Nedenfor angives de ansøgninger, som FTP på sit møde d. 21.-24. maj 2013 besluttede at yde hel eller delvis støtte til.
Der tages forbehold for trykfejl og eventuelle justeringer i forhold til de i oversigten angivne beløb. Der kan således ske ændringer, f.eks. hvis der er opnået støtte fra anden side, eller hvis den ansøgte overheadtakst er forkert. Der kan også være knyttet særlige betingelser til den enkelte bevilling.
Bevillingsbreve og afslagsbreve vil blive udsendt snarest muligt. Al korrespondance vil blive sendt til den e-mail-adresse, som du har angivet i din ansøgning.
Afslag vil indeholde en kortfattet begrundelse, der peger på de væsentligste faglige grunde til, at ansøgningen ikke opnåede bevilling, jf. i øvrigt de i opslaget meddelte betingelser og vurderingskriterier.
Forskningsprojekt 1
Projekttitel: SELF-PROPELLING RESPONSIVE POLYMERIC JANUS SWIMMERS
Bevillingsmodtager: Brigitte Städler
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.008.303
Projektbeskrivelse: Nano-medicin er forskning vedrørende katalytiske nano-apparater med selvstyrende bevægelser til biomedicinsk anvendelse yderst eftertragtede. Udfordringerne der skal tages hensyn til er betragtelige. Til dato mangler de kunstige svømmere stadig den sofistikerede funktionalitet såsom biomotorer samt, at de stadig kræver et øget tiltag i drivkraft, alsidighed og kompatabilitet foruden en betydelig reduktion i størrelse for at kunne benyttes til in vivo lægemiddelformuleringer. Idéen med dette projekt er at kunne konstruere og samle selv-propellerende responsive polymer Janus svømmere samt at illustrere deres potentiale til biomedicinsk anvendelse. Den største udfordring er at udvikle katalytiske motorer med stor drivkraft og drejningsmoment, hvilket medfører, at optimeringen af form og størrelse er altafgørende. Janus svømmerne vil være opbygget af dimerer, hvor den ene halvdel vil blive udstyret med katalytiske egenskaber, hvilket vil give ophav til selvstyrende bevægelser, hvor imod den anden halvdel af dimeren vil bestå at en stimuli responsiv polymer der vil bidrage til reguleringen af den roterende egenskab af svømmerne. Dimeren vil også blive brugt til lastning samt kontrol over bevaring og frigivelse af lasten. Fordelene ved Janus svømmeren vil blive vurderet på baggrund af deres potentiale til at blive benyttet til specifikke lægemiddelformulerings apparater og som diagnostisk visualiseringsagenter.
Projekttitel: TuneSCode - Tunable Sparse Network Coding for Wireless Networks
Bevillingsmodtager: Daniel Enrique Lucani Roetter
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr 2.588.872
Projektbeskrivelse: Mobile trådløse enheder og sensorer anvendes overalt i dagens samfund. Disse enheder kommer med forskellige tekniske egenskaber, de benytter sig af forskellige services og kvaliteten af signalmodtagelse kan variere afhængig af, hvor brugeren befinder sig. Hvordan kan trådløse netværk håndtere disse forskelligheder? Det er et af de centrale spørgsmål i projektet ”TuneSCode – Tunable Sparse Network Coding for Wireless Networks”, som undersøger en ny teknologi ved navn netværkskodning. Målet er at forstå, hvordan et netværk kan tunes så det rammer den helt rette balance mellem den datahastighed, som brugeren får stillet til rådighed og enhedens batteriforbrug. Standardløsninger har ikke denne evne til at tilpasse sig hver enkelt brugers behov og kapacitet. Udover at bidrage med teoretiske resultater har TuneSCode projektet også som mål at træne master studerende og ph.d. studerende i at implementere disse ideer på kommercielle platforme. Forskningen foregår på Aalborg Universitet, men projektet har et tæt samarbejde med amerikanske MIT, som er førende på området, og en ph.d. studerende vil få mulighed for hvert år under sin studietid at tilbringe 1-3 måneder på MIT og således lære af deres forskningspraksis og forhåbentlig hjemføre nye ideer til gavn for dansk forskning og industri.
Projekttitel: MiniGut - a small volume, high throughput gut model
Bevillingsmodtager: Dennis Sandris Nielsen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.587.867
Projektbeskrivelse: Der er en stigende erkendelse af, at en række humane sygdomme er forbundet med ændringer eller ubalance i sammensætningen af vores tarmflora, hvilket har ført til en voksende interesse i at forstå hvordan en sund tarmflora opretholdes og hvordan den reagerer på ændringer i f.eks. kostvaner og indtag af funktionelle fødevarer og farmaceutika. Traditionelt er tarmsystemet blevet studeret vha. humane forsøgspersoner og forsøgsdyr (såkaldte in vivo forsøg), men det er tidsmæssigt krævende og af etiske årsager kan ikke alle typer forsøg udføres. Et alternativ er at bruge kunstige (in vitro) modeller af vort tarmsystem, men eksisterende in vitro modeller lider under to store begrænsninger: 1) Stort arbejdsvolumen, hvilket øger prisen og umuliggør undersøgelse af nye stoffer, kunstigt fremstillet i små mængder; 2) Lav kapacitet, hvilket umuliggør screening af nye stoffer og svækker konklusioner pga. få gentagelser. Målet med MiniGut projektet er udvikle en in vitro tarmmodel med lav volumen og høj kapacitet ved at kombinere mikrobiologisk viden om vort tarmsystem med real-tids måling af proces-parametre og at-line bestemmelse af hvilke stoffer der metaboliseres og hvilke der dannes med statiske kontrol og overvågningsmetoder (Proces Analytical Technology, PAT) udviklet til den farmaceutiske industri. MiniGut vil blive brugt til in vitro at undersøge hvordan komponenter fra modermælk påvirker udviklingen af spædbørns tarmflora og hvordan denne udvikling varierer fra barn til barn.
Projekttitel: Chemical Production of Graphene Catalysts for Electrochemical Energy Conversion
Bevillingsmodtager: Jingdong Zhang
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.591.424
Projektbeskrivelse: Brændselsceller, der omdanner kemisk energi til elektrisk energi, repræsenterer en ren energiteknologi med stort potentiale i udbredelsen af alternative, grønne energikilder. En af de vigtigste årsager tilden begrænsede kommercielle anvendelse af brændselsceller i dag er de store omkostninger til produktionen brændselsceller. 50% af omkostningerne ved produktion af brændselsceller udgøres af prisen på de nødvendige katalysatorer. Prisen på platin (Pt), som en af de mest effective brændselscelle katalysatorer, er de seneste år eksploderet. Udvikling af nye katalysatorer med lavt Pt-indhold, høj katalytisk aktivitet og mulighed for genanvendelse af Pt er derfor meget vigtigt, men samtidigt teknisk og videnskabeligt udfordrende. I dette projekt vil vi udvikle sådanne nye katalysatorer. Det nye materiale grafen har et enkelt hexagonalt opbygget lag af carbonatomer med stort overfladeareal, stor mekanisk stabilitet, høj elektrisk ledningsevne og kemisk inert natur. Grafen vil tjene som platform for immobilisering af de kemiske katalysatorer. Projektet involverer kemisk syntese, karaktersiering af struktur og andre fysiske egenskaber, funktionsstudier samt systematiske brændselscelletests. Projektet involverer samarbejde med førende aktører på området, Danish Power Systems og Center for Advanced Energy Materials & Technology Research at Shandong University, Kina, der vil sikre videnoverførsel fra projektet mod katalysatorproduktion i stor skala og til lav pris.
