Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Engineering duurzaamheid of duurzame engineering" "Wim Van Petegem" "Elektrotechnische Industriële Ingenieurstechnieken (ESAT), Campus Groep T Leuven" "Het onderzoek zal worden ontwikkeld tussen de KU Leuven en de Universiteit van Aruba. Het onderzoeksproject staat aan de rand van duurzaamheid, engineering, ondernemerschap en onderwijs op Aruba. In dit specifieke onderzoeksproject zullen we een technisch perspectief op duurzaamheid brengen, een multidisciplinaire aanpak zal worden toegepast om oplossingen te vinden die van toepassing zijn op Small Island Developing States (SIDS). Het onderzoek zal onderwerpen behandelen zoals energie-efficiëntie, carbon footprint, efficiënt watergebruik en voedselveiligheid. Betrokkenheid van belanghebbenden en citizen science zullen belangrijke aspecten van het onderzoek zijn." "Centrum voor modelgebaseerde systeemverbetering - van computer-gerichte engineering tot model-gerichte engineering" "Gerd Vandersteen" "Laboratorium voor Micro- en Fotonelektronica, Elektronica en Informatica, Elektriciteit" "De visie van deze SRP is om een ​​Model-Aided Engineering (MAE) -paradigma te ontwikkelen door de Computer-Aided Engineering (CAE) -technieken zodanig uit te breiden dat ontwerp, modellering, analyse en metingen tot één enkel paradigma worden verenigd. Deze MAE richt zich op de ondersteuning van de volledige levenscyclus van het apparaat: vanaf de conceptuele ontwerpfase (ontwerp en analyse met behulp van modellen), over het gebruik van het apparaat (meting, modellering, kalibratie en compensatie), tot het einde van de levensduur van het apparaat (foutdetectie).   Het strategisch plan voor de lange termijn is om bestaande modelleringstechnieken te wijzigen en specifiek voor dit doel te ontwikkelen, en om deze methoden toe te passen in het ontwerp en de levenscyclus van het systeem. Dit vereist een interdisciplinaire samenwerking op verschillende gebieden State-of-the-art ontwerpen zijn essentieel om de gemaakte aannames te testen en om de toepasbaarheid van het concept te bewijzen. MAE-specifieke modellering- en analysetools worden ontwikkeld en specifiek afgestemd op ontwerp-tijd en runtime-behoeften. Deze zijn nodig om de ontwerponvolkomenheden te compenseren, om het ontwerp van complexe systemen te versnellen, om de prestaties te bewaken en om nieuwe apparaatstructuren te integreren in een grotere ontwerpcontext. Metingtechnieken beoordelen de prestaties van het systeem, zowel bij het ontwerp als bij de uitvoering. Ze moeten specifiek zijn afgestemd op het verschaffen van nuttige ontwerpinformatie aan de ontwerper in plaats van onbewerkte meetgegevens, en moeten zowel de compensatie van niet-ideaal gedrag als foutdetectie mogelijk maken" "Metabolic Characterization and Engineering of Streptomyces lividans Producing Heterologous Proteins (Metabole karakterisering en engineering van Streptomyces lividans voor heterologe eiwitproductie)" "Jan Van Impe" "Departement Chemische Ingenieurstechnieken, Duurzame Chemische Procestechnologie, Technologiecampussen Gent en Aalst, Afdeling Bio- en Chemische Reactortechnologie en Veiligheid, Laboratorium Moleculaire Bacteriologie (Rega Instituut)" "Streptomyceten zijn potentieel interessante gastheren voor heterologe eiwitproductie vanwege bijvoorbeeld hun eigenschap om efficiënt eiwitten in het extracellulair milieu uit te scheiden. Binnen deze groep van microörganismen werd Streptomyces lividans, waarvan bekend is dat het een gereduceerd restrictie modificatie systeem bezit, reeds uitgebreid gebruikt voor heterologe eiwitproductie. Tot nu toe zijn studies met betrekking tot metabolische typering en manipulatie van S. lividans voor heterologe eiwitproductie beperkt, en hiervan werden er een paar uitgevoerd in (geavanceerde) gecontroleerde fermentatie milieus. Zonder metabolomics, blijft de metabolische impact die heterologe eiwitproductie uitvoert op het centrale koolstofmetabolisme van S. lividans weinig begrepen.Om deze redenen is de globale doelstelling van deze verhandeling om de groei en het metabolisme van S. lividans te karakteriseren tijdens de productie van heterologe eiwitten in (geavanceerde) gecontroleerde fermentatiemilieus. Verder wordt het effect van de overexpressie van het gen (pck) dat fosfoenolpyruvaat carboxykinase codeert, op de heterologe eiwitproductie van S. lividans nagegaan. Eengenoomschaal metabool netwerkmodel van recombinante (mTNF-alpha producerend) S. lividans, werd opgesteld, en de eigenschappen van dit model zijn mathematisch geanalyseerd om de relevantie en bruikbaarheid te onderzoeken. Metabole karakterisering van recombinante S. lividansin vergelijking met wild-type S. lividans werd uitgevoerd om de metabole impact op het organisme na te gaan, gebaseerd op zowel extracellulaire