinonderhoud, natuurbeheerders).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Lembrechts Jonas
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Mandaathouder: Van de Vondel Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

We zullen deelnemen aan een programma voor het verzamelen van gegevens over de luchtkwaliteit door Earthwatch. Sinds 2017 werkt Earthwatch samen met andere partners, leden van de gemeenschap, en wetenschappers om de luchtkwaliteit aan te pakken door middel van burgerwetenschapsprojecten. Hier behelst het project de inzet van luchtkwaliteitsmonsternemers in 4 steden in Europa en het Verenigd Koninkrijk. Wij zijn verantwoordelijk voor de plaatsing van sesnsoren in Brussel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs is een geheel nieuw type bacterie ontdekt dat hoge elektrische stromen over centimeters lange afstanden kan geleiden via lange, dunne vezels die in het celomhulsel zijn ingebed. Recente studies tonen aan dat deze vezels buitengewone elektrische eigenschappen bezitten, waaronder een elektrisch geleidingsvermogen dat dat van alle bekende biologische materialen met ordes van grootte overtreft. De ambitie van dit project is om het technologische potentieel van dit nieuw ontdekte biomateriaal te onderzoeken. Daartoe zullen we onderzoeken of en hoe de vezelstructuren van kabelbacteriën kunnen worden gebruikt als componenten in een nieuwe generatie van biocompatibele en biologisch afbreekbare elektronische apparaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

CurieuzeNeuzen' (CN) is een grootschalig citizen science-project met metingen van luchtkwaliteit (NO2) in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. CN zal een antwoord geven een fundamentele vraag over de blootstelling van de bevolking aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging: "Hoeveel inwoners van Brussel wonen op plaatsen waar de luchtkwaliteit de EU- en WHO-normen voor de NO2-concentraties in de lucht overschrijdt?". Om deze vraag te beantwoorden zal CN een groot aantal burgers mobiliseren en mobiliseren om gedurende één maand de NO2-concentraties te meten op 3000 plaatsen in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Dit zal de nodige "Big Data" opleveren om de onderzoeksvraag op een wetenschappelijke manier te beantwoorden. Tijdens de uitvoering van het project richt CN zich op drie doelen: (1) het streeft naar een significante maatschappelijke impact (het creëren van bewustzijn over de gezondheidseffecten van vervuiling, en de waarde en het belang van schone lucht), (2) het maakt innovatieve dataverzameling mogelijk die het mogelijk maakt om belangrijke wetenschappelijke vooruitgang te boeken (door massale dataverzameling met hulp van burgers) en (3) het draagt bij aan de publieke agenda voor beleidsvorming (het leveren van betrouwbare gegevens voor wetenschappelijk onderbouwd luchtkwaliteitsbeleid).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om klimaatopwarming te beperken tot ruim onder de 2°C, zal naast een snelle afbouw van CO2 emissies eveneens actief CO2 uit de atmosfeer verwijderd moeten worden. Hiervoor zijn reeds een aantal negatieve emissietechnologieën (NET's) voorgesteld. Een veelbelovende maar nog weinig bestudeerde NET is versnelde silicaatverwering (enhanced weathering, EW). Bij silicaatverwering treedt een langzaam oplossingsproces op, waarbij koolstof wordt opgeslagen en voor millennia wordt vastgelegd. Het idee achter EW is om dit natuurlijke proces te versnellen, door de verweringssnelheid kunstmatig te verhogen. Dit kan worden bereikt door fijngemalen silicaatgesteente (bijv. basalt) of artificiële silicaten zoals staalslakken op de bodem aan te brengen. Terwijl artificiële silicaten doorgaans langzamer verweren, heeft het gebruik van deze afvalstromen het voordeel dat het bronmateriaal overvloedig aanwezig is en dat het ingebed kan worden in een circulaire economie. Tot nu toe is het onderzoek naar EW vooral beperkt gebleven tot laboratoriumexperimenten. Empirisch onderzoek onder meer realistische omstandigheden is dringend nodig om zowel het werkelijke potentieel voor klimaatmitigatie als de neveneffecten van EW te bepalen. Een essentiële stap tussen het laboratoriumonderzoek en de toepassingen in het veld zijn mesokosmosexperimenten die een nauwkeurige kwantificering van de koolstofopslag mogelijk maken en de ontwikkeling van methoden voor bepaling van de koolstofopslag in het veld. In dit project zal een mesokosmos-experiment