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Process intensification towards sustainable wastewater treatment with phototropic biofilms

Descrizione del progetto

Illuminare la strada verso un trattamento delle acque reflue più ecologico

Gli impianti di trattamento delle acque reflue in Europa sono fondamentali per la protezione dell’ambiente; ciononostante, i sistemi convenzionali richiedono grandi quantità di ossigeno e rilasciano una notevole quantità di CO2. Una nuova generazione di trattamenti biologici potrebbe cambiare la situazione. Il progetto InLight, finanziato dall’UE, si prefigge di esplorare il modo in cui i microrganismi guidati dalla luce possono pulire le acque reflue in modo più sostenibile convertendo la CO2 in ossigeno e in materie prime biologiche utili. Utilizzando fotobioreattori e modellizzazione avanzata, il progetto studia le modalità attraverso cui la luce, la dinamica dei fluidi e le comunità microbiche interagiscono all’interno di biofilm noti come fotogranuli. Fondendo ingegneria, microbiologia e scienze ambientali, InLight punta a progettare sistemi di trattamento efficienti e privi di aerazione che permettano di ridurre le emissioni e il consumo di energia, avvicinando l’UE a una gestione delle acque davvero sostenibile.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contributo netto dell'UE
€ 203 464,32
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)