Onderzoeksgroep

Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Expertise

Algemeen: • Biologische afvalwaterzuivering • Herwinnen en hergebruiken van grondstoffen • Duurzame technologie voor waterzuivering en waterbehandeling • Cleantech en milieutechnologie • Microbiële biotechnologie Meer specifiek: • Schone microbiële technologie voor een duurzame watercyclus en voedselproductieketen • Verwijdering en herwinning van nutriënten • Microbiële technologie voor hulpbronnenefficiënt nutriëntbeheer • Regeneratieve levensondersteunende systemen (RLSS) voor bemande ruimtevaart Meer gedetailleerd: "Duurzame, veilige en kostenefficiënte " • Duurzaam: hulpbronnenefficiënt, energiepositief, minimum uitstoot broeikasgassen (e.g. N2O) • Laag in ongewenste sporenverontreinigingen en opkomende stoffen • Stofstroomanalyse (MFA/SFA), levenscyclusanalyse (LCA), techno-economische analyse (TEA) "Microbiële technologie" • Stikstofverwijdering: partiële nitritatie/anammox voor water- en sliblijn, nitritatie/denitritatie, S-gebaseerde denitrificatie, thermofiele nitrificatie/denitrificatie, thermofiele anammox • Koolstofafvang: organica (hoogbelast actief slib) and CO2 (fototrofen) • Energiepositieve rioolwaterzuivering • Productie van vloeibare nitraatgebaseerde meststoffen via nitrificatie • Productie van microbieel eiwit voor voeder en voedsel (single-cell protein) en traagwerkende meststoffen: microalgen, purperbacteriën, aerobe heterotrofen • Snelle compostering en delignificatie "Voor het herwinnen van grondstoffen uit of behandelen van afval- en nevenstromen, of om te produceren van hernieuwbare hulpbronnen" • Steden (rioolwater, urine, zwart water), industrie, landbouw (e.g. mest), aquacultuur • Toepassing op aarde en in de ruimte (regeneratieve levensondersteunende systemen, RLSS)

PurpleSky: Onthullen van het genomische potentieel van purperbacteriën voor microbiële voedselproductie op H2 en CO2-afgeleide verbindingen. 01/10/2021 - 30/09/2024

Abstract

Een transformatie van het landbouw gebaseerde voedselsysteem is dringend nodig om de snelgroeiende wereldbevolking duurzaam te voeden. Microbiële biomassaproductie voor humane voeding, i.e. microbiële eiwitten, biedt een oplossing, met name wanneer het geproduceerd wordt op hernieuwbare H2 en CO2-afgeleide verbindingen (e.g. CH4, CH3OH, HCOOH). Purper niet-zwavelbacteriën (PNSB) zijn qua voedingswaarde aantrekkelijk voor fotoheterotrofe eiwitproductie. Hoewel ze metabolisch veelzijdig zijn, blijft de groei en voedingskwaliteit van PNSB gekweekt voor aërobe of fototrofe waterstof- of methylotrofie grotendeels onontgonnen. Het doel van PurpleSky is om het gebruik van H2 en C1-verbindingen voor PNSB te verhelderen en te sturen naar hoogwaardige voedzame biomassa. Het project zal pionieren in het isoleren van nieuwe PNSB-specialisten voor H2 en C1-verbindingen. Bekende en nieuwe stammen zullen in-silico worden getest om de voedingskwaliteit gerichte af te stemming doormiddel van genoomschaal metabole modellen en fluxbalansanalyses. Deze benadering zal het mogelijk maken om efficiënt de beste parameter- en stamcombinaties te selecteren. Ten slotte zullen bioreactor 'proofs of concept' voor aërobe en fototrofe groei worden opgesteld om te onderzoeken hoe de voedingsstrategie en fotoperiode de voedingskwaliteit bepalen. De mechanisme-gestuurde benadering van PurpleSky voor microbiële eiwitproductie is nieuw en een essentiële stap voorwaarts voor land- en fossielvrije PNSB-productie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Super bioversnelde minerale verwering: a nieuwe klimaatrisico-hedging reactortechnologie (BAM) 01/09/2021 - 31/08/2025

Abstract

Conventionele klimaatmitigatie alleen zal niet in staat zijn de atmosferische CO2-concentraties te stabiliseren op een niveau dat compatibel is met de opwarmingslimiet van 2°C van het Akkoord van Parijs. Veilige en schaalbare negatieve-emissietechnologieën (NET's), die actief CO2 uit de atmosfeer verwijderen en koolstof (C) op lange termijn vastleggen, zullen nodig zijn. Snelle vooruitgang bij de ontwikkeling van NET's is nodig, om deze technologieen op grote schaal te kunnen inzetten en de overschrijding van omslagpunten in het aardse systeem te kunnen voorkomen. Toch zijn er nog geen NET's klaar om op een duurzame, energie-efficiënte en kosteneffectieve manier grote hoeveelheden CO2 uit de atmosfeer te halen . BAM! ontwikkelt 'super bio-versnelde mineraalverwering' als een radicale, innovatieve oplossing voor de NET-uitdaging. Hoewel versnelde silicaatverwering (ESW) eerder naar voren werd geschoven als een potentiële NET, is de huidige onderzoeksfocus op 1/ ex natura carbonatatie of 2/ langzame in natura ESW, gelimiteerd in zijn mogelijkheden. BAM! concentreert zich op een ongeëvenaarde reactortoepassing om de biotische verweringsstimulatie te maximaliseren met een lage input van hulpbronnen, en de implementatie van een geautomatiseerd, snel lerend proces dat het mogelijk maakt kritische doorbraken op het gebied van verweringsgraad snel aan te nemen en te verbeteren. De ambitie is om een NET te ontwikkelen dat kan ingezet worden tegen klimaatrisico's op de korte termijn (binnen 10-20 jaar). BAM! bouwt voort op de natuurlijke processen die hebben geleid tot sterke veranderingen in natuurlijke silicaatverwering en verankert deze in een nieuwe reactortechnologie. Het ambitieuze doel is de ontwikkeling van een onmisbare oplossing voor klimaatmitigatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Air2Protein: Voedzame en bruikbare microbiële voeding zonder landbouwgrond of fossiele brandstoffen. 01/06/2021 - 31/05/2023