worden opgezet om de koolstofopslag door EW nauwkeurig te kwantificeren. Ook zullen de effecten op plantengroei en op de concentratie aan voedingsstoffen in de planten worden bepaald. Concreet zullen 15 mesokosmossen gevuld worden met landbouwgrond en beplant worden met maïs. Vijf krijgen alleen meststoffen, terwijl de andere ook fijngemalen basalt (n=5) of staalslakken (n=5) toegediend krijgen. De verweringssnelheden worden bepaald op basis van analyse van voor verweringsproducten (DIC, alkaliniteit, Si, Mg en Ca) in poriënwater uit de toplaag van de bodem en in het percolatiewater. Verweringsproducten kunnen ook in de bodem neerslaan en voor de kwantificering van de koolstofopslag is dus ook een analyse van de carbonaten in de bodem na het experiment nodig. Aan het einde van het experiment worden planten geoogst om de plantenbiomassa (boven- en ondergronds) te kwantificeren en worden substalen geanalyseerd op belangrijke plantenvoedingsstoffen, waaronder N, P, K, Si, Ca, Mg.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vicca Sara
• Co-promotor: Janssens Ivan
• Co-promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Planten- en Ecosystemen (PLECO) - Ecologie in tijden van verandering

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs zijn lange filamenteuze bacterien ontdekt in mariene sedimenten, dewelke elektrische stromen genereren en geleiden over centimeter afstand. Recent ondezroek toont aan dat deze zogenaamde kabelbacterien niet alleen handelen, end at er waarschijnlijk een uitwisseling van electrnen geburt met andere micro-organismen in de oceaanbodem. Het lijkt erop dat ook andere bacterien gebruik maken van het elektrische netwerk dat aangeboden wordt door de kabelbacterien. In dit project gaan we onderzoeken welke andere micro-organismen hierbij betrokken zijn, en hoe deze interageren met de kabelbacterien. Op deze manier zal dit project bijdragen aan een veel beter inzicht in het ecosysteem functioneren van de oceaanbodem.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Ley Philip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het citizen science project CURIEUZENEUZEN VLAANDEREN rond luchtkwaliteit uit 2018 krijgt een opvolger : "CURIEUZENEUZEN IN DE TUIN". In het voorjaar van 2021 krijgen 5000 gezinnen de kans hun tuin uit te rusten met een bodem-weerstationnetje. Dit weerstationnetje komt op een centrale plek in de gazon, en zal de temperatuur en bodemvochtigheid een half jaar lang (01 april tot 30 september) online monitoren. Met dit onderzoek willen we een grootschalige beeld krijgen van de droogtestress in Vlaanderen. De 5000 deelnemers zullen ook bodemstalen verzamelen in hun tuinen, wat een getailleerd beeld van de koolstofinhoud in de tuinbodems in Vlaanderen zal geven. Dankzij dit onderzoek bekomen we belangrijke wetenschappelijke inzichten rond weerbaarheid tegen weersextremen, en kunnen we het brede publiek sensibiliseren rond klimaatadaptatie

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Nijs Ivan

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze SEP grant wordt aangewend om het Curious Noses Europe project in te dienen en op te starten. Het Curious Noses Europe-project zal aantonen hoe grootschalige burgerwetenschap een unieke bijdrage kan leveren aan een betere luchtkwaliteit in Europa. De ambitie is om te profiteren van het transformatieve potentieel van citizen science voor het genereren van uitgebreide, hoogwaardige en open NO2-datasets, waardoor nieuwe onderzoeksvragen kunnen worden aangepakt en beleidsrelevante inzichten kunnen worden behaald. Door duizenden burgers in staat te stellen de luchtkwaliteit te monitoren, kunnen onderzoek en beleid op het gebied van luchtkwaliteit in de hele EU worden ondersteund. Vertrekkend van het zeer succesvolle CurieuzeNeuzen-project, is het doel van Curious Noses Europe deze benadering op te schalen naar andere EU-steden, en daarmee een van de belangrijkste uitdagingen van de burgerwetenschap aan te pakken: schaalbaarheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs zijn lange filamenteuze bacteriën ontdekt in mariene sedimenten, die in staat zijn om elektriciteit te genereren. Deze zogenaamde "kabelbacteriën" hebben een nieuw mechanisme ontwikkeld voor het genereren van elektrische stromen, en transporteren electronen over een lengte van centimeters, wat duizend maal verder is dan tot nu toe bekend voor bacteriën. Kabelbacteriën zijn multicellulair en bezitten een uniek energiemetabolisme, waarbij