Projekttitel: ABZ-Mag: The Automatic aBsolute Z-Magnetometer
Bevillingsmodtager: Jürgen Matzka
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.490.576
Projektbeskrivelse: Projektet tager udgangspunkt i Danmarks førende rolle som leverandør af avancerede videnskabelige instrumenter indenfor geomagnetisme. Der findes p.t. omtrent 150 geomagnetiske observatorier i hele verden, hvis opgave er at monitorere ændringer i jordens magnetfelt. Disse traditionelle observatorier er typisk bemandet, idet det er meget vanskeligt at automatisere opgaven. I projektet vil vi udvikle et absolutmagnetometer til brug i observatorier, som kører fuldstændig automatisk og er meget enklere end et bemandet, traditionelt observatorium. Instrumentet vil dog ikke måle hele magnetfeltvektoren som observatorier, men kun to af dens komposanter, med den nødvendige absolutte nøjagtighed. Vi vil påvise, at en stor del af de videnskabelige spørgsmål, så som modellering af de ydre og indre bidrag til magnetfeltet samt bestemmelse af den elektriske ledningsevne i Jordens skorpe og kappe, kan besvares alene baseret på disse to magnetfeltskomposanter. Den nødvendige instrumentudvikling indebærer en modernisering af et protonmagnetometer med en doughnut-formet sensor, som tidligere blev udviklet på DTU til raketforsøg, kombineret med en ny type af magnetfeltspoler til komposantmålinger. Instrumentet skal testes i DTUs observatorium i Brorfelde samt i andre europæiske observatorier, før det bliver installeret i et af DTUs observatorier i Grønland.
Projekttitel: Rare Biomarker Measurement using Smart Nanopore
Bevillingsmodtager: Jørgen Kjems
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.519.629
Projektbeskrivelse: Biomarkører er biologiske molekyler, der er tegn på medicinske tilstande. Et dagligt eksempel er Human Chorionic Gonadotropin, hvilket er tegn for graviditet. Sjældne biomarkører er biomarkører, som findes i meget små mængder, fx tyrosinkinase Her2 er et diagnostisk mål for bryst-, ovarie- og bugspytkirtlekræft. Kræftceller frigiver Her2 til blodet og Her2 kan spores i blodprøver fra patienter. Læger ønsker at måle enkelte biomarkører for tidlig kræftdiagnostik, men desværre er nøjagtig måling af sjældne biomarkører meget udfordrende. Nanopore sensing er en revolutionerende biomolekyle måleteknologi, der blev opfundet af Harvard Nanopore Gruppen i 1996. En enkelt biomolekyle kan måles ved nanopore sensing. Formålet med dette projekt er at bruge nanopore sensing til måling af sjældne biomarkører. Den teknologiske udfordring, der behandles i ansøgningen, er at kombinere nanopore sensorer med specielt designede molekyler, som selektivt binder og fanger biomarkører fra komplekse kropsvæsker såsom blod. De teknologiske konsekvenser af et vellykket projekt er betydelige. Det ville være muligt at måle ekstremt sjældne biomarkører, og undersøge hele befolkningen for kræft på et meget tidligt stadium. Dette forslag er formuleret af førende eksperter i både molekylært design og nanopore sensing. Medansøgeren Anpan Han rapporterede den første måling af proteinmolekyler, og han arbejdede 3 år i Harvard Nanopore gruppen. Ansøgeren Prof. Jørgen Kjems har lang erfaring i biomolekyledesign.
Projekttitel: Association between exposure to airborne noroviruses and gastroenteritis
Bevillingsmodtager: Karl Pedersen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.530.283
Projektbeskrivelse: Ansatte på rensningsanlæg lider oftere af problemer med akut maveonde end ansatte på andre typer af virksomheder. Årsagen kendes ikke, men symptomerne ligner Roskildesyge, som skyldes infektion med human norovirus (NoV). I et nyligt publiceret studie påviste vi for første gang luftbåren NoV i indåndingszonen af 1 ud af 4 spildevandsarbejdere i en koncentration, som kan give sygdom. Dette tyder på at maveproblemerne blandt spildevandsarbejderne kan skyldes eksponering for luftbåren NoV. Formålet med dette projekt er at fastslå om luftbåren NoV, og et udvalg af andre virusarter, er årsag til den øgede hyppighed af maveonde, - og i så fald om specifikke varianter af NoV smitter lettere via luft end andre. Via fylogenetik og sekvensanalyse vil vi belyse om sammensætningen af NoV-typer viser en sammenhæng mellem eksponering for luftbåren NoV i spildevandsrensningsanlæg og infektion med NoV. Endvidere vil eksponering for luftbåren bakteriel endotoxin blive undersøgt, idet tidligere studier har vist, at eksponering for forhøjede koncentrationer af luftbåren endotoxin muligvis også kan forårsage maveonde. I projektet vil et nyt effektivt metodesæt til opsamling af luftbåren NoV blive udviklet og anvendt. Projektets resultater vil danne basis for implementering af strategier til forebyggelse af maveonde forårsaget af luftbåren eksponering for NoV og endotoxin. Endelig vil projektet bidrage med ny og essentiel viden omkring luftbåren smitte og spredning af forskellige typer af NoV.
Projekttitel: Rationalizing Functional Dynamics in Enzymes
Bevillingsmodtager: Kaare Teilum
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.902.364
Projektbeskrivelse: Proteiner er essentielle i alle biologiske processer og benyttes i stigende grad også i industrielle processer. Proteiner er grundsubstansen i en biobaseret samfund: de er aktive stoffer i vaskepulver, er afgørende for produktion af biobrændsel og i andre industrielle processer, og virker som lægemidler. De sidste 50 års forskning har givet os et enormt indblik i hvordan proteiner ser ud på det molekylære plan, og vi kender nu strukturerne af de fleste typer af proteiner. De seneste års forskning har dog vist at måden hvorpå proteinernes atomer bevæger sig i forhold til hinanden er mindst ligeså vigtig for deres funktion som deres indbyrdes placering. Dette projekt har som formål at beskrive de molekylære bevægelser i et vigtigt industrielt enzym, og hvordan ændringer i proteinet der påvirker disse bevægelser påvirker enzymets funktion. Da en detaljeret beskrivelse af et molekyles bevægelser er væsentligt mere kompliceret end en beskrivelse af deres struktur, vil vi benytte en bred, multidisciplinær tilgang til problemet ved at kombinere en række forskellige eksperimentelle metoder med computermodelleringer. Vores undersøgelser vil skabe grundlag for fremtidige bestræbelser på at kunne forbedre enzymers funktion ved at optimer deres molekylære bevægelser. Enzymer med forbedrede egenskaber vil, f.eks., kunne hjælpe med at nedsætte temperaturen vi skal vaske vores tøj ved og dermed spare store mængder energi, eller hjælpe med at lave mere effektivt biobrændsel.
Projekttitel: Winter climate change effects on phenological traits in temperate fruit crops
Bevillingsmodtager: Majken Pagter
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.583.360
Projektbeskrivelse: Klimatiske forandringer medfører stigende temperaturer. De seneste 20 år har der været forsket intensivt i konsekvenserne af temperaturændringer i vækstsæsonen for produktionen af vegetabilske fødevarer og planter. Derimod ved vi ikke ret meget om, hvad vinterklimaændringer betyder for flerårige afgrøder. I frugtafgrøder kan stigende temperaturer medføre ændringer i vinter fænologiske tilpasninger, som er afgørende for planternes overlevelse og produktivitet. Mest presserende er risikoen for, at stigende temperaturer mindsker planters frosttolerance om vinteren og fremskynder ophævelse af frosttolerance om foråret. Dette kan have alvorlige konsekvenser, da frost globalt set allerede forårsager større tab af frugt og bær end nogen anden miljømæssige eller biologisk risiko. Dette projekt vil undersøge, hvordan stigende temperaturer påvirker frosttolerance og vinterhvile i frugtafgrøder, samt hvilke fænologiske og/eller fysiologiske træk kan forklare forskellige genotypers følsomhed overfor stigende vintertemperaturer. De fysiologiske undersøgelser fokuserer på tilpasninger, som bidrager til øget frosttolerance, har betydning for løvspring om foråret og som forventeligt påvirkes af stigende temperatur. Identifikation af træk, som er bestemmende for planters følsomhed overfor stigende vintertemperaturer, vil bidrage med viden til fremtidige forædlingsprogrammer samt øge vores viden om, hvordan vinterklimaændringer vil påvirke produktionen af føde- og planteressourcer.
