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Process intensification towards sustainable wastewater treatment with phototropic biofilms

Projektbeschreibung

Licht auf dem Weg zu einer umweltfreundlicheren Abwasserbehandlung

Kläranlagen sind für den Umweltschutz in Europa unerlässlich. Herkömmliche Systeme verbrauchen allerdings große Mengen an Sauerstoff und setzen beträchtliche Mengen an CO2 frei. Eine neue Generation der biologischen Aufbereitung könnte dies ändern. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts InLight soll erforscht werden, inwieweit lichtgetriebene Mikroorganismen Abwasser nachhaltiger reinigen können, indem sie CO2 in Sauerstoff und nützliche Bio-Rohstoffe umwandeln. Mithilfe von Photobioreaktoren und fortschrittlicher Modellierung erforscht das Projekt, wie Licht, Flüssigkeitsdynamik und mikrobielle Gemeinschaften in Biofilmen, den so genannten Photogranula, zusammenwirken. Durch die Verbindung von Technik, Mikrobiologie und Umweltwissenschaften will InLight effiziente Aufbereitungssysteme ohne Belüftung entwickeln, die Emissionen und Energieverbrauch verringern und somit die EU einer wirklich nachhaltigen Wasserbewirtschaftung näher bringen.

Ziel

Improving current biological wastewater treatment (WWT) plants towards more sustainable solutions is a priority of the EU (Water Framework Directive). Conventional activated sludge technology faces some challenges such as high O2 demand and inevitable CO2 emissions. Phototropic microorganisms offer a sustainable way of WWT by converting CO2 to O2 and valuable biofeedstock which can further be converted to bioenergy. Photogranules are compact spherical biofilms which contain high amounts of phototrophs in addition to heterotrophs. As a result, photogranule based WWT can couple CO2 and O2 fluxes from different microorganisms leading to an aeration free WWT. However, to utilize the true potential of this technology, revolutionary reactor designs together with more fundamental understanding on photogranulanation is needed. This work aims to intensify photobioreactors for WWT by using a multidisciplinary approach which combines microrhelogy and microbiology with mass and photon transport models. To have more control over growth and light, novel supports for biofilms will be designed. In addition, the project will explore the relationship between environmental conditions such as light availability and shear on microbial community composition and structure in complex phototropic biofilms by both microfluidic experiments and mathematical models. The information obtained from these studies will be translated to a macroscopic level using simplified transport phenomena models to design an efficient photobioreactor. The findings of this study will both advance our understanding of phototropic biofilms and pave the way towards industrial-scale sustainable WWT. With this project, I am aiming to combine my background on design and modelling of light-driven multiphase systems with the distinguished expertise of the host research group in WWT at TU Delft while acquiring further knowledge on mass transfer in photobiofilms during my secondment at ETH Zurich.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Koordinator

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Netto-EU-Beitrag
€ 203 464,32
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (1)