Abstract

De toenemende wereldbevolking en levensstandaard vereisen een eiwittransitie voor een meer duurzaam voedingssysteem. Een oplossing hiertoe ligt bij microbieel eiwit, i.e. het gebruik van microbiële biomassa als alternatieve eiwitbron voor menselijke voeding. Dit is in het bijzonder duurzaam als gebaseerd op hernieuwbare elektron- en koolstofbronnen die geen landbouwgrond noch fossiele brandstoffen vereisen. Dit wordt mogelijk gemaakt door de bewegingen naar groene elektrificatie en koolstofcaptatie die nieuwe routes leveren voor H2, CO2 en van CO2 afgeleide componenten (e.g. methanol, mierenzuur, azijnzuur). Kernuitdagingen liggen bij het produceren van microbiële biomassa op deze componenten dat voedzaam en praktisch bruikbaar is. In het project Air2Protein zal een doelgerichte benadering gebruikt worden om de beste strains, metabolismes en kweekcondities te selecteren vertrekkende van H2, CO2 en/of CO2-derivaten. Daarbij is niet enkel het eiwitgehalte van belang, maar ook essentiële aminozuren en vetzuren, en vitamines. Daarenboven zullen nieuwe benaderingen verkend worden voor stabilisatie en andere downstream processing. Air2Protein sluit aan bij de duurzame H2- en CO2- gebaseerde economie, en wil bijdragen tot nieuwe voedzame en bruikbare eiwitingrediënten voor de voedingsindustrie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CCN8 Operatie en integratie van de MELiSSA pilot plant 01/04/2021 - 28/06/2024

Abstract

Langetermijnsmissies naar Mars of de Maan vereisen een autonome productie van elementaire consumables voor de crew, zoals water, zuurstof en voedsel. Regenerative life support systems (RLSS) raffineren en opwaarderen beschikbare stromen (e.g. keukenafval, faecaal materiaal, urine, douchewater en condensaat) tot dergelijke essentiële producten. MELiSSA (micro-ecological life support system alternative) is het RLSS-programme van het Europees ruimtevaartagentschap (ESA). Nitrificatie is een microbieel proces dat binnen MELiSSA een sleutelrol speelt, en produceert een stabiele nitraatrijke stroom die ingezet wordt voor voedselproductie, met planten en microalgen. Expertenadvies aan de pilootinstallatie van MELiSSA aan de Universitat Autònoma de Barcelona zal er toe bijdragen dat urinenitrificatie vlot kan geïntegreerd worden in de complete life support loop.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Enviromics - Geïntegreerde Technologieën voor Ecosystemen 01/01/2021 - 31/12/2026

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)

Onderzoeksgroep(en)

MicroCoCoNut: Microbiële gemeenschapscontrole voor nutritioneel eiwit. 01/01/2021 - 31/12/2022

Abstract

Microbieel eiwit is een alternatieve en duurzame eiwitbron voor diervoeder en menselijke voeding. In dit project wordt een nieuwe productiemethode onderzocht voor microbieel eiwit op effluenten van food en beverage-sector. Voorgaand onderzoek demonstreerde bijvoorbeeld een excellent vervangpotentieel voor onduurzame eiwitbronnen in aquafeeds. Controleparameters voor de microbiële gemeenschap, en hun automatisatie, zullen ontwikkeld worden om de nutritionele kwaliteit van de biomassa te sturen. Daarenboven, met drogen als één van de grotere kostenposten, zal het onderzoek droogomstandigheden optimaliseren, en alternatieve downstream processing exploreren. Het project zal biotechnologie opleveren om een kostenefficiënt hoogwaardig microbieel eiwit te produceren, wat de toegang vereenvoudigt tot de diervoedermarkt. De veeteelt- en aquacultuursectoren zijn dringend op zoek naar alternatieve eiwitbronnen, en verschillende valorisatieroutes zijn mogelijk, bijvoorbeeld gebaseerd op licensing aan food en beverage-bedrijven en/of de afvalwaterzuiveringsindustrie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

WaterREACT (Water Reuse and Exchange Advanced Computational Tool): een beslissingsondersteunende tool voor de planning van circulair watergebruik in de industrie. 01/01/2021 - 31/12/2021

Abstract

Wereldwijd staan we voor grote uitdagingen op het vlak van waterstress en -zekerheid door meer frequente en ernstige droogte in combinatie met een toenemende vraag naar water vanuit de maatschappij. Industriële activiteiten spelen een kernrol bij deze maatschappelijke watervraag, en zijn tegelijkertijd de eersten die impact ondervinden van tekorten. In Vlaanderen bijvoorbeeld is een kwart van de bruto toegevoegde waarde afkomstig van industriële activiteiten, maar tegelijk is de regio enorm kwetsbaar inzake waterbeschikbaarheid omdat 40-80% van de huidige waterbronnen volledig benut worden. De industrie is ook de eerste partij die haar rechten om te produceren verliest bij extreme droogte, wat nefast is voor haar economisch rendement. De industrie heeft al haar bezorgdheid hierover geuit, maar geeft toe niet voorbereid te zijn voor effectieve problemen. Industriële watergebruik is complex naar kwantiteit, kwaliteit en dynamiek toe, wat het moeilijk maakt om opportuniteiten bloot te leggen zonder de hulp van holistische computationele hulpmiddelen. Industriële sites bieden weliswaar heel wat mogelijkheden naar efficiënt watergebruik en industriële ecologie toe, gezien de individuele activiteiten dicht bij elkaar gelocaliseerd zijn en diverse karakteristieken naar vraag en aanbod toe vertonen. Het efficiënt beheren van water met een focus op het gebruik van 'alternatieve waterbronnen' zoals gezuiverd afvalwater en regenwater is dus zeer belangrijk om een duurzame groei van de Vlaamse economie te ondersteunen. De Blue Deal van de Vlaamse regering maakt van alternatieve waterbronnen een speerpunt, wat de urgentie van deze uitdaging benadrukt. Het doel van de Water Reuse and Exchange Advanced Computational Tool (WaterREACT) is modelcode te prototyperen dat zorgt voor een minimale watervraag van industriële zones naar externe, 'conventionele' bronnen, i.e. kraantjes-, oppervlakte- en grondwater. WaterREACT mikt er zo op bedrijven te helpen om te plannen rond circulair watergebruik en regenwatergebruik op industriële sites. In het bijzonder richt het modelalgoritme er op computatiegebaseerde input te leveren voor beslissing, door scenario's door te rekenen die wateruitwisseling o.b.v. alternatieve bronnen tussen bedrijven optimaliseren, en afhankelijkheid van conventionele bronnen minimaliseren. Overeenkomsten tussen vraag naar en aanbod van water zullen gevonden worden gebaseerd op de hoeveelheid, kwaliteit en temporaliteit van de stromen. Bijkomend wordt er rekening gehouden met de nabijheid van aanbod- en vraagpunten, samen met de behandelingsopties om de kwaliteit te verbeteren. De uitwisseling van water kan worden gesimuleerd tussen twee of meerdere bedrijven. Om beslissing te ondersteunen, zullen indicatoren berekend zoals de waterrobuustheid, kost en milieu-impact van de verschillende scenario's. In het beginstadium van het project zullen de verwachtingen van de eindgebruikers en klanten in kaart gebracht worden, en gebruikt worden om het minimum viable product en de valorizatietrajecten te definiëren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