Projekttitel: PrimeGerm - Effects and consequences of neonatal gut community perturbation by antibiotics
Bevillingsmodtager: Martin Iain Bahl
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.591.137
Projektbeskrivelse: Effekter og konsekvenser af antibiotika inducerede ændringer af tarmens mikrobiota hos nyfødte. Antibiotika har op gennem det sidste århundrede givet mennesker en fantastisk mulighed for at bekæmpe smitsomme sygdomme forsaget af sygdomsfremkaldende bakterier. Dette har medfødt en kolossal nedgang i antallet af bakterielle infektioner med dødelig udgang, hvilket bl.a. afspejles i stærkt reduceret spædbørnsdødelighed i de lande hvor antibiotika er tilgængelige. Ved oral antibiotika behandling, hvor det aktive stof optages over tarmvæggen, vil der også være en effekt på den naturligt forekommende tarmmikrobiota, med bivirkninger som diaré til følge. Denne påvirkning af det naturlige bakteriesamfund giver særligt hos nyfødte anledning til bekymring da det er velkendt at den etablerende tarmmikrobiota netop i dette livsstadium har stor indflydelse på bl.a. udviklingen af et velfungerende immunforsvar og tilmed kan have betydning for senere udvikling af en række livsstilssygdomme som fx type-2 diabetes og fedme. Vi vil i dette forskningsprojekt afdække specifikke effekter af forskellige antibiotikapræparater på tarmmikrobiotaen hos nyfødte og se på hvilke konsekvenser dette har på forskellige fysiologiske parametre senere i livet. I projektet vil vi bruge mus som modelorganisme da dette giver god mulighed for undersøge mekanismer og effekter med en række forskellige antibiotika.
Projekttitel: Metaproteome analysis of microbial biofilm consortia in food production lines
Bevillingsmodtager: Mette Burmølle
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.590.320
Projektbeskrivelse: Bakterier lever ofte i biofilm, hvori de er vedhæftet en overflade og omgivet af en selv-produceret matrix. I biofilm er bakterierne beskyttet mod forskellige former for fysisk og kemisk stress, og den nyeste forskning viser, at denne beskyttende effekt ofte øges i biofilmkonsortier, der består af mange forskellige arter. Sådanne biofilmskonsortier kan også dannes i fødevareproduktionssystemer, hvilket giver mulighed for at bakterier som Salmonella, Campylobacter og Listeria kan overleve den almindelige rengøring og blive en kilden til kontaminering af fødevarer og madforgiftning. Sådanne infektioner resulterer hvert år i et betydeligt antal dødsfald blandt personer med i forvejen svækket immunforsvar. Formålet med dette projekt er at anvende en nyligt udviklet teknologi, baseret på metaproteomanalyse, til at undersøge, hvilke proteiner der er ansvarlige for bakterielle interaktioner i biofilmkonsortier bestående af flere arter. En øget forståelse af de molekylære mekanismer, der resulterer i den øgede modstandsdygtighed af disse biofilm, vil være af afgørende betydning for at kunne udvikle fokuserede strategier til bedre og mere effektiv bekæmpelse af biofilm i produktions- og hospitalsmiljøer, hvor bakterier er uønskede. Den opnåede viden vil desuden være anvendelig for optimerings- og effektiviseringsstrategier i de dele af fødevareproduktionen, hvori bakterielle konsortier indgår som eksempelvis starter kulturer.
Projekttitel: Spectroscopic investigations of copper substituted zeolites for catalysis
Bevillingsmodtager: Susanne Lis Mossin
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.525.213
Projektbeskrivelse: Udstødningsgasser fra biler og røggasser fra forbrændingsanlæg har det til fælles, at de indeholder partikler og gasser, der er skadelige for både mennesker og miljø. For at fjerne så meget som muligt af de uønskede stoffer anvendes en række katalysatorer og filtre til enten at fange eller til at omsætte stofferne til uskadelige produkter. De anvendte katalysatorer skal være skræddersyede til den individuelle anvendelse for at leve op til de mere og mere strenge krav der bliver stillet ved lovgivning til udstødning især i byzoner. Det er derfor nødvendigt at videreudvikle de eksisterende katalysatorer og at producere nye aktive katalysatorer for at kunne leve op til, ikke bare de krav der stilles i dag, men også i fremtiden. Dette forudsætter at man forstår de fundamentale mekanismer bag den katalytiske aktivitet til bunds - ikke bare ved idealiserede betingelser i laboratoriet, men også imens katalysatoren arbejder for os. Vi udnytter en række avancerede metoder til at følge de katalytiske systemer og udreder hvordan de porøse støttematerialer, de aktive metaller og de reagerende gasser spiller sammen. Når dette er kendt, så kan katalysatorerne optimeres til at være både mere aktive, selektive og resistente overfor urenheder og mod nedbrydning ved brug. Projektet samarbejder med virksomheden Haldor Topsøe A/S om at få teknologien ud på markedet. Således kan projektet hjælpe Danmark med at holde sin førerposition indenfor grønne og miljøvenlige teknologier.
Forskningsprojekt 2
Projekttitel: NANOLYMPH: NANO-engineered LYMphotropic Cubosomes and Hexosomes
Bevillingsmodtager: Anan Yaghmur
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 5.432.056
Projektbeskrivelse: Udvikling af medicinske delivery-systemer, der kan levere fx kemoterapeutika og vacciner specifikt til lymfesystemet, er et vigtigt skridt på vejen til ny medicin, der kan helbrede eller forhindre livstruende sygdomme som kræft og AIDS. Der er et stærkt behov for en effektiv cancerbehandling verden over; cancer er en af de hyppigste dødsårsager i Europa med en høj forekomstrate i Danmark. Et bredt udvalg af cancertyper, herunder bryst-, lunge-, prostata- og koloncancer, invaderer som et første trin af deres udvikling lymfesystemet, som er et komplekst netværk bestående af lymfekirtler og tyndvæggede kapillærer. Dermed er den lymfatiske adgangsvej en mulig metode til effektiv delivery af nanopartikler, der indeholder kemoterapeutiske og/eller diagnostiske midler. I dette projekt fokuseres der på design af nye og effektive nanotekniske multifunktionelle nanobæremidler baseret på kubosomer og hexosomer. Kubosomer og hexosomer er lipidbaserede partikulære dispersioner med veldefinerede nanostrukturer. Disse nanopartikler består af komplekse todimensionelle (hexosomer) eller tredimensionelle (kubosomer) strukturer bygget op af flere tusinde sammenkoblede såkaldte nanotubes, der kan indkapsle medicinkomponenter. Disse nanopartiklers unikke egenskaber gør, at de potentielt vil være lovende til targeting af lymfesystemet, muligvis med øget biotilgængelighed af medicin samt reducerede medicinrelaterede systemiske bivirkninger.
Projekttitel: Plant Factory Hybrid Biopolymers for Future Materials-Related Applications
Bevillingsmodtager: Andreas Blennow
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.015.717
Projektbeskrivelse: Stivelse er en biopolymer, der kan fremstilles i ren form i planter i 100 megaton skala. Stivelse kan erstatte mineraloliebaseret plastik og bruges i dag i nogen grad til miljøvenlig bioplastik, en produktion der stiger med 35% om året, og som nu har en global værdi på 3700 mia. Kr. Industriel fremstilling af termoplastisk stivelse, TPS, er tidskrævende, kostbar og miljøbelastende. Ved bioteknologiske metoder kan vi fremstille stivelse direkte i planten, der er optimeret for modifikation til TPS. Kornkerner fra arter som majs, byg og hvede er de vigtigste kilder til stivelse og er dermed også den primære basis for fremstilling af stivelsesbaseret bioplastik. I dette projekt vil vi gennem genetisk modifikation ændre bygkernen således, at den fungerer som en fabrik for fremstilling af plasticeret stivelse. Vi har allerede designet to forskellige plasticerede stivelser i byg, og vi vil nu designe helt nye enzymer, som kan katalysere in vivo fruktan biosyntese på stivelsespartikler. De nye stivelser vil have egenskaber, der egner sig til TPS og have så kaldt formhukommelse og samtidig en lavere bionedbrydelighed. En sådan stivelse med en passende stabilitet og nedbrydelighed vil have en udbredt anvendelse eksempelvis indenfor emballage, jordafdækning og ”intelligente materialer”. For at udvikle denne plantebaserede teknologi er der etableret et forskningskonsortium, der kombinerer dansk og international ekspertise ekspertise inden for proteinkemi, plantebioteknologi og polymerfysik.