elektronen van cel naar cel worden doorgegeven langs een keten van 10.000 cellen. Deze biologische innovatie biedt hen een concurrentievoordeel om te overleven in de zeebodemomgeving. Microbieel lange-afstands-elektron-transport is een disruptieve ontdekking, zowel in termen van nieuwe biologie als potentiële nieuwe technologie. Het vermogen van kabelbacteriën om elektronen over centimeters afstanden te transporteren, impliceert dat biologische evolutie op de een of andere manier een sterk geleidende, organische structuur moet hebben ontwikkeld. Als deze geleidende structuur op een of andere manier op een of andere manier technologisch kan worden aangewend, kan dit de weg banen voor geheel nieuwe materialen en toepassingen in bio-elektronica. Om de verstrekkende gevolgen van lange-afstands-elektron-transport beter te begrijpen, moeten we beter begrijpen hoe het fenomeen werkt. Hier staat de wetenschap voor een belangrijke uitdaging: het blijft een raadsel hoe elektronen worden getransporteerd door een kabelbacterie. Daarom zijn de belangrijkste doelstellingen van dit project (1) het bepalen van de geleidende structuren alsook het mechanisme verantwoordelijk voor lange-afstands-elektron-transport en (2) het karakteriseren van hun fysieke structuur, chemische samenstelling en elektrische eigenschappen van de geleidende structuur. De fundamentele pijler van dit project zijn recent verworven gegevens waaruit blijkt dat kabelbacteriën op elektroden kunnen worden aangesloten en waaruit blijkt dat de celwand van kabelbacteriën sterk geleidende structuren bevat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

CurieuzeNeuzen is terug, maar nu met een focus op klimaatadaptatie. Waar het originele CurieuzeNeuzen citizen science project bakens verzet heeft met publieksparticipatie rond luchtkwaliteit, wil 'CurieuzeNeuzen duikt onder' op een grootschalige manier aan sensibilisatie werken rond klimaatadaptatie. Daartoe gaan we de impact van weersextremen en toenemende droogte monitoren, daar waar de burger dit zelf het eerste voelt: in zijn eigen tuin. Die tuin ligt de Vlaming nauw aan het hart, en dus vormen de tienduizenden gazons in Vlaanderen het ideale canvas voor een innovatief Citizen Science project rond klimaatadaptatie. Via een grootschalig netwerk van duizenden 'mini-weerstationnetjes' gaan we de bodemtemperatuur en bodemvochtigheid meten over heel Vlaanderen; zowel bij burgers thuis in tuinen, als in plantsoenen en parken van gemeenten. Deze meetcampagne heeft een specifiek wetenschappelijk doel: we beantwoorden de belangrijke vraag hoe weerbaar onze tuinen zijn tegen toekomstige klimaatverandering en extreme weersomstandigheden, en wat het effect is van ons tuin- en landschapsbeheer op die weerbaarheid. We brengen daarvoor het effect van stedelijke hitte-eilanden in rekening, maar ook de impact van kleine, lokale ingrepen, zoals het planten van bomen en de frequentie van het maaien. Het resultaat is een gedetailleerde droogtekaart voor Vlaanderen waarop risicogebieden in kaart worden gebracht en, voor de wetenschap, een uitgebreide en internationaal unieke database over de impact van toenemende weersextremen op het bodemklimaat. Maar bovenal mikken we op een grootschalige bewustwording rond de waterproblematiek in Vlaanderen, en wat we daar als individu en samenleving aan kunnen doen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Lembrechts Jonas
• Co-promotor: Nijs Ivan
• Co-promotor: Struyf Eric

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recentelijk zijn lange, draderige "kabelbacteriën" ontdekt, die grote elektrische stromen kunnen geleiden over enkele centimeters. Deze ontdekking verlengt de bekende afstanden van microbiële elektronentransport met drie ordes van grootte en impliceert dat tijdens de evolutie op een of andere manier een sterk geleidende, organische structuur is ontstaan. Dit is opmerkelijk, want de meeste bekende biologische materialen zijn slecht geleidend. Als we op een of andere manier deze geleidende structuren kunnen exploiteren, zou dit de weg vrij maken voor nieuwe materialen en applicaties in het gebied van de bio-elektronica. Maar voordat we de ver strekkende gevolgen hiervan kunnen bestuderen, moeten we eerst het fenomeen "elektronentransport over lange afstand" beter begrijpen. En op dit moment blijft het een raadsel hoe de elektronen getransporteerd worden in kabelbacteriën. Recente gegevens laten zien dat de cellen van kabel bacteriën sterk geleidende vezel structuren bevatten. Het hoofddoel van dit project is om de eiwitsamenstelling van deze geleidende vezelstructuren te onthullen. Dit ga ik doen door een combinatie "genomics" en " proteomics" te gebruiken. Ik wil erachter komen wat de eiwitten in de vezelstructuren geleidend maakt, waar ze evolutionair vandaan komen, en hoe ze werken. Als we kunnen bepalen welke eiwitten bepalend zijn voor de elektronentransport over lange afstand, kunnen we meer leren over hoe dit buitengewone mechanisme werkt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Hiralal Anwar