metabolomics als beperkingsgebaseerd modelleren. Cruciale factoren in het ontrafelen van de metabole impact zijn geïdentificeerd. Experimentele resultaten tonen aan dat pck-overexpressie in S. lividans TK24 heterologe eiwitproductie verbetert. De belangrijkste resultaten in deze dissertatie zijn enerzijds een indicatie van metabole verschuivingen binnen de recombinante cel, en anderzijds een positive correlatie tussen de toegepaste methode van metabolic engineering en heterologe eiwitproductie." "Sediment getransporteerd in kustsystemen wordt herwerkt door ""eco-systeem engineering"" algen: veldwaarnemingen, laboratoriumexperimenten en modellering" "Koenraad Muylaert" "Biologie, Campus Kulak Kortrijk" "Er zijn steeds meer aanwijzingen voor een nauwe wisselwerking tussen gesuspendeerd sedimenttransport en primaire productie van fytoplankton in kustwateren. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat fytoplankton of extracellulaire polymeren geproduceerd door fytoplankton flocculatie van sedimenten induceren, met belangrijke implicaties van sedimenttransport. Flocculatie van kleine sedimentdeeltjes in grotere vlokken vermindert op zijn beurt de uitdoving van onderwaterlicht en kan daarom de primaire productie van fytoplankton verhogen. Bijgevolg zou fytoplankton kunnen worden gezien als het manipuleren van zijn omgeving door de troebelheid door vlokvorming te verminderen. Dit project gebruikt een nieuwe combinatie van veldmetingen en laboratoriumgootexperimenten om feedback tussen fytoplankton en flocculatie en de gevolgen voor sedimenttransport en primaire productie te begrijpen. De nieuwigheid van de huidige aanpak bestaat uit een intensieve karakterisering van veldcondities en de replicatie van veldcondities in het laboratorium en ontleding van parameters die flocculatie induceren in een factorieel laboratoriumexperiment. De verkregen inzichten zullen vervolgens worden verwerkt in een gekoppeld model. Dit model zal uiteindelijk worden toegepast om een cruciale en tijdige vraag in het beheer van kustgebieden te beantwoorden, namelijk hoe de recente toename van offshore windparken het kustsedimenttransport en de primaire productie beïnvloedt." "Methoden voor niet-convexe optimalisatie in engineering" "Dominik Bongartz" "Chemische en Biochemische Reactortechnologie en Veiligheid (CREaS)" "Chemische engineering maakt uitgebreid gebruik van computationele methoden om nieuwe processen te ontwerpen en te analyseren of bestaande installaties te controleren en te besturen. Met name optimalisatie wordt gebruikt voor een groot aantal taken, variërend van parameterschattingen tot optimalisatie van flowsheets of optimale procesbesturing en -regeling. De resulterende optimalisatieproblemen zijn vaak grote niet-convexe nonlinear programs (NLP), mixed-integer nonlinear programs (MINLP) of generalized disjunctive programs (GDP). Al deze problemen zijn zeer uitdagend om op te lossen en er zijn dus verdere ontwikkelingen nodig om praktische problemen hanteerbaar te maken. Dit PhD-project is gericht op het ontwikkelen en analyseren van nieuwe methoden voor niet-convexe optimalisatieproblemen, waaronder het ontwikkelen van nieuwe theorie en algoritmen, en het implementeren en testen van technische problemen." "Nanocomposiethydrogels voor tissue engineering" "Carmen Bartic" "Fysica van Zachte Materie en Biofysica" "3D-weefsel- of 'organ-on-chip'-systemen worden tegenwoordig onderzocht als potentieel effectievere en relevantere alternatieven voor dierenproeven in toepassingen zoals geneesmiddelenonderzoek, ziekte- of toxicologisch onderzoek. Hoewel er aanzienlijke vooruitgang is geboekt bij het biofabriceren van 3D-biomimetische weefselanalogen, het blijft moeilijk om de complexe structurele kenmerken van weefsels en de nodige vasculaire netwerkintegratie te bereiken. De integratie van optische nanodeeltjes in multi-fase materialen zou actieve stimuli op afstand kunnen aanbieden voor celdifferentiatie en maturatie. In dit project het doel is om functionele nanodeeltjes-hydrogelcompositen te ontwikkelen die de celgroei en levensvatbaarheid ondersteunen en te bestuderen hoe dynamische, optische modulatie van lokale matrix- en celeigenschappen, de celreacties beïnvloeden. Concreet zullen we de invloed van plasmonische stimulatie (die thermische gradiënten en mechanische periodieke stress induceert) op de vorming van myotubes en vasculatuur in vitro onderzoeken. Fluorescentietemperatuur- en zuurstofsensoren zullen ook worden geïntegreerd in de 3D-weefselconstructie voor continue monitoring van systeemparameters." "Sediment getransporteerd in kustsystemen wordt herwerkt door ""eco-systeem engineering"" algen: veldwaarnemingen, laboratoriumexperimenten en modellering - STICKEY" "Christian Schwarz" "Hydraulica en Geotechniek, Biologie, Campus Kulak Kortrijk" "Er zijn steeds meer aanwijzingen voor een nauwe wisselwerking tussen gesuspendeerd sedimenttransport en primaire productie van fytoplankton in kustwateren. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat fytoplankton of extracellulaire polymeren geproduceerd door fytoplankton flocculatie van sedimenten induceren, met belangrijke implicaties van sedimenttransport. Flocculatie van kleine sedimentdeeltjes in grotere vlokken vermindert op zijn beurt de uitdoving van onderwaterlicht en kan daarom de primaire productie van fytoplankton verhogen. Bijgevolg zou fytoplankton kunnen worden gezien als het manipuleren van zijn omgeving door de troebelheid door vlokvorming te verminderen. Dit project gebruikt een nieuwe combinatie van veldmetingen en laboratoriumgootexperimenten om feedback tussen fytoplankton en flocculatie en de gevolgen voor sedimenttransport en primaire productie te begrijpen. De nieuwigheid van de huidige aanpak bestaat uit een intensieve karakterisering van veldcondities en de replicatie van veldcondities in het laboratorium en ontleding van parameters die flocculatie induceren in een factorieel laboratoriumexperiment. De verkregen inzichten zullen vervolgens worden verwerkt in een gekoppeld model. Dit model zal uiteindelijk worden toegepast om een cruciale en tijdige vraag in het beheer van kustgebieden te beantwoorden, namelijk hoe de recente toename van offshore windparken het kustsedimenttransport en de primaire productie beïnvloedt." "CiTrY: Studie en engineering van C1-transport over gistmembranen: op weg naar koolstofneutrale microbiële celfabrieken" "Inge Van Bogaert" "Vakgroep Biotechnologie, University of Natural Resources and Life Sciences" "Microbiële celfabrieken zoals bacteriën en gisten worden gebruikt om celeigen en ook celvreemde biomoleculen te produceren, zoals fijn- en bulkchemicaliën, biofarmaceutica, biobrandstoffen en voedselingrediënten; en dit op een duurzame en niet-chemische manier. Deze microbiële celfabrieken worden op maat gemaakt en produceren deze producten op een niet-chemische manier, in het algemeen vertrekkende van hernieuwbare inputs zoals glucose of industriële zijstromen. C1-grondstoffen, zoals methaan, methanol, formiaat, CO2 en CO, hebben belangrijke voordelen ten opzichte van de traditionele inputs zoals glucose. Ze zijn goedkoop, kunnen op duurzame wijze uit CO2 worden gewonnen, concurreren niet als voedsel of diervoeder en vereisen geen uitgebreide behandeling van complexe agrarische nevenstromen. Het implementeren van C1-substraten in microbiële celfabrieken zal bijdragen tot een circulaire koolstofeconomie die inherent duurzaam is. Vanwege de nieuwheid van deze benadering is er echter meer onderzoek nodig om deze C1-substraten te laten concurreren met de traditionele inputs. Het CiTrY-project zal hieraan bijdragen door de transportmechanismen van de C1-substraten over de membranen van de celfabrieken te onderzoeken en te verbeteren. Onderbelichte eiwitten en eiwitfamilies zullen worden onderzocht, geavanceerde eiwitengineeringstrategieën en high-throughput screenings zullen worden uitgevoerd, en een nieuwe aanpak voor organelmembraan targeting zal worden ontwikkeld." "Naar duurzaam bodembeheer: Engineering van biochar - fosforgips composieten voor de optimalisatie van meststoffen" "Sonja SCHREURS" "Materiaalchemie, Milieubiologie, Nucleaire Technologie" "Bodemverontreiniging in Europa is problematisch en dringende maatregelen zijn noodzakelijk om de nadelige gevolgen van stikstofuitstoot, erosie, … tegen te gaan. Gezien een belangrijke oorzaak het overmatig gebruik van meststoffen is, wordt de ontwikkeling en gebruik van milieuvriendelijke meststoffen essentieel voor een transitie naar duurzame landbouw. Biochar, geproduceerd door trage pyrolyse van organische residuen, kan de chemische en fysische bodemkwaliteit verbeteren en bevordert koolstofsequestratie in de bodem. Echter zijn mobiliteit, uitloging en mogelijke chemische polluenten noodzaken verdere engineering. Daarnaast kent fosforgips, een residu van de chemische meststof productie, dat momenteel slechts beperkt verwerkt wordt in de bouwindustrie, een stijgende toepassing in de landbouw als bodemverbeteraar. Fosforgips kan een beperkte hoeveelheid aan natuurlijk voorkomende radionucliden (NORs) bevatten. Zijn eigenschappen kunnen echter het gebruik van biochar in de landbouw bevorderen en vice versa. Daarom onderzoekt deze studie het potentieel van biochar-PG composieten voor duurzame landbouwtoepassingen met als doel de productie te optimaliseren zodat de afgave van nutriënten vertraagt, van NORs en chemische polluenten vermindert en de bodemkwaliteit verbetert." "3D-printen van een bio-elektrische zenuwleiding voor neural tissue engineering" "Eleonora Ferraris" "Maakprocessen en -Systemen (MaPS)" "to be completed"