AquaPro: Geïntegreerde controle om hoogwaardig microbieel eiwit te produceren op drank- en voeding effluenten voor gebruik als duurzaam voederingrediënt voor aquacultuur. 01/11/2020 - 31/10/2021

Abstract

Tegen 2050 zal onze planeet 9.7 miljard mensen en hun gulzige consumptie moeten dragen. Dit impliceert een enorme druk op de vlees-en visproductie. Momenteel wordt de helft van onze vis geproduceerd met aquacultuur, dewelke voor 33% wordt gevoed met wildvangst. Een sterke achteruitgang van biodiversiteit en visbestanden lijken onvermijdelijk. Echter, microbieel proteïne (MP) wordt voorgesteld als alternatief voor traditioneel visvoeder. Dit MP kan worden geproduceerd op lokale afvalstromen en creëert zo een circulaire oplossing voor de toenemende stress op mariene ecosystemen. De effluenten van de voedingsnijverheid kunnen worden beschouwd als aantrekkelijke secundaire grondstof, gezien ze hoge concentraties aan organisch materiaal en nutriënten bevatten en bovendien vrij zijn van pathogene of toxische elementen. De snel groeiende en proteïnerijke aerobe heterotrofe bacteriën (AHB), aanwezig in de conventionele afvalwaterzuivering, blijken een ideale kandidaat voor dit microbieel proteïne concept. Het AquaPro project beoogt de ontwikkeling van een kwaliteits-gestuurde AHB gebaseerde MP cultivatie op secundair effluent. Om de stabiliteit, kwaliteit en kwantiteit van het MP optimaal te sturen wordt een geïntegreerd controle systeem op basis van respirometrie en hernieuwbare methanol dossering voorgesteld. Het hoogwaardig MP eindproduct kan gevaloriseerd worden als ingrediënt in aquacultuur voeder, wat een circulair en duurzaam antwoord biedt op het groeiende proteïne tekort.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Biocontrole van Xylella en diens vector in olijfbomen voor geïntegreerde gewasbescherming (BIOVEXO). 01/05/2020 - 30/04/2025

Abstract

BIOVEXO demonstreert een set nieuwe en innovatieve biopesticiden tegen de fytopathogene bacterie Xylella en diens overbrengende schuimcicadevector, om een ziekte te genezen die een ernstige bedreiging vormt voor de productie van olijven en amandelen in het Europese Middelandse Zeegebied. De biopesticiden van BIOVEXO zullen de input van chemische insecticiden verminderen, en zullen de Europese olijfkweek duurzaam beschermen en laten groeien in zijn waardevolle socio-economische context. De producten zullen getest worden voor gebruik in curatieve en preventieve benaderingen (geïntegreerde gewasbescherming). BIOVEXO zal mechanistisch inzichten leveren van de biopesticidenwerking om de finale productontwikkeling te ondersteunen, en zal de ecologische en economische duurzaamheid analyseren door levenscyclusanalyse (LCA) en study van risico's, toxiciteit en pathogeniciteit. Universiteit Antwerpen is voornamelijk betrokken bij de LCA-activiteiten. Grondige evaluatie m.b.t. het naleven van de regelgeving zal de producten voorbereiden tot een vlotte marktintrede na het project.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

OPTIMISE: Geavanceerde bioreactoren en processing infrastructuur voor het cultiveren van gunstige microorganismen tot hogere opbrengst. 01/05/2020 - 30/04/2024

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)

Onderzoeksgroep(en)

BioCatcher: Opwaarderen van afvalstikstof in een biologische wasser om ammoniumnitraat te produceren. 01/05/2020 - 31/10/2021

Abstract

Slechts 20% van de stikstof die gebruikt wordt in de landbouw in de EU komt uiteindelijk in onze voeding terecht. De overgrote meerderheid komt vrij als reactieve stikstof in bodem, lucht en water, en heeft een belangrijke negatieve impact op de gezondheid van mens en milieu. Hoewel stikstof een hernieuwbare grondstof is, vraagt industriële stikstoffixatie uit de lucht veel energie (in het Haber-Boschproces) en is dit proces jaarlijks verantwoordelijk voor de uitstoot van belangrijke hoeveelheden broeikasgassen. Door stikstof te recycleren uit afvalstromen en op te waarderen tot herbruikbare producten, kan dit gevoelig verminderd worden. Een belangrijke toepassing is het gebruik als meststof voor plantaardige productie. Daarenboven is Vlaanderen gemarkeerd als een nitraatgevoelige zone, wat de noodzaak onderstreept om meer efficiënt en duurzaam om te gaan met nutriënten, door o.a. in te zetten op het hergebruik van de nutriënten in afvalstromen aanwezig. Ammoniumrijke vloeibare stromen kunnen volgens de huidige state of the art behandeld worden met stripping en zure wassing. Ammoniakrijke lucht of gassen met zure wassing. Belangrijke nadelen van dit proces zijn echter: i) hoge operationele kosten, en ii) gebruik van en de opslag van sterke zuren die belangrijke risico's meebrengen voor de gezondheid en een negatieve impact hebben op het milieu. BioCatcher biedt een oplossing voor deze problemen aangezien hier op een biologische en duurzame wijze vermeden wordt dat chemische zuren nodig zijn. In het project worden de operationele grenzen afgetast en vastgelegd, om inzicht te verkrijgen in de kritische parameters. In een tweede deel wordt een reactorprototype uitgetest en geoptimaliseerd om maximale gehaltes aan nuttige componenten te verkrijgen. Ten slotte wordt de economische haalbaarheid onderzocht.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Nitrogenisor: Microbiële technologie om N2 uit urine te genereren als neutraal gas in de ruimte 06/03/2020 - 28/02/2022