Projekttitel: Diagnostics and management of nitrous oxide production and emission during biological wastewater treatment - N2OMAN
Bevillingsmodtager: Barth F. Smets
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 5.859.050
Projektbeskrivelse: Mikrobiel lattergasproduktion og -frigivelse i renseanlæg – N2Oman. Latter forbinder vi med noget positivt – derimod er lattergas en af de største trusler mod ozonlaget og medvirker til at øge den globale opvarmning med et opvarmningspotentiale der er omkring 300 gange større end for CO2. Betydelige mængder lattergas undslipper som et biprodukt af biologisk kvælstoffjernelse i renseanlæg. Dog ved vi endnu meget lidt om hvor meget lattergas, der frigives, hvilke mikrobielle processer der er involveret, samt hvilke faktorer der regulerer den mikrobielle lattergasproduktion. Projektet har til formål at kaste lys over bidraget fra de enkelte processer – bl.a. nitrifikation, denitrifikation, og nitrifikant-denitrifikation – til lattergasproduktionen i renseanlæg, at bestemme hvordan hver af disse processer reguleres af driftsforholdene, og at udvikle strategier til nedbringelse af frigivelsen. Processerne kortlægges ved mærkning af substraterne med de stabile isotoper 15-N og 18-O og identifikation af de involverede mikroorganismer. Disse analyser kombineres med online-målinger og matematisk modellering. Samlet vil dette give en detaljeret, kvantitativ forståelse, som kan bruges til at forudsige og kontrollere lattergasfrigivelsen. Effektive strategier til reduktion af frigivelsen testes på fuld skala og reduktionen måles ved brug af bl.a. lattergassensorer.
Projekttitel: Associative interactions between exopolysaccharides from lactic acid bacteria and milk proteins. Gaining insights deployable in design of optimised food texture
Bevillingsmodtager: Birte Svensson
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 6.464.225
Projektbeskrivelse: Mælkesyrebakterier udskiller exopolysakkarider (EPS) af betydning for tekstur og sensoriske egenskaber i fermenterede fødevarer bl.a. yogurt og korn-baserede produkter til småbørn i Afrika. EPS indgår også i bakteriebiofilm ved infektioner af mælkerstatninger og lungesygdomme. Vi foreslår, at EPS’s struktur styrer vekselvirkningen med mælkeproteiner og er nøglen til yogurts tekstur og sensoriske egenskaber. Inspireret af erfaring med multiple bindings-sites for polysakkarider i kulhydratomdannende enzymer, har vi indført surface plasmon resonance (SPR) til hurtig og følsom måling af EPS-proteinbinding. Hetero-exopolysakkarider (HePS) er klart de vigtigste og vi vil udføre en enestående analyse af proteinbinding for strukturbestemte HePS med forskellig kulhydratsammensætning, størrelse og opbygning fremstillet i samarbejde med en førende HePS ekspert Luc De Vuyst. På grundlag af SPR-screening udvælges markante HePS-proteinkombinationer til multidisciplinær analyse med biofysiske/fysiske teknikker for at følge kompleksdannelsen (bl.a. mikrokalorimetri, dynamisk lysspredning og småvinkel røntgenspredning), røntgenkrystallografi, hydrogenudveksling og molekylmodellering til beskrivelse af kompleksdannelsens strukturdeterminanter samt rheologiske, mikroskopiske og sensoriske analyser. Yogurt fremstilles i pilot-skala med mælkesyrebakterier, der udskiller udvalgte HePS og der bygges bro mellem det strukturelle grundlag og HePS’s anvendelsesmæssige egenskaber sammen med industripartneren
Projekttitel: Massive array systems for high speed and green wireless communications
Bevillingsmodtager: Elisabeth De Carvalho
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr 6.381.112
Projektbeskrivelse: Dette projektforslag er rettet mod et nyt forskningsområde inden for trådløse kommunikationsnet, hvor en basisstation udstyret med et meget stort antal antenner betjener flere brugere samtidigt. Disse såkaldte Massive array systems (MAS) muliggør dramatisk øgede datahastigheder og giver samtidig en betydelig reduktion af det samlede energiforbrug i det trådløse netværk. De imponerende fordele ved MAS er forudsagt under forsimplede antagelser og man mangler nu at bevise, at gevinsterne ved MAS også kan opretholdes under mere realistiske betingelser. Det primære mål med projektet er at designe multiantenne processeringssmetoder, som tager højde for et realistisk trådløst miljø, som involverer mobile brugere og indarbejder de særlige egenskaber ved mobile enheder MIMO teknikker. Det sekundære mål med projektet er at skabe en forskningsramme for MAS i forhold til at udvikle multiantenne processeringsalgoritmer, herunder de første kvasi-samtidige radiokanalmålinger og kanalmodeller, som omfatter de egenskaber, som er karakteristiske for MAS og desuden er valideret vha. målinger. Vores kerne forskningsidé udnytter det faktum at der er mange flere antenner i MAS array'et end på brugerens udstyr. Dette gør det muligt at formulere et simpelt optimeringsproblem for multiantenneprocesseringen, som kun er afhængig af kanalstatistikken og dermed er robust over for brugerens mobilitet. Algoritmeudviklingen understøttes af målinger og kanalmodeller udviklet gennem hele projektet.
Projekttitel: Multi-Scale Material Models for Smart Metal Forming
Bevillingsmodtager: Grethe Winther
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 6.312.280
Projektbeskrivelse: Processimulering af industriel metalformgivning forkorter tiden fra ide til produkt. For at kunne designe smarte formgivningsforløb har metalindustrien brug for bedre materialemodeller. Ved anvendelse af flere på hinanden følgende formgivningsmetoder, f.eks. valsning og presning af bildøre, udviser metallet ofte pludselige styrkehop efterfulgt af mekaniske transienter og risiko for materialebrud. De nuværende empiriske materialemodeller er generelt dårlige til at forudsige de pludselige ændringer af egenskaberne. De underliggende mekanismer i metallets komplekse mikrostruktur kendes ikke. Projektets mål er at forstå de grundlæggende mekanismer i mikrostrukturen og formulere en helt ny og generel materialemodel på mikrostrukturskala. Den mikrostrukturelle model er derefter basis for en beregningsmæssigt simplere makroskopisk materialemodel, som er anvendelig i kommercielt processimuleringssoftware. Projektet anvender en ny og intelligent metode til at udvælge repræsentative elementer i mikrostrukturen til avanceret karakterisering. Ved sammenligning med finite-element baseret krystalplasticitetsmodellering udforskes vekselvirkningen mellem mikrostrukturelementerne. De vigtigste af de identificerede mekanismer vil indgå i den efterfølgende makroskopiske model, som valideres i samarbejde med en dansk metalformgivningsvirksomhed. Projektet kombinerer kompetencer fra University of Illinois og DTU og uddanner to PhD’er og en post doc.
