生物能源和水资源管理

PI: 嘉莉大厅(MMAE)

本项目探讨了在内燃机中高效、清洁地使用可再生燃料的方法. 一些更先进的发动机，利用更复杂的燃烧过程，已被证明能够在使用替代燃料时实现高效率和低排放. 威尼斯人平台的这个小组专注于研究这种使用可再生燃料的高效发动机的动力学，并开发控制方法，使其能够在量产车辆上可行.

PI: Javad Abbasian

为了更牢固地掌握我们的生态系统, 减缓全球变暖效应, 建设可持续发展的未来, 我们需要投资提高生物质等可再生资源的利用效率, 主要是由于其生命周期碳中和和替代化石燃料生产各种能源相关产品的潜力. 广泛的有机含碳材料，如农业和林业残渣和负价值原料，如焦炭和城市固体废物，可以通过各种热转化过程转化为不同的产品. 本研究的重点是建立一个通用的数学模型，以准确预测流化床反应器中生物质气化产生的合成气的性质. 我们的方法是基于使用人工智能和机器学习技术来系统地量化过程中不同关键因素的集体影响. 这种方法通常涉及固体燃料的特性, 确定生物质成分之间关联的多种措施, 以及操作条件. 这样的模型将允许人们优化生物质燃料的混合和操作条件，以满足各种应用的期望规格，包括电力, 氢, 甲醇, 费托产品.

PI: Sohail Murad (ChBE)

分子模拟方法，如分子动力学，允许筛选潜在膜的能力，以防止各种离子(包括Na+和Cl-)的渗透, 他们对海水淡化很感兴趣). 国家科学基金(CBET 1545560), 我们最近完成了几项研究，以检查一系列沸石膜去除水污染物离子的能力，包括一价碱离子(Li+), Na+, K+, Rb+, Cs+), 二价碱土离子(Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+), 和不同基团的离子(Ag+), V2+, Fe2+, Zn2+, Al3+, Ti3+, Fe3+, Cr3+). 这些研究允许选择最合适的膜来去除水中选定的污染物.

PI: 保罗•安德森 (CAEE)

软传感器是从历史数据中预测信息的数学或统计方法, 容易获得的, 和/或预期的(如天气预报). 软传感器之所以具有吸引力，是因为它们的成本相对较低, 他们有快速的反应时间, 它们可以并联使用，也可以与硬传感器集成使用，以提高过程控制的可靠性. Soft sensors do not have to take the place of conventional hard sensors; they can complement and add value to the existing information. 软传感器的其他好处包括预测未来信息的能力, 学习和交流的能力, 以及识别数据错误的能力. 在这项工作中, 我们正在研究如何将软传感器和数据分析应用于废水处理过程，以开发智能过程管理系统, 集成了软传感器, 过程控制, 以及能效评估, 帮助降低运营(能源)成本, 保持污水水质, 提高过程弹性.

PI: 保罗•安德森 (CAEE)

大量的热能离开了工业, 商业, 以及住宅设施的废水. 在这个项目中, 我们正在评估废水收集系统中的能量分布，以开发热量的时空分布模型，并确定最有希望安装用于能量回收的废水源热泵的地点. 评估将考虑空间供暖的资本和运营成本以及温室气体减排, 热水生产, 空间冷却.

PI: 保罗•安德森 (CAEE)

威尼斯人平台正在与In-Pipe Technology (IPT) LLC合作，进一步开发其生物增强服务. IPT方法将废水收集系统转化为一系列生物反应器, 提高整体处理效率，降低废水处理过程中的能耗. 该服务利用了收集系统中合适的环境条件，并在收集系统中添加有益细菌. 生物增强方法使得在污水处理厂之前处理污染物成为可能.

PI: 保罗•安德森 (CAEE)

这项工作的目标是开发一个框架，通过贝叶斯网络来提高流域和水质模型的效用，该网络明确地将不确定性纳入模型，以改善模型开发者与流域其他利益相关者之间的沟通. 这项工作包括对现有的关于总最大日负荷(TMDL)的研究进行批判性审查，以确定安全边际(MOS)如何取决于水体和流域大小, 流域人口, 损伤类型, 并指定使用水体. 除了, 我们会评估最大限度价值与实施污水处理厂的成本和预期水质等因素之间的潜在关系. 最终, 我们希望开发一种方法，根据上述因素估算基于风险的流域研究最大限度.

PI: 保罗•安德森 (CAEE)

虽然砷污染水资源是一个全球性的问题, 仍然没有快速, 可靠的, 用于现场检测水中低浓度砷的低成本传感器. 本研究将分子动力学建模与计算流体动力学相结合，研究如何使用金属有机框架(MOF)化合物来开发这样的传感器. 该传感器的设计标准包括低成本, 稳定, 耐用性, 选择性, 以及在一定pH值范围内发挥作用的能力.