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om de klimaatdoelen van Parijs te halen, zal enkel het beperken van CO2-uitstoot niet voldoende zijn en zal grootschalige inzet van negatieve emissietechnologieën (NET) nodig zijn om CO2 te sequestreren. Op dit moment is echter de haalbaarheid, efficiëntie en milieu-impact van de voorgestelde NETs beperkt. In dit voorstel willen wij deze vragen beantwoorden voor één van deze NETs, versnelde verwering van silicaten in kustsystemen (ESW). Het principe hier is dat de verwering van silicaten leidt tot alkaliniteit afgifte aan het water, en dus tot een verhoging van de CO2 opname door het water. Om een kwantitatief en mechanistisch inzicht te verkrijgen over ESW in realistische omstandigheden, zullen we experimentele-, veld- en model- aanpakken combineren. In een uitgebreide mesocosm-faciliteit kunnen we gedetailleerd de verweringssnelheid van de olivijn mineralen opvolgen, net als het effect op de lokale geochemie en de mogelijke afgifte van schadelijke spoormetalen (nikkel, chroom) kwantificeren. Op twee veldlocaties met natuurlijke olivijn-verwering, zullen we een gedetailleerde geochemische studie verrichten om ook lange termijn effecten te kwantificeren. Alle resultaten zullen worden geanalyseerd met behulp van een numerieke modelleeromgeving om de connectie tussen ESW en andere biogeochemische processen volledig te ontrafelen. De resultaten van dit project zullen, voor het eerst, een kwantitatief inzicht bieden in het potentieel van ESW in natuurlijke kustomgevingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Burdorf Laurine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het recente klimaatakkoord van Parijs maakt een snelle transformatie naar een zero-emissie-economie noodzakelijk. Dit doel kan onmogelijk bereikt worden zonder negatieve emissies, waarbij CO2 actief wordt heropgenomen uit de atmosfeer. In dit project bestuderen wij de haalbaarheid van een nieuw, innovatief zakenmodel, dat klimaatmitigatie nastreeft door middel van negatieve emissies: versnelde verwering van silicaten in de kustzone (VVSK). De wetenschappelijke basis van VVSK staat al als een huis: door het snel verwerende silicaat olivijn in de kustzone te brengen, kunnen we de natuurlijke capaciteit van zeewater om CO2 te adsorberen verhogen en negatieve emissies bekomen. Een groot voordeel van VVSK is de directe, korte weg naar actieve implementatie: bestaande mijn- en baggertechnieken kunnen worden gebruikt. VVSK kan dus snel geïntegreerd worden in bestaande kustbeheersmaatregelen. Toch zijn er nog heel wat vragen bij de economische en ecologische leefbaarheid van VVSK. Het hoofddoel van dit SBO project is om precies deze vragen aan te pakken, en na te gaan of en hoe VVSK een duurzame en kostenefficiënte aanpak van klimaatmitigatie kan zijn. Om dit doel te bereiken, gaan we drie belangrijke wetenschappelijke uitdagingen aan: [1] de bepaling van de efficiëntie van CO2-sequestratie door VVSK onder reële veldcondities [2] de bepaling van de tijdsschaal waarbinnen silicaten oplossen onder reële veldcondities [3] de bepaling van de impact van de vrijstelling van sporen-metalen (voornamelijk Nikkel en Chroom) naar mariene biota door VVSK. Om deze doelstellingen te halen, zullen wij een grootschalige pilootopstelling starten, waarin we olivijnverwering kunnen simuleren onder reële veldcondities (uniek demo-opstelling, eerste realisatie wereldwijd).