Projekttitel: In-Situ Burning of Oils on Ice for Improved Environmental Emergency Management in the Arctic Region
Bevillingsmodtager: Grunde Jomaas
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 4.691.562
Projektbeskrivelse: Flere rapporter fra Arktisk Råd konkluderer at olieudslip er den største trussel mod det arktiske økosystem. Forskning har vist at in-situ afbrænding (ISB) på vand i de bedste tilfælde kan fjerne mere end 90 procent af olien. ISB er således den mest lovende teknologi til effektiv bekæmpelse af oliespild i isfyldte arktiske farvande. Der er imidlertid udført meget få undersøgelser vedrørende isens påvirkning på antændeligheden og brændbarheden af olie. Endvidere eksisterer der få undersøgelser af de miljømæssige effekter og den kemiske sammensætning af forbrændingsresterne. Sådanne oplysninger er af afgørende betydning for at udføre en samlet miljøvurdering for brug af ISB. Nærværende projekt vil således behandle både forbrændingsteknologien og de miljømæssige aspekter af ISB i koldt klima. De primære mål er at vurdere de mekanismer der styrer antændelsesprocessen og forbrændingshastigheden for forskellige olier omgivet af is samt at vurdere de miljømæssige påvirkninger (overfladevand, mikroorganismer, havpattedyr) efter ISB. Resultaterne kan forbedre de eksisterende strategier for olieoprensning og derved øge sandsynligheden for succes i tilfælde af oliespild. Endelig vil en prognosemodel blive udviklet for at vurdere egnetheden af metoden i storskala. Arbejdet vil være et samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet, Nationalt Center for Miljø og Energi (Aarhus Universitet) og Worcester Polytechnic Institute.
Projekttitel: Innovative bioelectrochemical-anaerobic-digestion coupled system for ammonia recovery and energy production from ammonia-rich residues
Bevillingsmodtager: Irini Angelidaki
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 6.364.800
Projektbeskrivelse: Det største problem i de danske biogasanlæg er hæmningen af de anaerobe/iltfrie nedbrydningsprocesser, der skyldes høje niveauer af ammoniak/ammonium (NH4+/NH3). Indtil videre er der ikke fundet nogen anvendelig metode, der kan løse dette problem. Dette projekt foreslår en innovativ metode, der kan integrere et bioelektrokemisk system (mikrobiel afsaltningscelle (MDC) med den anaerobiske/iltfrie nedbrydning, for at genindvinde ammonium og dermed øge metan dannelsen af ammonium-rigt affald. Denne proces vil realisere ammonium genindvindelsen og elektricitetsproduktionen i en hidtil ukendt MDC nedsænket i en anaerobisk/iltfri reaktor. Derudover vil fjernelsen af ammonium fra den anaerobiske/iltfrie reaktor sænke eller modvirke ammoniak/ammonium hæmningen og øge konverteringen af ammonium-rigt affald til biogas, hvilket giver synergetiske fordele for både ammonium-genanvendelsen og øgningen af biogasproduktionen. Systemets ydeevne vil blive evalueret og der vil blive taget højde for de potentielle begrænsninger relateret til design, drift, samt de elektrokemisk og mikrobielle aspekter. På baggrund af dette vil tekniske løsninger blive udviklet.
Projekttitel: Is dissolved organic nitrogen the key to plant-soil nitrogen cycling?
Bevillingsmodtager: Jim Rasmussen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 6.480.000
Projektbeskrivelse: Kvælstof (N) er det næringsstof, som oftest begrænser udbyttet i landbrugsproduktionen. Derfor tilføres i dag store mængder mineralsk N via handelsgødning, hvilket bl.a. medfører et stort energiforbrug af hovedsageligt fossilt brændstof. I jordens øvre lag findes store mængder N, dog bundet på organisk form. Den dominerende forståelse har i mere end 50 år været, at organisk N skal omdannes til mineralsk N før afgrøderne kan udnytte det. Denne fokusering på mineralsk N har bl.a. medført, at jordens frugtbarhed vurderes på evnen til at danne mineralsk kvælstof, og at forædling af landbrugsplanter er ensrettet mod sorter, der giver højt udbytte ved gødskning med mineralsk N. To forskningsmæssige landvindinger rokker imidlertid ved den traditionelle forståelse: (i) dels viser ny forskning, at planter generelt har evnen til at udnytte organisk N, og (ii) dels peger ny forskning på, at jordens frugtbarhed kun sekundørt afhænger af evnen til at danne mineralsk N, men i stedet primært skal måles på jordens evne til at omdanne højmolekylært til lavmolekylært organisk N. Dette projekt undersøger: om organisk N giver et væsentligt bidrag til afgrøders N forsyning, om flowet gennem puljen af højmolekylært organisk N i jordvæsken er bestemmende for jordens frugtbarhed og om ex. gødningsform og afgrødevalg indvirker på udnyttelsen af jordens organiske N. Projektet fokuserer på hvidkløver, som via kvælstoffiksering øger organisk N i jorden og dermed jordfrugtbarheden.
Projekttitel: Micro-cable based bionanoelectronics
Bevillingsmodtager: Lars Peter Nielsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 5.959.658
Projektbeskrivelse: Professor Lars Peter Nielsens forskningsgruppe beskrev for 2 år siden deres opdagelse af elektriske strømme, som koblede omsætningen af ilt i havbunden sammen med omsætningen af svovlbrinte længere nede i iltfrie lag. Gruppen har nu vist, at det er kabellignende bakterier der transporterer elektroner mellem de to kemiske forbindelser over centimeter-lange afstande. Ved at analysere den molekylære basis for disse elektriske ‘mikrokabler’ og udvikle nye oprensnings- og produktionsmetoder vil vi med dette projekt modne den nye opdagelse, så de bakterielle mikrokabler kan anvendes i bionanoelektronik. Den nye opdagelse har et stort potentiale, da det forventes at mikrokablerne er mere biokompatible end de nuværende materialer, og derfor er anvendelser indenfor medicoteknologi oplagt.
Projekttitel: Lightweight cryptography
Bevillingsmodtager: Lars Ramkilde Knudsen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.731.984
Projektbeskrivelse: I dag bruger vi mange små computere uden at mærke det, f.eks. i betalingskort og i elektroniske adgangssystemer. I den nærmeste fremtid vil der være en mini-computer i de varer, vi køber i butikkerne, som erstatning for de traditionelle stregkoder. I det hele taget forventes det, at der i fremtiden vil være små computere overalt, og at de computere via trådløst udstyr og sensorer skal kunne kommunikere med hinanden og udføre komplekse opgaver. Den sikkerhedsmæssige udvikling af denne anvendelse har dog ikke fulgt med den fysiske udvikling. Derfor er mange, sådanne systemer i dag ikke sikre, et godt eksempel er bilnøgler der bruges med den såkaldte Keeloq kryptering. Der findes i dag en offentlig kendt metode til hvordan man let knækker denne kryptering. Kryptografi er redskabet til at sikre hemmelighed og ægthed af data. Desværre er det ofte sådan, at de kryptosystemer, som giver en god sikkerhed, ikke kan anvendes, da de små computere ikke har tilstrækkelige resourcer til rådighed. Målet med dette projekt er at udvikle nye kryptosystemer, som er specielt velegnede til stærkt resourcebegrænsede apparater. Området har stort forskningspotentiale, og projektet giver rig mulighed for at unge, energiske forskere kan kvalificere sig til en forskerkarriere.
Projekttitel: Selection of the best possible cell source for cell therapy in orthopaedic disorders – tissue formation potential and response to an inflammatory micro-environment
Bevillingsmodtager: Lise Charlotte Berg
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.279.828
Projektbeskrivelse: Kroppen har en fantastisk evne til at reparere vævsskader, men nogle gange går det galt. Skader i knogle- og bruskvæv er særligt problematiske, og de heler ofte dårligt. Celle-baserede behandlinger anvendes derfor mere og mere ved skader i bevægeapparatet både hos mennesker og dyr. Der er en række celler, man kan bruge i celleterapi. Nogle er allerede tilgængelige i human og veterinær klinisk praksis bl.a. mesenkymale stamceller fra knoglemarv og fedtvæv, mens andre er under udvikling f.eks. de meget lovende inducerede pluripotente stamceller (iPS), hvor hudceller omprogrammeres til stamceller. Når klinikeren skal vælge celletype til behandling, burde valget afgøres af cellernes evne til at danne nyt væv, og især om de kan reparere skader i et vævsmiljø, der ofte er præget af inflammation og forskellige anti-inflammatoriske medikamenter. Men i øjeblikket styres valget primært af kommercielle interesser, nem adgang til celleprøver, faste rutiner, og pris. Formålet med projektet er at undersøge, hvilken celletype der er det bedste valg til ortopædisk cellebehandling baseret på cellernes evner til at danne brusk- og knoglevæv i et vævsmiljø, der afspejler, hvad der foregår i kroppen i en vævsskade. De testede celler vil være mesenkymale stamceller fra knoglemarv, fedtvæv og blod, celler fra knoglevæv og bruskvæv, og iPS celler - alle fra hest. Resultaterne vil gøre det muligt for klinikere at træffe et forskningsbaseret valg, næste gang de skal vælge celler til cellebehandling.
