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Process intensification towards sustainable wastewater treatment with phototropic biofilms

Description du projet

Éclairer la voie vers un traitement des eaux usées plus écologique

Les stations d’épuration européennes sont essentielles à la protection de l’environnement, mais les systèmes conventionnels nécessitent de grandes quantités d’oxygène et rejettent beaucoup de CO2. Une nouvelle génération de traitement biologique pourrait changer la donne. Le projet InLight, financé par l’UE, vise à étudier comment des micro-organismes mus par la lumière peuvent nettoyer les eaux usées de manière plus durable en convertissant le CO2 en oxygène et en matières premières biosourcées utiles. À l’aide de photobioréacteurs et d’une modélisation avancée, il examine comment la lumière, la dynamique des fluides et les communautés microbiennes interagissent au sein de biofilms connus sous le nom de photogranules. En associant l’ingénierie, la microbiologie et les sciences de l’environnement, InLight entend concevoir des systèmes de traitement efficaces, sans aération, qui réduisent les émissions et la consommation d’énergie, rapprochant ainsi l’UE d’une gestion véritablement durable de l’eau.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contribution nette de l'UE
€ 203 464,32
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)