Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "BOF doctoraat: Quantum Chemical Studies of the Combustion Pathways and Kinetics of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons" "Michael DELEUZE" "Centrum van Moleculair en Materiaal Modelleren" "Het doel van dit project is het gedetailleerd bestuderen van het potentiële energie oppervlak geassocieerd met de reactie paden die betrokken zijn in de verbranding van Polycyclische Aromatische Koolwaterstoffen (Eng. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs) van toenemende grootte en complexiteit, met nadruk op de karakterisatie van de geassocieerde energie minima en stationaire punten, activatie enthalpieën en entropieën evenals kinetische snelheidsconstanten, gebruik makend van de theorie van Rice Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM theorie). Gedetailleerde studies van deze reacties zijn noodzakelijk voor een grondig begrip van meer complexe reacties die betrokken zijn in de productie van fullerenen, grafenen en roet in verbrandingsvlammen." "Experimenteel en numeriek onderzoek van CO2-verdunde oxy-fuelbranders op aardgas met waterstofverrijking vanuit een koolstofvrij gasnet" "Josh Lacey" "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)" "Een manier om overtollige duurzame energie op te slaan is “groene” waterstof met elektrolysers op te wekken en de waterstof vervolgens te injecteren in het bestaande aardgasnetwerk (NG). Echter, de injectie van waterstof bevordert de vorming van stikstofoxiden (NOx) op conventionele branders. Dit ongewenste effect kan geheel vermeden worden door gebruik te maken van zuivere zuurstof in plaats van lucht als oxidatiemiddel, door het inzetten van oxy-fuelbranders. Bovendien produceren deze branders CO2-rijke uitlaatgassen die beter geschikt zijn voor CO2-captatie en -sequestratie dan conventionele branders. Daartegenover staat een verminderde vlamstabiliteit bij oxy-fuelbranders. Vandaag de dag is het haalbare volumetrische waterstofgehalte voor oxy-fuelverbranding met waterstofverrijkte NG en CO2-verdunning niet precies vastgesteld, noch is bekend welke hoeveelheid waterstof kan worden ontvangen door een gasnetwerk met P2G-capaciteiten. Dit doctoraat zal waterstofverrijkte, oxy-NG-verbranding experimenteel onderzoeken met behulp van een bestaande wervelbrander in de TME-laboratoriumfaciliteiten van de KULeuven. Daarnaast zal een numerieke modellering van een gasnetwerk met P2G-capaciteit worden uitgevoerd om de reeks toepasbare NG/H2-mengsels te beoordelen die potentieel beschikbaar zijn voor een netwerk met flexibele CO2-verdunde oxy-fuelbranders." "Het in kaart brengen van de operationele en de infrastructurele emissies van de binnenvaart in Vlaanderen." "Cathy Macharis" "Wiskunde, Operationeel Onderzoek, Statistiek en Informatica voor Management" "Deze studie focust op de analyse van één welbepaald gebied van externaliteiten, namelijk emissies, voor één welbepaalde modus, namelijk binnenvaart, waarbij emissies van CO2, CO, NOx, SO2, VOS (volatile organic substances) en PM (particulate matter of fijnstof) in de analyse werden opgenomen. Hierbij werd niet enkel gekeken naar de emissies die gepaard gaan met de operationele activiteiten van binnenvaart, meer bepaald het vervoer van goederen over de binnenwateren per schip, maar tevens naar de emissies die gekoppeld zijn aan de vereiste vervoersinfrastructuur van binnenvaart. Hierbij denken we hoofdzakelijk aan emissies die ontstaan tijdens het bouwen en slopen van waterwegeninfrastructuur en binnenvaartschepen. Vooral deze infrastructurele emissies worden doorgaans niet meegenomen bij het vergelijken van de carbon footprint van verschillende modi, maar zijn vanuit een levenscyclusperspectief niet verwaarloosbaar. In het operationele luik werd tevens aandacht geschonken aan de emissies die ontstaan tijdens de zogenaamde op- en neerwaartse processen. Meer bepaald de zogenaamde pre-combustion processen, die ontstaan tijdens ontginning, raffinage en transport van brandstoffen gebruikt om scheepsmotoren aan te drijven, werden in de analyse opgenomen om een zo volledig mogelijk beeld van de totale emissies te kunnen verkrijgen." "Recyclingtechnologieën voor circulair aluminium" "Bert Pluymers" "Mecha(tro)nische SysteemDynamica (LMSD)" "Recycling aluminium from existing End of Life (EoL) and production scraps uses only 5% of energy compared to primary material production, making it mandatory for exploiting its global decarbonisation potential and meeting the demands of the European Green Deal.However, once aluminium is alloyed with other metals, it is virtually impossible to remove these elements again. Extensive mixing of different EoL alloys therefore inevitably leads to downcycling. This practice has been a successful strategy due to high demand for cast aluminium alloys in combustion engines, a universal recycling “sink” that will dry up in the coming years.Europe possesses a rich potential of secondary aluminium resources with an expected share of 49% of total aluminium production by 2050. The RecAL project (Recycling technologies for circular ALuminium) provides a balanced approach to fully exploit this valuable resource. It synergistically addresses all stages of circular production and tackles problems of the entire value chain:- Increase impurity tolerance in alloy design at level or superior performance- Exploit the benefits of digitization and robotic assistance in sorting and dismantling- Create recyclate streams with vastly enhanced purities- Adapt production paradigms to unfold the full potential of secondary resources- Harmonise communication between all sectors of the aluminium industryThe project will mature an envelope of 14 crucial technological solutions towards these goals up to TRL6 and embed them into a digital, “socio-technical ecosystems”: the Aluminium HUB for circularity. This interactive platform will directly link stakeholders along the value chain for full scale industrial and technological symbiosis and circular economy closing energy, resource and data loops at regional and European scale" "De vonk aan duurzame energie: Gestratificeerde verbranding met vonkontsteking voor toekomstige Power-to-Fuel-to-Power systemen" "Sebastian Verhelst" "Vakgroep Elektromechanica, Systeem- en Metaalengineering" "Ons huidige energiesysteem, gebaseerd op fossiele brandstoffen, heeft geleid tot stijgende temperaturen en slechte luchtkwaliteit. Er is behoefte aan een nieuw, gedefossiliseerd en duurzaam energiesysteem. Dit vereist het vervangen van de huidige energiedragers. Toekomstige energiesystemen zullen worden ondersteund door het Power-to-Fuel-to-Power (PtFtP) principe. De belangrijkste route in dergelijke systemen is elektrificatie, gezien dit het hoogste rendement heeft. Vanwege de intermittentie van hernieuwbare energieproductie is echter capaciteit nodig om energie voor langere perioden op te slaan, in de vorm van een ""e-fuel"" zoals waterstof of methanol. Grote verbrandingsmotoren kunnen de chemische energie van de brandstof efficiënt terug omzetten naar mechanisch vermogen. Sommige e-fuels laten nieuwe verbrandingsconcepten toe zoals spark ignited stratified combustion (SISC), door sommige vormingsmechanismen van emissies (zoals roet) te elimineren. Dit maakt een hoger rendement en bijna-nul emissies mogelijk. Fundamentele kennis over dit nieuwe verbrandingsconcept ontbreekt echter. Dit onderzoeksproject streeft ernaar nieuwe kennis te bekomen om zo de parameters die de SISC-ontsteking en -stabiliteit beïnvloeden beter te begrijpen. Dit begrip zal bijdragen aan onderzoek naar eenheden voor energieproductie die dit principe gebruiken voor meer robuuste toekomstige PtFtP-systemen." "Valorisatie van CO2/O2-stromen uit een nieuwe reactor met behulp van autogeenverbranding" "Josh Lacey" "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)" "ICO2CH - Geïntegreerde CO2-afvang en waterstofproductie Een geïntegreerd concept wordt onderzocht voor de goedkope afvang van CO2-puntbronnen met alkalische KOH-gebaseerde media en hernieuwbare H2-productie. De innovatie zit op het niveau van de waterelektrolyseur, die wordt gevoed door een CO2-rijke, post-capture (bi)carbonaatoplossing, die isolatie van een 85:15 gew.% CO2/O2-gasmengsel uit de anolyt mogelijk maakt tijdens bedrijf . Dit elimineert de behoefte aan speciale 'strip'-energie, aangezien CO2-vrijgave een gevolg is van OH-verbruik tijdens de O2-productie. Tegelijkertijd wordt KOH geregenereerd in de H2-evolutiereactie, waardoor verdere afvangkosten worden vermeden. De zeer zuivere CO2-stroom kan worden gevaloriseerd, in combinatie met H2 om b.v. synthetische brandstoffen, naast O2 bij (gedeeltelijke) oxy-fuel verbranding, na een laatste CO2/O2 scheidingsstap.Dit project zal zich toespitsen op de CO2/O2-valorisatiedoelstelling, namelijk: De valorisatie van O2 wordt experimenteel onderzocht door een eerste identificatie van de werkingslimieten van gedeeltelijke oxyfuel-verbranding in een NG-aangedreven zuigermotor, die haalbare CO2-verdunning en O2-verbeteringsniveaus zal dicteren voor bepaalde CO2-emissiereducties. Samen met de metingen van onvolledige verbranding, gecorreleerd met theoretische voorspellingen van instabiliteitslimieten, wordt de impact van O2/CO2-herinjectie in een partiële zuurstof-NG-verbrandingsmotor bepaald.Een van de sterke punten van het ICO2CH-project is dat de producten van de elektrolyzers anodegasstroom van O2 en CO2 direct kunnen worden gevaloriseerd in een koolstofvrij verbrandingsproces. Door deze producten terug te voeren naar een verbrandingskamer, wordt gedeeltelijke oxy-fuel verbranding met CO2-verdunning mogelijk gemaakt, wat kan resulteren in een aanzienlijke vermindering van de koolstofemissie voor warmte- en stroomopwekking. Een van de grootste problemen bij stand-alone oxy-fuel verbrandingstoepassingen is de bron van O2, die doorgaans wordt geleverd door luchtscheidingseenheden die zowel energie-intensief als duur zijn. Met ICO2CH vormen de verbrander en elektrolyseur een integraal systeem en kan uiteindelijk als geheel een substantieel deel van de diffuse CO2-emissie worden vermeden." "Een experimenteel en numeriek onderzoek naar CO2-verdunde oxy-fuel verbranding in een zuigermotor met mengsels van aardgas en waterstof" "Josh Lacey" "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)" "De introductie van hernieuwbare waterstof in de gastoevoer zou verschillende effecten hebben op conventionele aardgas verbrandingsmotoren, waaronder een verhoging van de vlamsnelheid, een stijging van de vlamtemperatuur en de bevordering van de vorming van stikstofoxiden (NOx). Dit laatste ongewenste effect kan volledig worden vermeden met geavanceerde technologieën voor eindgebruik, zoals oxy-fuel verbrandingsmotoren. Deze verbrandingsmotoren gebruiken zuivere zuurstof in plaats van lucht als oxidatiemiddel in het verbrandingsproces, waardoor een CO2-rijk rookgas ontstaat dat beter geschikt is voor koolstofopvang en -opslag dan dat van conventionele verbrandingsmotoren. Met de aanwezigheid van waterstof in de gastoevoer kan de instabiliteit worden voorkomen die in zuivere aardgas-, oxy-fuel verbrandingsmotoren overheerst. Er zal gebruik worden gemaakt van een testbank voor zuigermotoren om de belangrijkste verschijnselen van CO2-verdunde oxy-fuelverbranding en de stabiliteit voor verschillende mengsels van aardgas en waterstof te karakteriseren." "Clean Engine: Innovatieve katalyse voor een verminderde uitstoot van verbrandingsmotoren" "Josh Lacey" "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)" "Dit project heeft tot doel om via inventieve katalyse in de verbrandingsmotor zowel het brandstofverbruik, en dus CO2 emissie, te reduceren alsook de uitstoot van schadelijke stoffen uit de verbranding (CO, NOx, roet) te verlagen." "Op weg naar een continue verbranding van vergast huishoudelijk afval" "Maarten Vanierschot" "Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME), Duurzaam Materialenbeheer (SeMPeR), Univerza v Ljubljani" "In tijden waarin de afvalproductie en de energievraag zeer hoog zijn, bieden waste-to-energy technologieën een goede oplossing om de hoeveelheid restafval en niet-recyclebaar afval te verminderen en tegelijkertijd elektriciteit en warmte te produceren. Een veelbelovende technologie is de productie van syngas door vergassing van huishoudelijk afval (MSW). Syngas is een mengsel van voornamelijk waterstof, methaan, koolstofdioxide en koolstofmonoxide. Het kan worden gebruikt als brandstof voor de verbranding in motoren en gasturbines en heeft een veel lagere CO2-uitstoot dan traditionele brandstoffen. Hoewel het een veelbelovende technologie is, moeten er drie belangrijke problemen worden opgelost voordat vergassing op industriële schaal kan worden toegepast. Ten eerste kan de samenstelling van syngas sterk variëren, afhankelijk van de MSW-samenstelling en de toegepaste vergassingsparameters. Dit legt ernstige beperkingen op aan de stabiliteit van de syngasverbranding. Ten tweede worden verschillende verontreinigingen (teer, H2S en chloorverbindingen) geproduceerd die moeten worden verwijderd of waarvan het effect moet worden onderzocht voordat ze verder kunnen worden gebruikt. Ten slotte, aangezien de samenstelling van het syngas zeer variabel is, worden de veiligheidsaspecten voor de omgang met syngas zeer belangrijk. Vanwege deze drie belangrijke kwesties is de huidige praktijk voor de verwerking van MSW verbranding in een oven in plaats van vergassing, omdat dit tot veel minder complicaties leidt. Als de bovengenoemde problemen echter worden opgelost, zal de vergassing het energierendement verhogen en de CO2-uitstoot verminderen in vergelijking met de traditionele verbranding. Daarom wil dit project een eerste stap zetten om de vergassing op te schalen door de beschikbare expertise van de KU Leuven en de Universiteit van Ljubljana te bundelen. Hierbij wordt rekening gehouden met de belangrijkste stappen in het energieterugwinningsproces van MSW, waardoor een integrale kennis wordt opgebouwd over één van de meest urgente kwesties van de afgelopen jaren, namelijk afvalproductie en klimaatverandering. Bovendien kunnen de resultaten van dit project direct worden gebruikt om de verdere ontwikkeling van meer toegepaste oplossingen in verband met de behandeling van MSW op hogere TRL-niveaus te brengen." "Walvisboten in het bos: Subalterne transporttechnologieën op de binnenwateren van Congo" "Filip De Boeck" "Sociale en Culturele Antropologie (OE)" "Congo’s wooden baleinières (Fr. whaleboats) are locally developed and crafted socio-technical assemblages that account for up to 50% of all transportation of goods and people on the waterways of the Congo Basin. Despite the vital role of these subaltern technologies of transportation for the livelihoods of millions, the socio-technical complexities responsible for their success have never been studied. Rooted in older boat building traditions from Ijwi (lake Kivu) and Nioki (on the Mfimi River), and powered by fossil-fuelled Chinese two-stroke Diesel engines, baleinières combine local traditions of craftsmanship with transnational South-South technology translation “from below”.The research aims 1. to trace the baleinières’ chaîne opératoire of materials and skills in time and space, from the cutting of trees and the recycling of materials (tar, corrugated aluminium sheets, etc.), to the repairing and maintenance of the Chang Fa Diesel propulsion system; 2. to investigate the material and spiritual lives and ontologies of fossil-fuelled internal combustion engines (ICEs) in the realm of African river transportation, which have been crucially overlooked by anthropologists so far.The research combines the qualitative method of ethnographic field work (participant observation, interviews) with the theoretical insights of the social study of technology/STS, ethno-archaeology and recent thinking about the Anthropocene. It speaks directly to the Horizon 2020 Work Programme’s international cooperation initiative for Africa (“food, nutrition security and agriculture, renewable energies”) and the Programme’s interest in “circular economies”. Its results will be disseminated in scientific articles, radio features, and an exhibition to be hosted by museums and cultural centres in Kisangani, Kinshasa and different places in Europe, and by an accompanying publication of a monograph.       "