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recent zijn lange filamenteuze "kabel bacteriën" ontdekt, die elektrische stromen over centimeters afstand kunnen geleiden. Dit vergroot de afstand van microbieel elektron transport met drie grootte ordes, en impliceert dat biologische evolutie een zeer geleidende organische structuur heeft aangemaakt. Dit is opvallend daar alle bekende biologische materialen zeer slechte geleiders zijn. Een recente doorbraak zorgt ervoor dat kabelbacterien kunnen verbonden worden met elektrodes, zodat de elektrische stroom kan gemeten worden. Het belangrijke doel van dit project is om de structuur en chemische samenstelling van de geleidende structuren in kabelbacterien te beschrijven, en zodoende een beter inzicht te krijgen in het mechanisme van elektron transport en de elektrische eigenschappen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In 2010 werd een verbazingwekkend ontdekking gedaan: mariene micro-organismen kunnen elektrische stromen geleiden in de zeebodem over centimeters afstand. Lange filamenteuze microben, genaamd "kabelbacterien", transporteren elektronen van cel tot cel langsheen een keten van meer dan 10.000 cellen. Dense populaties van deze kabelbacterien zorgen ervoor dat de zeebodem werkt als een natuurlijke batterij. Dit nieuw proces van lange-afstands microbiele elektriciteit is fundamenteel verschillend van zenuwgeleiding en andere bekende geleidingsmechanismen in de biologie. Recente data over de microbiele diversiteit en de activiteit in sedimenten met lange-afstands microbiele elektriciteit suggereren dat de andere microbiele actoren en redox species betrokken zijn. De basis hypothese van dit project is dat lange-afstands elektron transport een veel sterkere impact heft op de biogeochemische cycli en de microbiele ecologie van natuurlijke sediment ecosystemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recent zijn mariene filamenteuze bacteriën ontdekt die electrische stromen geleiden over een lengte van meerdere centimeters. De celwand van deze bacteriën bevat dunne vezelstructuren (nanovezels) die de electrische stroom geleiden. Nieuw onderzoek laat zien dat deze nanofibers een extreem hoge electrische geleidbaarheid hebben, die meerdere ordes van grootte hoger is dan van alle tot nu toe bekende biologische materialen. De ambitie van dit project is om het grote technologische potentieel van deze nieuw ontdekte, zeer goed geleidende, nanofibers te ontsluiten. Het vooruitzicht van een hooggeleidend biologisch materiaal biedt mogelijkheden voor geheel nieuwe toepassingen in de electronica. Door hun biologische oorsprong vertonen de nanofibers unieke eigenschappen zoals biocompatibiliteit, biologische afbreekbaarheid en zelf-assemblage. Deze combinatie van eigenschappen maakt biologische nanofibers fundamenteel anders dan de conventionele geleidende materialen die nu worden gebruikt. Zodoende is er een groot potentieel voor valorisatie in innovatieve toepassingen, zoals biosensoren en nieuwe electro-medische toepassingen. Het doel van dit project is om de chemische structuur van de geleidende nanofibers verder te ontrafelen, en de intellectuele-eigendomsrechtenpositie te versterken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het citizenscience-project "CurieuzeNeuzen Vlaanderen" heeft de luchtkwaliteit in Vlaanderen zeer fijnmazig in kaart gebracht. Twintigduizend deelnemers hebben via een meetpakket de luchtkwaliteit in hun straat gemeten, wat heeft geresulteerd in een ongezien grote en internationaal toonaangevende dataset. Deze data worden in dit project vergeleken met computer simulaties van de luchtkwaliteit in Vlaanderen, met als doel het onderliggende ATMOstreet computer model significant te verbeteren. Dit laat vervolgens toe om de blootstelling van de Vlaams bevolking en de resulterende gezondheidseffecten beter te kwantificeren, met een performantere beleidsondersteuning tot gevolg.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs zijn lange filamenteuze bacterien ontdekt in mariene sedimenten, die elektrische stromen genereren en geleiden over centimeters afstand. Recent onderzoek toont aan dat deze zogenaamde kabelbacterien niet onafhankelijk handelen, maar dat er waarschijnlijk een uitwisseling van electronen gebeurt met andere micro-organismen in de oceaanbodem. Het lijkt erop dat andere bacterien gebruik maken van het elektrische netwerk dat aangeboden wordt door de kabelbacterien. In dit project gaan we onderzoeken welke andere micro-organismen hierbij betrokken zijn, en hoe deze interageren met de kabelbacterien. Op deze manier zal dit project bijdragen aan een beter inzicht in het ecosysteem functioneren van de oceaanbodem.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Hiralal Anwar