Abstract

Langdurige bemande ruimtemissies hebben de laatste jaren meer publieke belangstelling gekregen, maar brengen weliswaar grote en unieke ingenieursuitdagingen met zich mee. De luchtdruk in de cabine wordt voornamelijk bepaald door de hoeveelheid inert stikstofgas die aanwezig is en kleine verliezen tijdens lange missies kunnen leiden tot condities ongeschikt voor leven. Op dit moment bestaan er geen ruimtevaarttechnologieën om het verloren stikstofgas te genereren o.b.v. lokaal beschikbare bronnen. Op aarde wordt stikstofgas microbieel geregenereerd met bacteriën die denitrificatie of anammox uitvoeren, processen die met succes worden toegepast in bijvoorbeeld afvalwaterzuiveringsinstallaties. Deze studie heeft tot doel deze microbiële technologie te extrapoleren naar ruimtetoepassingen, waarbij de in de urine van astronauten de aanwezige stikstof kan worden omgezet in inert stikstofgas. De "Nitrogenisor" zal gebruik maken van partiële nitritatie/anammox, als energie- en hulpbronefficiënt proces met minimale coproductie van koolstofdioxide. Toepassing van dit proces in een membraanbeluchte biofilmreactor zal zwaartekrachtonafhankelijke beluchting mogelijk maken. Nitrogenisor zou de nood om stikstofgas uit de aarde te halen verminderen, en tegelijkertijd risico's mitigeren m.b.t. het afval dat op het ruimteschip geproduceerd wordt.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Microbiële Systeem Technologie (MST). 01/01/2020 - 31/12/2025

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)

Onderzoeksgroep(en)

PurpleRace: Kostenbesparende racewaytechnologie voor purpermicrobiomen, duurzame voederingrediënten voor gezonde vissen. 01/01/2020 - 31/12/2021

Abstract

De aquacultuurvoeder en siervisvoer markt zijn vooral afhankelijk van vismeel als eiwitbron. Het gebruik hiervan is zeer controversieel, aangezien de productie voornamelijk afhankelijk is van wilde visvangst. Dit leidt tot overbevissing van de natuurlijke visbestanden. Het gebruik van microbiële biomassa als eiwitbron voor voeder, microbieel eiwit genaamd, kan een duurzaam alternatief bieden. Biomassa van purperen niet-zwavel bacteriën (PNSB) is een type van microbieel eiwit met een hoog eiwitgehalte, een uitstekende eiwitkwaliteit en een hoog vitamine- en pigmentgehalte. De werking als voederingrediënt is aangetoond, maar onderzoek dat verder gaat dan de voedingswaarde zoals gezondheids- of kleurverbeteringen, is beperkt. Het PurpleRace-project ontwikkelt eerst en vooral een productiemethode die de huidige hoge productiekosten van PNSB zullen verminderen op basis van racewaytechnologie. Ten tweede zal PurpleRace bewijs leveren van de voordelen van PNSB als voederingrediënt, met oog op een gedetailleerd protocol voor de formulering van een siervisvoedsel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkeling van een reversibel geïmmobiliseerde celreactor voor de valorisatie van verdunde afvalstromen en microbiële olie. 01/11/2019 - 31/10/2023

Abstract

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

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Adhesines: de missende link voor actief-slibbioflocculatie? 01/11/2019 - 31/10/2023

Abstract

Omdat er dagelijks een enorme hoeveelheid afvalwater wordt geproduceerd door huishoudens, industrie en landbouw, zijn efficiënte afvalwaterzuiveringstechnieken noodzakelijk. De meest kosteneffectieve manier om afvalwater te behandelen is het benutten van het biodegraderend vermogen van bacteriën. Om deze bacteriën in het systeem te houden moeten ze gescheiden worden van het zuivere water. Omwille van hun kleine afmetingen is aggregatie in actief-slibvlokken hiervoor noodzakelijk. De focus van dit project is het ontrafelen van het achterliggend mechanisme van "bioflocculatie". Onze hypothese is dat specifieke proteïnen zoals adhesines, aanwezig op bepaalde bacteriën, een sterke en specifieke binding aangaan met bepaalde suikers of proteïnen op andere bacteriën volgens het "key-lock" mechanisme. Daarom wordt een set van specifieke monitoring tools ontwikkeld voor (i) detectie en karakterisatie van adhesines, en (ii) kwantificatie van vloksterkte, gevolgd door gecontroleerde labo-experimenten die deze hypothese moeten ondersteunen. Hierna worden stalen van conventionele waterzuiveringsinstallaties gescreend, wat ook een indicatie zal geven van de variabiliteit in soorten adhesines. Tot slot worden nieuwe zuiveringsmethodes met de mogelijkheid voor grondstof- of energieherwinning (denk aan methaan) gescreend. Er wordt onderzocht of de aanwezigheid van deze adhesines de performantie van deze nieuwe systemen gericht en positief kan beïnvloeden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Identificatie van de beste beschikbare technieken voor gedecentraliseerde afvalwaterbehandeling en grondstofherwinning voor Indië (Saraswati 2.0) 01/08/2019 - 31/07/2023

Abstract

De doelstelling van SARASWATI 2.0 is het identificeren van de beste beschikbare en betaalbare technieken voor gedecentraliseerde afvalwaterbehandeling met de focus op grondstof-/energieherwinning en hergebruik in stedelijke en rurale omgevingen. Bovendien wordt de uitdaging aangegaan om hierbij real-time monitoring en automatisering uit te rollen. Tien piloottechnologieën zullen een verregaande verwijdering van organische vervuiling, nutriënten, micropolluenten en pathogenen demonstreren in India. Alle piloten laten grondstofherwinning toe volgens de principes van een circulaire economie, en ondergaan een comprehensieve performantieanalyse aangevuld met een duurzaamheidsanalyse. UAntwerpen, in samenwerking met TUDelft en IITKharagpur, is betrokken bij één van deze piloten die gebaseerd is op een innovatieve racewayreactor die purperbacteriën produceert op het afvalwater. UAntwerpen zal bovendien de levenscyclusanalyse (LCA) uitvoeren op de piloottechnologieën.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Onderzoek naar het effect van metaalionen en mediators op de selectiviteit van de delignificatie tijdens de voorbehandeling van populierenhout door Phanerochaete chrysosporium. 01/10/2018 - 30/09/2022

Abstract

Microbiële voorbehandeling van lignocellulose biomassa wordt uitgevoerd om het substraat te delignificeren voor verder gebruik van de aanwezige koolhydraten. Typische toepassingen van het voorbehandelde substraat zijn de omzetting ervan in chemicaliën door navolgende hydrolyse en fermentatie, of biopulping voor gebruik in de papierindustrie. Ten opzichte van de meer traditionele technieken bij hoge temperaturen en met het gebruik van grote hoeveelheden organische solventen, is de microbiële voorbehandeling een milieuvriendelijke technologie. De schimmel Phanerochaete chrysosporium is een goede kandidaat voor afbraak van lignine vanwege de snelle groei en hoge optimale groeitemperatuur. Voor delignificatiedoeleinden scheidt de schimmel extracellulaire peroxidasen uit, d.w.z. mangaanperoxidase en lignine peroxidase, die de oxidatie en depolymerisatie van het lignine katalyseren. Het belangrijkste nadeel is echter de niet-selectieve degradatie van het lignine ten opzichte van de aanwezige koolhydraten. Supplementen, zoals metaalionen en aromatische verbindingen, kunnen een activerende of remmende werking hebben op het delignificatie- en hydrolyseproces. Bovendien heeft recent onderzoek aangetoond dat sommige metaalionen en aromatische verbindingen kunnen fungeren als tussenproducten bij de oxidatie van niet-fenolische verbindingen, zoals koolhydraten. Delignificatie van lignocellulose en hydrolyse of oxidatie van koolhydraten zullen de efficiëntie van de voorbehandeling bepalen, afhankelijk van de gewenste toepassing. Daarom zal in dit onderzoek de invloed van supplementen op de verschillende mogelijke actoren in het proces, d.w.z. substraat, micro-organisme en enzymen, worden onderzocht. Een beter inzicht in de voorbehandeling zal helpen om te bepalen welke combinatie en concentraties van supplementen het toepassingspotentieel van het voorbehandelde hout verbeteren. Bovendien wordt een methode ontworpen voor eenvoudige bepaling van de groeisnelheid en delignificatiesnelheid door FTIR. Tenslotte zal een wiskundig model ontwikkeld worden om de evolutie van het delignificatieproces te beschrijven.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Duurzame multifunctionele meststof - combineren van bio-coatings, probiotica en struviet voor aanbreng fosfor en ijzer (SUSFERT). 01/05/2018 - 30/04/2023

Abstract

SUSFERT adresseert het aanzienlijke gebruik van minerale meststoffen binnen de landbouw in de Europese Unie (EU), grotendeels gebaseerd op niet hernieuwbare grondstoffen, maar essentieel bij intensieve productie van gewassen om tegemoet te komen aan de vraag naar voedsel en voeder. SUSFERT zal multifunctionele meststoffen ontwikkelen voor de dosering van fosfor (P) en ijzer (Fe), passend in bestaande productieprocessen en de gangbare landbouwpraktijk in de EU.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Slimme procescontrole om robuuste partiële nitritatie/annammox te verkrijgen voor energiepositieve rioolzuivering 01/01/2018 - 31/12/2021

Abstract

Rioolwaterzuivering is een energieconsumerend proces, terwijl het afvalwater nochtans in theorie veel energie bevat. Het slim benutten van deze energie kan als een conventionele installatie omgebouwd wordt tot een 2-trapssysteem. In de eerste trap kan zoveel mogelijk energie herwonnen, terwijl de twee trap dan energie-efficiënt de residuele polluenten kan verwijderen. Partiële nitritatie/anammox (PN/A) kan hierbij de sleutel vormen, gezien dit proces weinig zuurstof verbruikt, en geen nood aan organische koolstof heeft. Dit project mikt erop een slimme procescontrole te ontwikkelen, zodat PN/A als stabiel en robuust proces kan geïmplementeerd worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Begroting van stikstof-, fosfor- en eiwitstromen in de voedingsketen in Vlaanderen: indicatoren voor nutriëntefficiëntie en -circulariteit. 01/09/2020 - 31/08/2021

Abstract

In NutriFlow werken Universiteit Gent, Universiteit Antwerpen, de European Biogas Association en United Experts samen om material/substance flow analyses (MFA/SFA) uit te voeren voor de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM). In het bijzonder wordt gefocust op stikstof, fosfor en eiwit binnen de agrovoedingsketen. Nuttige indicatorparametuers zullen hieruit afgeleid worden om de duurzaamheid te karakteriseren van het beheer van de gerelateerde grondstoffen en producten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Piloteren van een racewayreactor voor de kweek van purper niet-zwavel bacteriën op huishoudelijke afvalstromen voor de herwinning van nutriënten en behandeling van water als grondstoffen voor voedselproductie 01/06/2020 - 30/11/2020

Abstract

In deze samenwerking tussen SEMiLLA IPStar, het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS) en de Universiteit Antwerpen zal een proof of concept geleverd worden voor de terrestrische valorisatie van ruimtetechnologie. In het micro-ecological life support system alternative (MELiSSA)-programma van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) spelen purperbacteriën een belangrijke rol in de behandeling van afvalstromen en de productie van hoogwaardige biomassa. Het potentieel zal onderzocht worden m.b.v. een racewayreactor, met inbegrip van het gebruik van de producten voor plantaardige productie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Giften (2020) voor onderzoek prof. S. Vlaeminck . 01/01/2020 - 31/12/2020

Abstract

Partiële nitritatie/anammox kan bijdragen tot energiepositieven en dus meer duurzame rioolwaterzuivering. De gedoneerde middelen zullen gebruikt worden om onderzoek en ontwikkeling in dit domein te financieren, voor de bouw en operatie van bioreactoren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

PurpleTech – Purperbacteriën-cleantech voor de productie van nutritioneel eiwit. 01/10/2017 - 30/09/2021

Abstract

In 2050 zal de wereldwijde vraag naar voedzaam eiwit met ongeveer 50% stijgen. Op dit moment overschrijdt de traditionele meststof-voeder-voedsel keten en de vismeel-gebaseerde aquacultuur weliswaar al ernstig de ecologische draagkracht. Over de hele wereld gaan onderzoekers dan ook de zoektocht naar nieuwe en duurzame bronnen van eiwitrijk voedsel aan. Herwinning en hergebruik van hernieuwbare grondstoffen afkomstig van afvalstromen is één van de belangrijkste stappen om de impact op het milieu te beperken. De productie van 'Single Cell Protein' (SCP) sluit naadloos aan op deze maatschappelijke behoeftes, omdat microbiële technologie waarschijnlijk de meest hulpbronnenefficiënte wijze is om voedzaam eiwit te produceren. In dit nieuwe tijdperk van (meta)transcriptomics en (meta)proteomics wordt steeds meer duidelijk dat de mogelijkheden om biologische functies te sturen dusver sterk onderschat worden. Dit zorgt voor een sterke drijfveer om SCP voor het eerst fundamenteel en mechanistisch gedreven te benaderen. Hierbij is het bovendien interessant naast het potentieel van een individuele microbiële cel ook de genetische pool van een microbiële gemeenschap ten volle te benutten. Purper niet-zwavel bacteriën (PNSB) zijn vanuit nutritioneel oogpunt één van de meest aantrekkelijke types SCP, en zijn bovendien metabolisch gezien de meest veelzijdige organismen op aarde. Elk type van (sub)metabolisme staat voor verschillende (meta)proteomen, en dus nutritionele eigenschappen zoals het profiel aan essentiële aminozuren, de gastro-intestinale verteerbaarheid en het gehalte aan nucleïnezuren. Daarenboven is de stuurbaarheid van autotroof gekweekte PNSB op biotechnologisch vlak volkomen onontgonnen. Een set van 9 instrumenten werd afgeleid uit een aantal biologische en ecologische responsmechanismen. Op basis van recente proteoominzichten wordt verwacht dat verschillende cellulaire responsen aanleiding geven tot een sterk verschillende nutritionele kwaliteit. Op het niveau van de microbiële gemeenschap is het de bedoeling om synergistisch gebruik te maken van de volledige rijkdom van het metaproteoom en -transcriptoom afkomstig uit verschillende PNSB- en niet-PNSB-populaties. PurpleMENU maakt de brug van milieubiotechnologie naar duurzame chemie en voedingwetenschappen. Hierbij worden belangrijke inzichten ontrafeld die de basis leggen voor nieuwe bioprocessen, en misschien wel voor globale voedselzekerheid en duurzaamheid.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Advies voor de integratie van nitrificatie in de pilootinstallatie van MELiSSA, het regenerative life support system van ESA. 01/10/2017 - 31/03/2021

Abstract

Langetermijnsmissies naar Mars of de Maan vereisen een autonome productie van elementaire consumables voor de crew, zoals voedsel, zuurstof en water. Regenerative life support systems (RLSS) raffineren en opwaarderen beschikbare stromen (e.g. keukenafval, faecaal materiaal, urine, douchewater en condensaat) tot dergelijke essentiële producten. MELiSSA (micro-ecological life support system alternative) is het RLSS-programme van het Europees ruimtevaartagentschap (ESA). Nitrificatie is een microbieel proces dat binnen MELiSSA een sleutelrol speelt, en produceert een stabiele nitraatrijke stroom die ingezet wordt voor voedselproductie, met planten en microalgen. Expertenadvies aan de pilootinstallatie van MELiSSA aan de Universitat Autònoma de Barcelona zal er toe bijdragen dat nitrificatie vlot kan geïntegreerd worden in de complete life support loop.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Nitrificatie-advies voor de pilootinstallatie van MELiSSA, het regeneratieve life support system van ESA. 19/06/2017 - 19/11/2017

Abstract

Langetermijnsmissies naar Mars of de Maan vereisen een autonome productie van elementaire consumables voor de crew, zoals voedsel, zuurstof en water. Regenerative life support systems (RLSS) raffineren en opwaarderen beschikbare stromen (e.g. keukenafval, faecaal materiaal, urine, douchewater en condensaat) tot dergelijke essentiële producten. MELiSSA (micro-ecological life support system alternative) is het RLSS-programme van het Europees ruimtevaartagentschap (ESA). Nitrificatie is een microbieel proces dat binnen MELiSSA een sleutelrol speelt, en produceert een stabiele nitraatrijke stroom die ingezet wordt voor voedselproductie, met planten en microalgen. Expertenadvies aan de pilootinstallatie van MELiSSA aan de Universitat Autònoma de Barcelona zal er toe bijdragen dat nitrificatie vlot kan geïntegreerd worden in de complete life support loop.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Sluiten van de kringlopen binnen de landbouw om de uitstoot van broeikasgassen en milieuvervuiling te verminderen - focus op koostof-, stikstof- en fosforcycli in agroecosystemen 01/05/2017 - 30/04/2019

Abstract

Koolstof-, stikstof- en fosforverliezen van akkers en toenemende concentraties in oppervlakte- en grondwater of onder de vorm van broeikasgassen in de atmosfeer zijn acute milieuproblemen. Landbouw draagt significant bij tot deze emissies. In geïntegreerde benadering is nodig om dit probleem te mitigeren, gaande van landbouwkundige beheerspraktijken tot consumptiepatronen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Mainstream Anammox Systeem (MAS®). 01/05/2017 - 01/04/2019

Abstract

Rioolwaterzuivering is een energieconsumerend proces, terwijl het afvalwater nochtans in theorie veel energie bevat. Het slim benutten van deze energie kan als een conventionele installatie omgebouwd wordt tot een 2-trapssysteem. In de eerste trap kan zoveel mogelijk energie herwonnen, terwijl de twee trap dan energie-efficiënt de residuele polluenten kan verwijderen. Partiële nitritatie/anammox (PN/A) kan hierbij de sleutel vormen, gezien dit proces weinig zuurstof verbruikt, en geen nood aan organische koolstof heeft. Dit project mikt erop een slimme procescontrole te ontwikkelen, zodat PN/A als stabiel en robuust proces kan geïmplementeerd worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

BrewPro: Meertraps microbiële technologie voor de kostenefficiënte productie van kwaliteitsvolle diervoeding op brouwerij-effluenten. 01/01/2017 - 31/12/2020

Abstract

In 2050 zal de wereldwijde vraag naar voedzaam eiwit met ongeveer 50% stijgen. Op dit moment overschrijdt de traditionele meststof-voeder-voedsel keten en de vismeel-gebaseerde aquacultuur weliswaar ernstig de ecologische draagkracht. Herwinning en hergebruik van lokale hernieuwbare grondstoffen afkomstig van afvalstromen is één van de belangrijkste stappen om de impact op het milieu te beperken, en dit doorbreekt bovendien de afhankelijkheid van import (e.g. soja). De productie van 'Single Cell Protein' (SCP) sluit naadloos aan op deze maatschappelijke behoefte, omdat microbiële technologie waarschijnlijk de meest hulpbronnenefficiënte wijze is om voedzaam eiwit te produceren. Afvalwater van de voedselindustrie, zoals brouwerijwater, is een ideale stroom om te valoriseren. Het BrewPro-project ambieert voor het eerst een proces te ontwikkelen dat toelaat de kwantiteit en kwaliteit van de productie van aerobe heterofe bacteriën te sturen. Het is de bedoeling een kosteneffectieve oogst en nabehandeling te bekomen, en een nutritioneel aantrekkelijk ingrediënt om in diervoeder te verwerken. Het concept is gebaseerd op een meertraps anaerobe/aerobe bioreactor. Op deze wijze wenst BrewPro bij te dragen tot een duurzame voedselketen door het slim inzetten van secundaire grondstoffen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Leerstoel Water-Link. 01/01/2017 - 31/12/2019

Abstract

Risicobeoordeling van kraantjeswater: van chemische screening van nieuwe organische micropolluenten tot risicocommunicatie. De veiligheid van drinkwater is heel belangrijk en vereist zorgvuldige detectie van zogenoemde micropolluenten of emerging contaminants, met inbegrip bijvoorbeeld farmaceutica, lichaamsverzorgingsproducten en pesticiden. Het is de bedoeling een praktisch haalbare screeningsmethode om dergelijke componenten te detecteren, hun toxiciteit te beoordelen en, als nodig, de geassocieerde risico's te beheersen. Dit project is interdisciplinair en betrekt ook sociologische wetenschappen gerelateerd aan risicoperceptie en -communicatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Microbiologisch beïnvloede corrosie gecontroleerd door middel van een UV ballast water management systeem. 01/01/2017 - 31/12/2018

Abstract

MIC of Microbiologisch Beïnvloede Corrosie is erkend als een aparte corrosievorm waarbij een biologisch element dat het abiotische elektrochemische corrosieproces versnelt. MIC verwijst naar de invloed van micro-organismen op de kinetica van het corrosieproces van metalen. Deze versnelde vorm van corrosie kan niet worden gekoppeld aan één specifiek organisme maar veeleer met een verzameling van bacteriën die tegelijkertijd op dezelfde plaats in een microbieel consortium naast en samen met elkaar bestaan. De belangrijkste soorten bacteriën die algemeen geassocieerd worden met corrosie of ijzer of staal zijn sulfaat reducerende bacteriën (SRB), zwaveloxiderende bacteriën (SOB), ijzer-oxiderende / reducerende bacteriën (IOB / IRB), mangaan oxiderende bacteriën en bacteriën die organische zuren en extracellulaire polymere stoffen (EPS) of slijm afscheiden De klassieke mechanismen voor microbieel beïnvloede corrosie zijn: 1. Metabole productie van agressieve stoffen 2. Vorming van zuurstofcellen 3. Versnelling van anodische of kathodische reacties door depolarisatie 4. Waterstofbrosheid (depolarisatie). Het ballastwater afkomstig van schepen wordt in het algemeen gezien als een belangrijke oorzaak van de invoering van invasieve soorten in een omgeving zonder natuurlijke vijanden. De gevolgen van de introductie van deze nieuwe soorten zijn in veel gebieden verwoestend geweest. De nakende IMO ballast water conventie van 2004 (misschien van kracht dit jaar?) zal proberen om deze explosieve situatie onder controle te krijgen. Momenteel gebeurt dit al door middel van ballast water wissel op open zee maar in de toekomst zullen alle schepen uitgerust moeten worden met een ballastwater behandelingsinstallatie om de organismen effectief uit te schakelen. Een van de mogelijke technieken is het steriliseren van ballast water met behulp van UV-licht. Een system dat voldoet aan de D-2 norm (IMO, 2004) zal minstens volgende efficiëntie hebben; • niet meer dan 10 levensvatbare organismen per m³ ≥50 micrometer minimum dimensie en • niet meer dan 10 levensvatbare organismen per milliliter <50 micrometer in minimale afmetingen en ≥10 micrometer minimum dimensie De indicator microbe concentraties bedraagt niet meer dan: • toxicogenic vibrio cholerae: 1 kolonievormende eenheid (kve) per 100 milliliter of 1 kve per gram zoöplankton monsters; • Escherichia coli: 250 kve per 100 milliliter • Intestinal Enterococci: 100 kve per 100 milliliter Bacteriën zijn kleiner dan de organismen hierboven vermeld en strikt gezien wordt met bacteria geen rekening gehouden bij de beoordeling van de efficiëntie van een D-2 ballastwater management systeem. We denken en verwachten door middel van dit experiment te kunnen aantonen dat de bacteriën, die aan de bron van MIC liggen, zullen worden gedood of onvruchtbaar gemaakt worden door ballastwater management systemen die werken met behulp van UV-licht. Als dit inderdaad het geval is zullen deze systemen MIC stoppen of op zijn minst vertragen. Vier groepen bacteriën, verantwoordelijk voor MIC, worden in een standaard Postgate "B" medium gekweekt en aansluitend verdund met zeewater. Dit mengsel wordt door een spiraalvormig buis gepompt die rond een UV lamp is gewikkeld.Gedurende enkele weken zal het effluent over stalen plaatjes worden geleid, in kunstmatige, statische omstandigheden. Biofilmformatie wordt opgevolgd. In een tweede gelijkaardige opstelling wordt de glazen buis bekleed met een titaandioxide film. Deze zal fungeren als een katalysator op de UV-straling effect. Als dit kan worden vastgesteld moet het mogelijk zijn een tot vermindering van de belichtingstijden te komen en energiezuinige ballastwaterbeheersystemen te ontwerpen. De 'tour de force' van dit experiment is dat met één systeem, UV-bestraling van ballastwater, twee problemen kunnen worden opgelost, MIC van ballasttanks en het vervoer van invasieve soorten door ballastwater.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Inzicht in N2O-productie bij partiële nitritatie/anammox voor rioolwaterbehandeling in de hoofdstroom (N2OPNA). 01/11/2016 - 31/10/2018

