Projektbeschreibung
Mechanismen auf der Spur, die den hydraulischen Widerstand von Biofilmen steuern
Biofouling wirkt sich nachteilig auf Membransysteme aus, da es die Skalierbarkeit kostengünstiger, dezentraler Filtersysteme wie etwa von mit Schwerkraft betriebenen Membranen behindert. Der hydraulische Widerstand der Biofouling-Schicht wird hauptsächlich durch einen Biofilm gesteuert, bei dem die mikrobiellen Gemeinschaften in eine selbst abgesonderte extrazelluläre Polymermatrix eingebettet sind, wobei diese Struktur einem kolloidalen Gel ähnelt. Experimente haben ergeben, dass der hydraulische Widerstand des Biofilms in Abhängigkeit vom hydrostatischen Druck variiert. Zu verstehen, wie der hydrostatische Druck die Zusammensetzung der extrazellulären Polymermatrix, die räumliche Verteilung und die Produktion von Biofilmstrukturen beeinflusst, ist entscheidend wichtig, um den hydraulischen Widerstand von Biofilmen reduzieren zu können. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt MicroBioMem wird eine in eine Kryogel-Membranbarriere eingebettete Mikrofluid-Plattform erarbeiten, um die Entwicklung des membrangebundenen Biofilms und den hydraulischen Widerstand unter verschiedenen hydrostatischen Drücken im Detail zu überwachen.
Ziel
Membrane biofouling is an inevitable factor severely effecting the permeate flux of ultrafiltration systems. This impacts the scalability of cheap, decentralised, low hydrostatic pressure methods such as Gravity driven membrane filtration (GDM). The hydraulic resistance of the biofouling layer is primarily controlled by biofilm, microbial communities embedded within a self-secreted extracellular polymeric matrix (EPS), a structure akin to a colloidal gel. Mesoscale experiments have shown biofilm hydraulic resistance to vary with hydrostatic pressure, however the microscale biophysical interactions inducing this behaviour are unclear.
Understanding how hydrostatic pressure shapes EPS composition, spatial distribution and physical development of biofilm structures is crucial to establishing hydrodynamic strategies to reduce biofilm hydraulic resistance. With this proposal I will evaluate how EPS spatiotemporal distribution and local mechanical properties influence microscale fluid transport and the emergence of internal biofilm structures, to impact bulk biofilm hydraulic resistance, under a range of GDM hydrostatic pressures.
To achieve this, I will develop a microfluidic platform embedded with a cryogel membrane barrier, enabling detailed monitoring of membrane bound biofilm development and hydraulic resistance under different hydrostatic pressures. Deploying a correlative imaging approach, I will quantify EPS regulation, composition and local mechanics using state of the art optical visualisation techniques paired with microrheological methods from soft matter physics. Evolution of fluid transport will be mapped using particle imaging velocimetry. Relationships between composition and hydraulic resistance established on the microscale will then be tested for scalability on the mesoscale. By directly quantifying biofilm biophysical evolution, this project will offer invaluable insights untangling the microscale interactions governing biofilm hydraulic resistance.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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- Naturwissenschaften Naturwissenschaften klassische Mechanik Strömungsmechanik microfluidics
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften Physik der kondensierten Materie Physik der weichen Materie
- Naturwissenschaften Naturwissenschaften klassische Mechanik Strömungsmechanik Hydrostatik
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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H2020-EU.1.3. - EXCELLENT SCIENCE - Marie Skłodowska-Curie Actions
HAUPTPROGRAMM
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H2020-EU.1.3.2. - Nurturing excellence by means of cross-border and cross-sector mobility
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020
Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigenKoordinator
Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
8092 Zuerich
Schweiz
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.