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit Hercules-voorstel omvat de installatie van zeefdrukfaciliteiten. Zeefdrukfaciliteiten stellen UAntwerpen in staat om te pionierswerk uit te voeren in het gebied van elektronica, sensoren en fotokatalyse door (1) ontwikkeling van unieke (foto) sensoren / detectoren (bijv. elektrochemische sensoren, fotovoltaïsche cellen, fotokatalyse) door printen van (half) geleidende materialen op substraten, (2) onderdelen van modules Internet of Things te ontwerpen met meer flexibiliteit. Dit laat toe om tegelijkertijd een uniek valorisatiepotentieel en IP-positie te creëren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Caen Joost
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: Steckel Jan
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het citizen-science project "CurieuzeNeuzen Vlaanderen" is een initiatief om de luchtkwaliteit in Vlaanderen in kaart te brengen op hoge resolutie. Twintig duizend deelnemers krijgen een meetpakket om de luchtkwaliteit in hun straat te meten. De concentratie van het gas stikstofdioxide (NO2) wordt gemeten in de omgevingslucht door passieve samplers (Palmes diffusie buisjes). Het is internationaal de eerste keer dat op dergelijke grote schaal burgers actief betrokken worden bij een wetenschappelijke project rond luchtkwaliteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het citizen-science project "CurieuzeNeuzen Vlaanderen" is een initiatief om de luchtkwaliteit in Vlaanderen in kaart te brengen op hoge resolutie. Het project is een samenwerking tussen de Universiteit Antwerpen, de Vlaamse Milieumaatschappij en de krant De Standaard, met ondersteuning van HIVA-KUleuven en het VITO. Twintig duizend deelnemers krijgen een meetpakket om de luchtkwaliteit in hun straat te meten. De concentratie van het gas stikstofdioxide (NO2) wordt gemeten in de omgevingslucht door passieve samplers (Palmes diffusie buisjes). Het is internationaal de eerste keer dat op dergelijke grote schaal burgers actief betrokken worden bij een wetenschappelijke project rond luchtkwaliteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recently, a novel type of filamentous bacteria has been discovered within the seafloor, which are capable of guiding electrical currents over centimeter-scale distances. Electrons are transported from cell-to-cell along the longitudinal axis of centimeter-long cable bacteria, but the actual physical mechanism of conduction remains elusive. The prime objective of this FWO project is (1) to identify the conductive structures responsible for microbial long-distance transport and (2) to characterize their electrical properties, and hence, their potential for technological applications. Based on recently acquired data, a model is advanced in which thin fibers within the cell envelope act as the conductive structures. Computer model analysis suggests that these nanofiber structures could possess the highest conductivity and charge mobility of any known biological material, making them a promising new source material for organic electronics. In this FWO project, which involves an interdisciplinary collaboration between marine microbiology and applied physics, we will examine whether these fibers are as conductive as projected, confirming their potential of for novel bio-electronic applications. This will be done by a detailed characterization of the physical structure and electronic properties of these nanofibers. When successful, the nanofibers will be integrated into a prototype of a micro-electronic device, demonstrating their potential for valorization.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kustzeeën zijn een hotspot van global change. The menselijke druk op de kustzone neemt snel toe, zowel in de poolgebieden, de gematigde als de tropische gebieden. Kustecosystemen zijn blootgesteld aan een verhoogde input van voedingsstoffen (eutrofiëring), een hoger risico voor zuurstofloosheid (hypoxie), en sterk veranderingen in de chemische samenstelling van zeewater (ocean verzuring). Deze processen kunnen leiden tot sterke en snelle veranderingen in de element cycli en voedselweb structuren. Om te begrijpen hoe kustecosystemen beïnvloed worden door deze aspecten van global change, moeten we onze kennis van de biogeochemie van kustecosystemen verbeteren. Dit project hanteert een multi-disciplinaire aanpak om een betere en kwantitatieve kennis op te bouwen over de interacties tussen fysische processen (e.g. stratificatie), chemische veranderingen (e.g. carbonaat thermodynamica) en biologische processen (e.g. fytoplankton productiviteit).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject