Scriptiebank overzicht

Vloeibaar water van hoge kwaliteit is een van de belangrijkste zaken op aarde. Deze moet koste wat het kost behouden blijven. Bedrijven en gemeenschappen dragen hieraan toe door hun afvalwater te zuiveren, alvorens het in de natuur te lozen. Hoewel dit proces zorgt voor natuurlijke wateren van hogere kwaliteit, heeft dit proces ook zijn keerzijde, namelijk de productie van enorme hoeveelheden afvalslib. Tot hiertoe is nog geen grootschalige toepassing gevonden voor het recycleren van deze afvalstroom. Met dit werk, wil ik graag kijken naar een mogelijke toepassing van het afvalslib, meer bepaald het gebruik van EPS als hydrogel. Hierbij wordt gekeken naar de verschillende stappen van dit proces.

In een eerste stap wordt gekeken welke componenten het meeste potentieel tonen om gebruikt te worden. in een bepaalde toepassing. Na een literatuurstudie blijkt dat de extracellulaire polymere substanties of EPS het meeste potentieel tonen. Het proces gaande van afvalslib naar toepassing van EPS bestaat echter uit heel wat verschillende stappen. Deze thesis focust op deze verschillende stappen, vertrekkend bij de extractie van EPS uit het afvalslib. In dit werk worden vier extractieprotocols met elkaar vergeleken, aan de hand van kwalitatieve en kwantitatieve criteria. Op basis hiervan is het meest optimale extractieprotocol geselecteerd.

In een volgende stap zijn dan EPS'en van verschillende bronnen chemisch gekarakteriseerd, om na te gaan of EPS van verschillende bronnen ook verschillende samenstellingen hebben. Met behulp van verschillende technieken blijkt dat de samenstelling van EPS soortafhankelijk is. Elke bron van EPS resulteert dus in materiaal met een unieke compositie.

Om vervolgens na te gaan wat voor effecten dit heeft op de toepassingen van EPS, zijn EPS van vier verschillende industriële slibben gebruikt om hydrogels te maken, aan de hand van een 3D-geprinte mal. Met behulp van reologie zijn dan de mechanische eigenschappen van deze hydrogels getest. Deze resultaten zijn vervolgens gebruikt om het mechanisch gedrag van de EPS te linken aan hunchemische samenstelling. Door de complexe compositie van de EPS was het vinden van zo'n relatie echter niet mogelijk.

Het minimaliseren van de menselijke, ecologische voetafdruk en het behouden van
een comfortabele en betaalbare levenswijze is waarschijnlijk een van de grootste
uitdagingen van de 21e eeuw. Een van de terreinen waar op dit moment veel innovatie plaatsvindt in deze context is de auto-industrie, waar wordt gezocht naar
alternatieven voor auto’s op fossiele brandstof. Een belangrijk voorbeeld van deze
alternatieven zijn brandstofcel-elektrische voertuigen. Ze combineren een lage uitstoot met een gebruikspatroon dat vergelijkbaar is met dat van auto’s op fossiele
brandstof. Vooral voor zwaar transport lijken ze interessant.
Hoewel het fysieke concept aantrekkelijk lijkt, moet er nog veel technologische
ontwikkeling en optimalisatie plaatsvinden. Dit proefschrift richt zich op een essentieel onderdeel van het aandrijfsysteem in een brandstofcel elektrisch voertuig: het
drukvat waar de waterstof (en dus de energie) wordt opgeslagen. Het is verreweg het
zwaarste onderdeel van het aandrijfsysteem en verhoogt dus de vermogensbehoefte
van het voertuig aanzienlijk. Als oplossing om het gewicht van de constructie te
beperken, wordt gezocht naar alternatieve materialen ter vervanging van staal. Een
materiaalgroep met een zeer hoge specifieke sterkte en stijfheid zijn de vezelcomposieten.
Hoewel ze technisch beter presteren, blijven er enkele problemen. Vezelcomposieten
zijn minder matuur en hun mechanisch gedrag is inherent moeilijker te modelleren.
Hierdoor hebben bedrijven tegenwoordig de keuze tussen twee onaantrekkelijke opties: grote tijdrovende en dure experimentcampagnes uitvoeren of een zeer grote
veiligheidsfactor gebruiken. De industriestandaard voor de veiligheidsfactoren van
composiet drukvaten ligt nu rond de 2,25.
Dit proefschrift behandelt een alternatieve benadering om de structurele betrouwbaarheid van een composiet drukvat te beoordelen, een zogenaamde ringtest. Hier
wordt de hydraulische druk van de waterstof nagebootst door een radiaal contactmechanisme jegens een ringmonster. Op deze manier kan veel materiaal worden
bespaard. De ambitie is om een template te ontwikkelen waarin de ringtest wordt
gecombineerd met een uitgebreide virtuele testcampagne (= eindige elementenmodel).
Deze combinatie zou de kosten van de testcampagne kunnen beperken, terwijl de
veiligheidsfactor redelijk laag blijft.
In dit proefschrift worden modellen voor de ringtest ontwikkeld en geverifieerd.
Relaties tussen de ontwerpvariabelen, andere gegevens en de barstdruk worden
bestudeerd. Op deze manier wordt een objectieve en cijfermatige inschatting gemaakt
van de (na)delen van de ring test.

Sandwich panels show excellent possibilities towards low-energy building solutions. Although, regarding the application of sandwich panels for outdoor applications, a durable performance is required. This work investigates the mechanical performance of textile reinforced cementitious composites (TRC) with an alkali resistant glass textile when exposed to durability cycles, namely 100 freeze-thaw cycles, 50 heat-rain cycles and combination of both. The characterization of the tensile behaviour was done by means of non-destructive and uniaxial tensile test. The loss in mechanical performance of the aged specimens seems to be governed by the physical damage attributed to durability loading. Further investigation on the micro-scale processes will be of interesting use to entirely understand the degradation processes. Knowledge and quantification of this loss is essential for the design of sandwich panels for renovation purposes