Abstract

Energiepositieve rioolwaterzuivering vereist een minimumverbruik aan organische koolstof in de biologische stikstofverwijdering. Er blijkt weliswaar een belangrijke afweging tussen energiebesparingen en duurzaamheid, want de procesomstandigheden vereist om shortcut-stikstofverwijdering in de hoofdstroom te bekomen, stimuleren de productie van lachgas (N2O), een krachtig broeikasgas. Het N2OPNA-project mikt erop inzichten te verwerven in N2O-productiepathways van partiële nitritatie/anammox (PNA) toegepast onder hoofdstroomcondities, en antwoorden te formuleren om N2O-emissie tegen te gaan. De projectresultaten zullen een meerwaarde bieden bij het ontwerpen en bedrijven van volleschaal waterzuiveringsinstallaties die energiepositief zijn met een minimale impact op klimaatverandering.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Purperbacteriën voor milieuvriendelijke voeding – PurpleMENU. 01/10/2016 - 31/12/2016

Abstract

In 2050 zal de wereldwijde vraag naar voedzaam eiwit met ongeveer 50% stijgen. Op dit moment overschrijdt de traditionele meststof-voeder-voedsel keten en de vismeel-gebaseerde aquacultuur weliswaar al ernstig de ecologische draagkracht. Over de hele wereld gaan onderzoekers dan ook de zoektocht naar nieuwe en duurzame bronnen van eiwitrijk voedsel aan. Herwinning en hergebruik van hernieuwbare grondstoffen afkomstig van afvalstromen is één van de belangrijkste stappen om de impact op het milieu te beperken. De productie van 'Single Cell Protein' (SCP) sluit naadloos aan op deze maatschappelijke behoeftes, omdat microbiële technologie waarschijnlijk de meest hulpbronnenefficiënte wijze is om voedzaam eiwit te produceren. In dit nieuwe tijdperk van (meta)transcriptomics en (meta)proteomics wordt steeds meer duidelijk dat de mogelijkheden om biologische functies te sturen dusver sterk onderschat worden. Dit zorgt voor een sterke drijfveer om SCP voor het eerst fundamenteel en mechanistisch gedreven te benaderen. Hierbij is het bovendien interessant naast het potentieel van een individuele microbiële cel ook de genetische pool van een microbiële gemeenschap ten volle te benutten. Purper niet-zwavel bacteriën (PNSB) zijn vanuit nutritioneel oogpunt één van de meest aantrekkelijke types SCP, en zijn bovendien metabolisch gezien de meest veelzijdige organismen op aarde. Elk type van (sub)metabolisme staat voor verschillende (meta)proteomen, en dus nutritionele eigenschappen zoals het profiel aan essentiële aminozuren, de gastro-intestinale verteerbaarheid en het gehalte aan nucleïnezuren. Daarenboven is de stuurbaarheid van autotroof gekweekte PNSB op biotechnologisch vlak volkomen onontgonnen. PurpleMENU maakt de brug van milieubiotechnologie naar duurzame chemie en voedingwetenschappen. Hierbij worden belangrijke inzichten ontrafeld die de basis leggen voor nieuwe bioprocessen, en misschien wel voor globale voedselzekerheid en duurzaamheid.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Eiwit productie met purperbacteriën voor nutriëntenherwinning in de aardappelverwerkende nijverheid 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

Vlaanderen is een hotspot van nutriënten (stikstof en fosfor). Dit is het gevolg van intensieve voedselproductie en grote nutriëntenverliezen langs deze conversieketen van meststof tot voedsel. Een duurzaam en aantrekkelijk scenario om nutriëntenverliezen op te vangen, is hun omzetting in microbieel eiwit (single cell protein). Purperbacteriën zijn een interessante, maar dusver weinig verkende bron van microbiële productie en consumptie. Het potentieel van purperbacteriën is te verklaren door hun metabolisme als fotoheterotrofen. Ten eerste hebben ze een bijna perfecte efficiëntie om organische koolstof te immobiliseren in vergelijking met andere heterotrofen, wat de koolstofbehoefte aanzienlijk vermindert. Ten tweede beschikken purperbacteriën over een hoge groeisnelheid ten opzichte van andere fototrofe organismen, wat aanleiding geeft tot een compact productiesysteem. Ten derde hebben ze de mogelijkheid om te groeien op infrarood licht. Dit zorgt voor een bijkomend selectiemiddel tijdens de cultivatie. Dit project heeft als doel om inzicht te krijgen in de biotechnologische productie van purperbacteriën in open gemeenschappen op gefermenteerd afvalwater afkomstig van de aardappelverwerkende industrie. Het onderzoek is erop gericht om aan te tonen dat biomassa aangerijkt in purperbacteriën een excellent voederingrediënt kan zijn voor aquacultuur.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

MicroNOD : Microbial Nutrients On Demand : Microbiële immobilisatie en vrijstelling van nutriënten als innovatieve en duurzame opwaardering van geborgde nevenstromen tot een tailor-made slow-release organische meststof. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

Het MicroNOD-project beoogt cruciale technologische en niet-technologische barrières te overwinnen om een innovatieve, duurzame waardeketen op te zetten die anorganische nutriënten uit geborgde industriële nevenstromen opwaardeert tot een hoogwaardige organische meststof voor telers en de retailsector. Nutriënten zullen microbieel geïmmobiliseerd worden via aerobe en fototrofe mechanismen, met een sterke focus op een technologische kennissprong die leidt tot kostenefficiëntie en minimale input van vers water, fossiel gebaseerde energie en niet-gerecupereerde materialen. De verwerking van de microbiota tot organische meststof in low-impact plantenteeltsubstraten richt er op de nutriëntenvrijstelling maximaal te aligneren met de plantenbehoefte. MicroNOD mikt op systemische innovatie, door sterke interactie met maatschappelijke actoren. Het is de bedoeling de vraagzijde en publieke acceptatie van het herwonnen bioproduct te stimuleren, economische meerwaarde te creëren voor alle bedrijfsactiviteiten doorheen de innovatieve waardeketen, een kwaliteitsborgingssysteem op punt te zetten, te voldoen aan de productwetgeving en tot slot de duurzaamheid te kwantificeren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Thermofiele consortia voor stikstofverwijdering: transpositie van natuurlijke rijkdom naar biotechnologie. 01/02/2015 - 30/09/2015

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel. ): Dit onderzoek focust op de verwijdering van schadelijk ammonium uit afvalwater door conversie tot schadeloos stikstofgas, dat in de atmosfeer vrijkomt. Ten opzicht van de gevestigde mesofiele temperatuurscondities, wordt biotechnologie op thermofiele temperatuur verondersteld verschillende voordelen te hebben: hogere stabiliteit, snellere reacties, lagere slibproductie en betere hygiënisatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)