Projekttitel: New defence systems against beer oxidation
Bevillingsmodtager: Marianne Lund Lametsch
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.471.971
Projektbeskrivelse: Kemiske reaktioner, der involverer ilt (oxidation) udfordrer bryggerierne ved at nedsætte smagsstabiliteten og skabe uklarheder i øl. Dette projekt har til formål at beskytte øl mod oxidation ved at skabe nye løsninger, der styrker det naturlige beskyttelsessystem fra råvarerne. Svovl-holdige proteiner fra malt og gær reagerer nemt med de komponenter, der starter oxidation, og beskytter hermed andre komponenter i øl fra oxidation. Det er dog nødvendigt at regenerere de svovl-holdige proteiner for at udnytte deres beskyttende effekt maksimalt. Dette sikres ved hjælp af enzymer der udskilles fra ølgæren. Der er stor variation i mængden og aktiviteten af de svovl-holdige proteiner afhængig af råvaren og brygprocessen. I dette projekt vil de begrænsende faktorer for råvarernes beskyttelsessystem blive identificeret. Denne viden vil derefter blive udnyttet til at skabe nye løsninger baseret på valg af malt og gærtyper til forbedring af beskyttelsen mod oxidation i øl. Implementering af de nye løsninger vil give en bedre udnyttelse af den naturlige beskyttelsesproces i øl uden brug af kemiske tilsætningsstoffer, og vil afhjælpe det største problem for bryggerierne i forhold til holdbarhed af øl.
Projekttitel: OBpig: A pig model for studies of gene-diet interaction in development of obesity and its metabolic complications
Bevillingsmodtager: Merete Fredholm
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.423.706
Projektbeskrivelse: OBpig: En grisemodel til studier af gen-diæt interaktion i relation til udviklingen af fedme og fedmerelaterede sygdomme.
Fedme og fedmerelaterede sygdomme er blevet en alvorlig trussel mod folkesundheden globalt. Der er således brug for innovative tilgange til at belyse de mekanismer, der resulterer i fedme. I dette projekt vil vi bruge en grisemodel specifikt udviklet til fedmestudier til at: (i) etablere ny viden om funktionen af gener involveret i regulering af fedme, og (ii) etablere detaljeret viden om gen-ernæring interaktion i velkontrollerede studier af energioptag og energiforbrug. Vi vil undersøge effekten af proteinrig kost – en kost der tilsyneladende forøger tabet af kropsfedt - i forsøg hvor vi kan måle balancen mellem energioptag og energiforbrug. Herved kan vi belyse, om udviklingen af fedme skyldes reduktion af energiforbrug eller akkumulering af energi som fedt i fedtvæv. Idet studierne bliver foretaget i grise prædisponerede for henholdsvis fedme og ikke-fedme, som er tilbundsgående genetisk karakteriserede, kan vi identificere de gener, der regulerer energibalancen og processerne involveret i udviklingen af fedme. Projektet vil bane vej for translation af molekylærgenetisk viden til bedre forebyggelse og behandling af fedme. Projektet vil også generere viden af potentiel betydning for bæredygtig avl i svineproduktionen.
Projekttitel: Generation of HyperImmunogenic vaccines against human viral pathogens
Bevillingsmodtager: Mogens Duch
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 4.952.883
Projektbeskrivelse: Mange membraneomspundne RNA virus forårsager en lang række sygdomme hos mennesker og er alvorlige humane patogener imod hvilke vi endnu ikke har effektive vacciner. For at kunne overleve i værten må disse virus være i stand til at undgå dennes immunforsvar. En måde, hvorpå dette foregår, er ved at udtrykke immunhæmmende domæner i virusproteiner på overfladen af viruspartiklerne. Disse domæner giver viruspartiklerne en stealth-lignende egenskab, der gør dem vanskelige at opdage og bekæmpe for værtens immunsystem. For virus som HIV, retrovirus og Ebola er der tidligere blevet beskrevet immunhæmmende domæner lokaliseret i disses fusionsprotein. I 2011 identificerede vi, som de første i verden, immunhæmmende domæner for en lang række af de resterende membranomspundne RNA-vira. Ved først at identificere, dernæst ødelægge disse domæner, forventer vi at kunne lave hyperimmunogene antigener, der er særdeles velegnet som immunogener til vaccinationsmæssige formål, idet disse immunogener vil være meget synlige for værtens immunforsvar. Vi har udvalgt to grupper af vira, for hvilke der i øjeblikket ikke eksisterer nogen vaccine. Coronavirus (type I fusion), repræsenteret af det højpatogene SARS virus og alphavirus (type II fusion) ved den mindre patogene, men sygdomsmæssigt alvorlige og økonomisk vigtige Chikungunya virus. Vores fremgangsmåde vil, hvis den lykkes, kunne danne grundlag for en ny platformsteknologi til produktion af vacciner imod en bred vifte af humane virale patogener.
Projekttitel: Contact Mechanics between Metal Surfaces - COMESURF
Bevillingsmodtager: Niels Bay
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 5.663.173
Projektbeskrivelse: Deformations- og temperaturforhold for metaloverflader i glidende kontakt er af stor økonomisk betydning i maskiner og produktionsprocesser pga. friktion og slid, der reducerer levetid af komponenter og værktøjer. Aktuelle eksempler er den ringe levetid af mange mekaniske komponenter i vindmøller, og i industriel pladeformgivningsproduktion introduktionen af højstyrkestål og krav om miljøvenlige smøremidler. F&U under den fælles overskrift ”Friktion og Slid” udføres typisk af to adskilte teknisk-videnskabelige forskningsmiljøer, det mekanisk-teknologiske og det materialeteknologiske. Projektet kombinerer sådan to miljøers indsats ved DTU-MEK’s Metalformgivningsgruppe (MFG) og DTU-Vind’s Materialekarakteriseringssektion (MAC). De to grupper er blandt de internationalt førende inden for hver deres felt, MFG med modellering og test af friktion, smøring og slid i plastisk formgivning, MAC med karakterisering og modellering af metallers mikrostruktur og mekaniske egenskaber. Projektet sigter på at udvide det grundlæggende kendskab til friktions- og slidmekanismer og udvikle teoretiske modeller, der kan anvendes ved optimering af værktøjsudformning og materialevalg i metalformgivning samt driftsbetingelser for kritisk belastede maskinkomponenter. Forskningen er grundlæggende, men forventes på længere sigt at få stor praktisk betydning. Den danner fundament for forudsigelse af friktion og slid, nedbrydning af smørefilm og udvikling af skræddersyede overflader til forebyggelse heraf.
Projekttitel: Green Production of Nanomaterials for Energy Conversion
Bevillingsmodtager: Peter Vang Hendriksen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 6.478.560
Projektbeskrivelse: Projektet omhandler miljøvenlig fremstilling af nanostrukturerede materialer vha. kontinuert hydrotermisk syntese. Metoden giver en høj grad af kontrol med strukturen af de syntetiserede materialer. Desuden kan den let opskaleres til egentlig industriel produktion. Som noget nyt vil det i projektet blive forsøgt at fremstille avancerede to-fasede nanostrukturer i en og samme kontinuerte proces ved at udvikle særlige reaktordyser, hvor to forskellige udgangsmaterialer kan tilføres. Det vil fx tillade at nanopartikler af et bestemt materiale kan placeres på overfladen af en anden fase. På det videnskabelige plan er fokus på at opnå bedre forståelse af selve synteseprocessen, på hvordan partiklerne gror og udvikler facetter, og på at studere hvorledes partiklernes katalytiske og ladningstransportmæssige egenskaber afhænger af struktur og størrelse. De særlige nanostrukturerede materialer vil blive syntetiseret med fokus på to anvendelser: Keramiske brændsels-/elektrolyseceller og Li-ion-batterier. I begge tilfælde vil de nye materialer kunne føre til enheder med højere elektrisk ydelse. Det er af stor betydning for fremtidens energisystem baseret på højere grad af fluktuerende el-produktion (vind, sol), hvor der vil blive øget behov for effektive energilagrings- og produktionsteknologier. Konsortiet bag projektet består af de tre førende institutter i Danmark inden for denne type syntese og teknologier. Desuden indgår to tyske universiteter og to industrier.
Projekttitel: Improved climate control inside electronic equipment enclosures based on a modelling approach
Bevillingsmodtager: Rajan Ambat
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 5.287.607
Projektbeskrivelse: Elektroniske produkter som frekvensomformere, solinvertere, og andre styresystemer benyttes over hele verden og er udsat for udfordrende klimatiske forhold. Pålideligheden af sådanne produkter er af afgørende betydning. I områder med høj luftfugtighed kan katastrofale fugtfejl og kortslutninger ske som følge af udvikling af tynde vandlag på printkort eller stik. Designet af elektronikkens beskyttende kabinet er væsentlig for at undgå optagelse af hygroskopiske forureninger og fugtighed. De nuværende typer af elektronikkabinet design er ikke baseret på detaljeret videnskabelig indsigt, men på elektronikproducenternes erfaringer. For at kunne udvikle en mere vidensbaseret design tilgang mangles modelleringsværktøjer, der simulerer effekten af hvorledes ændringer i designet påvirker dets fugtstyringsevne. Energikrævende løsninger kan bruges til at holde luftfugtigheden under et kritisk niveau, men pga. EU-krav er nye innovative, lavenergiløsninger nødvendige. Formålet med dette projekt er at opbygge den nødvendige empiriske og modelleringsmæssige viden, der vil muliggøre vidensbaseret udvikling af kabinetdesign. De koncepter, der udvikles i projektet vil ikke blot finde anvendelse indenfor elektronisk kabinetter, men også til lokal klimastyring afalle typer af aflukkede kabinetter og resultere i en bedre forståelse af atmosfærisk korrosion i aflukkede rum.
Projekttitel: The Manganese-Catalyzed Cross Coupling Reaction
Bevillingsmodtager: Robert Madsen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 4.855.391
Projektbeskrivelse: I projektet vil nye mangankatalysatorer blive udviklet til brug i krydskoblingsreaktionen, som udgør en af de mest betydningsfulde transformationer inden for organisk kemi. Ved krydskoblingen er det muligt at sammensætte to forskellige molekyler, hvoraf det ene skal indeholde et halogen, mens det andet skal være bundet til et metal, en alken, en alkyn eller en amin. Ved koblingen dannes en kulstof-kulstof eller en kulstof-nitrogen binding, og reaktionen katalyseres af metallet palladium. Den store betydning understreges af, at Nobelprisen i kemi i 2010 blev givet for netop den palladium-katalyserede krydskoblingsreaktion. Desværre er palladium både dyrt og giftigt, og der er således stor interesse for at finde alternative metaller. Projektet vil derfor udvikle nye katalysatorer baseret på metallet mangan, der på mange måde besidder de rigtige egenskaber til brug i denne kobling. Katalysatoroptimeringen vil anvende både en eksperimentel og en teoretisk tilgang, hvor sidstnævnte vil bygge på studier af de bagvedliggende reaktionsmekanismer på enkeltatom niveau. Derved vil det være muligt at anvende beregningskemi til at vurdere reaktiviteten af en lang række katalysatorer, hvor kun de mest lovende vil blive fremstillet og undersøgt nærmere eksperimentelt. Nye effektive mangankatalysatorer vil have brede anvendelsesmuligheder inden for både lægemiddel- og materialeforskning til erstatning for de nuværende palladiumforbindelser.
Projekttitel: Plasmonic metal nanostructures for thermophotovoltaics (PlasTPV)
Bevillingsmodtager: Sergey Bozhevolnyi
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 6.336.000
Projektbeskrivelse: Udfordringerne i fremtidens energisystemer kræver udvikling af nye teknologier både til produktion af energi og til energiomsætning, som, for eksempel, teknologier baseret på solceller. Dette projekt fokusere på energiomsætning gennem opvarmning af en emitter til en så høj temperatur, at den termiske udstråling med høj effektivitet via en solcelle kan konverteres til elektrisk energi, kaldet ”thermophotovoltaics” (TPV). Opvarmningen kan foregå via forskellige energikilder, herunder fossile brændstoffer, biomasse, affaldsforbrænding eller stråling fra Solen. Den centrale faktor i effektiv energiomsætning ved denne teknologi er design af absorber til den aktuelle varmekilde og, ikke mindst, design af emitterens egenskaber, så den præcist er tilpasset solcellens absorptionsbånd. De sidste års udvikling af nanoplasmonics åbner nye muligheder for at udnytte nanoskala strukturer til at opnå specifikke absorptions- og emissionsegenskaber af metaloverflader. Gruppen bag projektet har for nyligt demonstreret en ny teknik til at fokusere optisk energi ind i en overflade gennem generation af plasmoner i metalstrukturer med præcist graduerede bredder ned gennem strukturerne. Gennem design af sådanne strukturer skal der udvikles tilpassede absorbere og emittere, som kun består af et enkelt materiale og derfor ikke fører til problemer med termisk stress, som de kendes for traditionelle høj-temperatur coatings. Projektet forventes at føre til demonstration af en prototype TPV system.
Projekttitel: Bioengineered bacteria for novel targeted drug delivery
Bevillingsmodtager: Stig Purup
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 5.092.288
Projektbeskrivelse: Udvikling af ”drug-delivery” systemer, der målrettet og effektivt kan levere medicin til et ønsket sted i kroppen, er yderst vigtig i sygdomsbehandling, da det forbedrer behandlingen, reducerer bivirkninger og øger omkostningseffektiviteten. Mælkesyrebakterien Lactococcus lactis (L. lactis) har vist sig at være meget lovende som ”drug-delivery” system, da L. lactis kan modificeres til at producere specifikke proteiner og målrettet transportere dem til tarmen uden at disse bliver nedbrudt af mavesyre. Vores hypotese er, at L. lactis kan anvendes i et ”drug-delivery” system til behandling af den kroniske inflammatoriske tarmsygdom, Crohn’s sygdom (CD), som har ramt flere millioner på verdensplan, og hvor der i dag ikke findes nogen effektiv behandling. I projektet vil vi kombinere den banebrydende viden om anvendelsen af L. lactis med den nyeste viden om enzymet Protein Kinase D1 (PKD1), idet ny forskning viser, at PKD1 er et regulerende protein, der har en helende effekt på tarmceller. Vi vil vise, at L. lactis kan producere og levere PKD1 til humane tarmceller og påvise effekten af PKD1 i en grisemodel for CD. Udviklingen af dette nye ”drug-delivery” system baseret på L. Lactis vil muliggøre en effektiv behandling af CD, men systemet har også et stort uudnyttet potentiale i behandling af andre tarmsygdomme, idet det sikrer en effektiv levering af medicin til tarmen. Anvendelsen og perspektivet i projektet understøttes af samarbejdet med en anerkendt farmaceutisk virksomhed.
Projekttitel: Saponin structure-activity relationships: unlocking the code of their biological activity and evolution for use in pest management.
Bevillingsmodtager: Søren Bak
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.478.986
Projektbeskrivelse: Planter producerer en enorm diversitet af komplekse kemiske forbindelser, som formodes at modvirke angreb fra skadedyr og sygdomme. For mange forbindelser ved vi dog ikke om de har denne funktion, hvordan de produceres af planten, eller deres præcise kemiske struktur. I dette projekt undersøger vi disse spørgsmål for en gruppe af stoffer, saponiner, som har et vigtigt potentiale som plantebeskyttelsesmidler, men som ikke har været undersøgt grundigt. Vi benytter arter af vinterkarse, vilde slægtninge til kål og raps, som producerer saponiner som gør dem resistente overfor angreb af insekter, og andre saponiner som tilsyneladende ikke har nogen funktion. Vi vil her afklare hvorfor nogle saponin-strukturer har en biologisk funktion som andre ikke har, og hvordan disse strukturer påvirker forskellige alvorlige insekt-skadevoldere. Vi undersøger flere forskellige arter og hybrider af vinterkarse for naturlig variation i saponin-strukturer. Vi identificerer og analyserer gener som danner saponiner, og sætter dem ind in tobak og gåsemad-planter for at forstå hvorledes saponiner produceres, og for at danne nye saponin-strukturer. Planter og saponiner testes derefter med insekt-skadedyr og -celler for at evaluere resistens-egenskaber i forhold til saponin-struktur. Vi udnytter dermed den naturlige variation i plante-forsvar som en ressource til at forstå hvorledes et vigtigt plante-forsvarsstof produceres og hvilke kemiske strukturer som giver biologisk funktion.
Projekttitel: Enabling Fast Image Acquisition for Atomic Force Microscopy using Compressed Sensing
Bevillingsmodtager: Torben Larsen
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr 5.858.740
Projektbeskrivelse: Atomar kraftmikroskopi (eller "Atomic Force Microscopy (AFM)") er et af de mest avancerede værktøjer til dannelse af højtopløselige billeder og manipulering af stof på nanoskala niveau. Desværre kræver standard AFM teknikker til billeddannelse i størrelsesordenen minutter til timer for at opsamle og behandle data, som betyder at standard AFM er uegnet til at observere dynamiske processer. Desuden kræves ofte flere billeder før emnets relevante områder er identificerede, hvilket gør metoden meget tidskrævende og besværlig at anvende. Dette projekt foreslår at anvende komprimeret databehandling ("compressive sensing") kombineret med effektive beregningsteknikker for markant at nedsætte dataopsamlings og -behandlingstiden kendt fra eksisterende AFM måleudstyr. Et simpelt "proof of concept" studie er allerede udført, som indikerer, at grundideen i den foreslåede metode fungerer. Sandsynlighedsbaserede metoder foreslås anvendt til gendannelse af billedet, og dataopsamling og indledende signalbehandling foreslås kombineret i eet for at give hidtil usete muligheder for hurtig billeddannelse af høj kvalitet. Projektet indeholder to ph.d. projekter samt en post-doc på Aalborg Universitet. Projektet laves i samarbejde med Agilent Technologies (Danmark, Belgien), AccelerEyes (USA) samt Mississippi State University (USA).
Projekttitel: A biology-driven approach for understanding enzymatic degradation of complex polysaccharide systems
Bevillingsmodtager: William Willats
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 6.009.832
Projektbeskrivelse: For at udnytte det store potentiale i biomasse til fremtidens energi-, materiale- og fødevareforsyning er det af vital betydning, at vi kan optimere enzymatisk nedbrydning af kulhydratbaseret biomasse. I dag er den største flaskehals for videre udvikling, at vi trods adgang til mange enzymer ikke er i stand til at teste dem effektivt, hurtigt og billigt i relevante sammenhænge, det vil sige i realistiske blandinger af både enzymer og biomasseprøver. I dette projekt vil vi udnytte ny teknologi til effektiv karakterisering af enzymer, som nedbryder kulhydratbaseret biomasse. Ideen er baseret på omsætning af kulhydratprøver i meget små koncentrationer ved hjælp af mikroarrays samt nye uopløselige og farvede substrater. Det helt nye i projektet er anvendelsen af mere realistiske modeller for enzymatisk nedbrydning, som bedre repræsenterer den virkelighed som findes i naturen og ved industriel omdannelse af biomasse. Projektet vil gøre det muligt at karakterisere enzymer og skræddersy deres aktivitet til fremtidens biosamfund med en hidtil uhørt effektivitet. Projektet kombinerer ekspertise inden for plantebiologi, enzymologi og organisk kemi og er et samarbejde mellem universiteterne KU, DTU, Leeds Universitet, Lissabons Tekniske Universitet og Norges Universitet for Miljø- og Biovidenskab samt virksomhederne Novozymes og Arrayjet. Partnerne har tilsammen unik adgang til en bred vifte af enzymer til biomassenedbrydning, definerede substrater til karakterisering og analyseredskaber.
Projekttitel: Durable Interaction with Socially Intelligent Robots
Bevillingsmodtager: Zheng-Hua Tan
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr. 6.480.000
Projektbeskrivelse: Formålet med dette projekt er at udvikle potentielt banebrydende metoder til at gøre servicerobotter socialt intelligente og i stand til at etablere relationer til deres brugere. Servicerobotter kan tilbyde borgere hjælp på områder samfundet pt. tilsidesætter eller ikke har råd til. Social intelligens er essentiel for denne type robotter og bygger på evnerne til at føle og udtrykke sig. Det er dog meget svært at udvikle disse evner på baggrund af ofte dårlige signaler pga. støj og en ikke hensigtsmæssig placering af sensorer samt robottens ringe kontekstbevidsthed. Derfor foreslår vi i første omgang et nyt paradigme med navnet reinforcement fusion, som interaktivt kombinerer sensorsignalerne. Dette kan f.eks. være når en robot opfatter en persons stemme og derefter vender sig for bedre at kunne se og bevæger sig nærmere for bedre at kunne høre. Reinforcement fusion svarer til reinforcement learning som er et kendt begreb i machine learning. Dette vil forbedre servicerobottens kontekstopfattelse og sociale adfærd drastisk. Herefter foreslår vi et koncept, hvor robotten tillærer sig brugerens sociale adfærd, såkaldt entrainment. Entrainment er et interessant fænomen i kommunikation mellem mennesker, hvor man ofte vil opleve at samtalepartnere tillægger sig hinandens talestil. Vores hypotese er, at via reinforcement fusion og social adfærds-entrainment er de førnævnte relationer opnåelige. Reinforcement fusion paradigmet kan bruges i alle typer systemer med sensorer.
Forskningsprojekt 3
Projekttitel: Enabling Ultra Deep Hydrodesulphurization by Nanoscale Engineering of New Catalysts (HYDECAT)
Bevillingsmodtager: Ib Chorkendorff
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 10.781.874
Projektbeskrivelse: Alle olieprodukter renses i dag for svovl for at nedbringe effekten af de skadelige forbindelser, der fremkommer ved forbrænding i form af diesel og benzin. Dette har haft en særdeles positiv effekt på miljøet idet man har kunnet nedbringe SO2 emissionen ganske betydeligt og undgået forsuring af miljøet. Gennem de sidste par årtier har man således gennem kombinationen af lovgivning og udvikling af nye og bedre katalysatorer kunnet nedbringe svovlindholdet i diesel fra ca. 350 ppm i 00’erne til ca. 10 ppm i dag. Imidlertid har det vist sigt at være særdeles vanskeligt at fjerne det helt, da den resterende svovl forefindes i nogle særdeles utilgængelige svovlforbindelser så som dibenzothiophene (DBT) og 4,6-dimethyldibezothiopherene (DMDBT). Her er svovlet blevet ”gemt”, således at det kun meget vanskeligt kan komme i direkte kontakt med katalysatoren og dermed fjernes helt, hvilket er ønskeligt for at beskytte miljøet og befolkningen især i storbyer. Dette projekt tager udgangspunkt i at udvikle katalysatorer, der har den rette konfiguration på det atomare niveau til at fjerne DTB, DMDBT og lignende p.t. utilgængelige svovlforbindelser. I en stærk kombination af teoretisk indsigt, design og syntese, samt metoder til at undersøge om man har opnået en passende konfiguration, kombineret med aktivitetsundersøgelser under veldefinerede betingelser gennemføres projektet i et tæt samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Aarhus Universitet (AU) og Haldor Topsøe A/S.