{"id":15563,"date":"2026-05-28T09:16:25","date_gmt":"2026-05-28T09:16:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/emre-gunerken\/"},"modified":"2026-05-28T09:16:35","modified_gmt":"2026-05-28T09:16:35","slug":"emre-gunerken","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/emre-gunerken\/","title":{"rendered":"Emre Gunerken"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":15564,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-15563","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"BREAKING CELLS WHILE KEEPING THE VALUE:","samenvatting":"Dit proefschrift behandelt de belangrijkste uitdagingen in bioraffinaderijen voor microalgen door een effici\u00ebnte, milde celdisruptietechniek te ontwikkelen om de terugwinning van intracellulaire biomoleculen te verbeteren en tegelijkertijd het energieverbruik en de productdegradatie te minimaliseren. Gedreven door de wereldwijde noodzaak om over te stappen van fossiele brandstoffen naar duurzame alternatieven te midden van escalerende broeikasgasemissies en schaarste aan hulpbronnen, positioneert het onderzoek microalgen als veelzijdige grondstoffen voor biobrandstoffen, biochemicali\u00ebn, nutraceuticals en hoogwaardige verbindingen. De superieure koolstoffixatiecapaciteit van microalgen (10-50 keer die van landplanten) en hun vermogen om afvalwaterzuivering te integreren met CO2-sekwestratie onderstrepen hun potentieel in circulaire bio-economie\u00ebn.\n\nHet werk evalueert uitgebreid mechanische en niet-mechanische disruptiemethoden en identificeert beperkingen in energie-effici\u00ebntie, schaalbaarheid en productkwaliteit. Conventionele benaderingen zoals kogelmolens en hogedrukhomogenisatie leveren hoge opbrengsten op, maar verbruiken aanzienlijke energie (0,81-147 kWh\/kg droge biomassa) en genereren schuifkrachten die gevoelige biomoleculen in gevaar brengen. Om deze uitdagingen te overwinnen, verkent het proefschrift teeltstrategie\u00ebn, zoals stikstofdepletie, die de celfysiologie veranderen om de disruptie-effici\u00ebntie en selectiviteit te verbeteren, met name voor lipiden (tot 92% fosfolipidenafgifte).\n\nEen nieuwe analysemethode met behulp van flowcytometrie maakt een snelle, nauwkeurige kwantificering van disruptie-opbrengsten mogelijk, wat sterk correleert (R\u00b2=0,9867) met de afgifte van biomassa, terwijl er onderscheid wordt gemaakt tussen intacte, lekkende en gedisrumpeerde cellen. Deze vooruitgang vergemakkelijkt real-time procesoptimalisatie, waardoor de analysetijd wordt verkort van uren naar minuten.\n\nHet hoogtepunt van het onderzoek is de ontwikkeling van een gepatenteerd continu explosief decompressieapparaat dat gebruikmaakt van CO2, dat de beperkingen in de massaoverdracht van de conventionele explosieve decompressiemethode aanpakt door een innovatief sparger-ontwerp en hydrodynamische menging. Vergeleken met batchsystemen verkort het de verwerkingstijd met een factor 3,2 - 9,6, vermindert het het CO2-verbruik met een factor 8,5 - 48,2, en bereikt het een biomassa-afgifte van 24 - 36% bij schuifkrachten die slechts 0,33% bedragen van die van een kogelmolen. Techno-economische analyse onthult superieure prestaties: 0,3 kWh\/kg droge biomassa tegenover 2,8 kWh\/kg voor een kogelmolen (89% energiereductie), met kapitaalkosten van 45.000 EUR tegenover 77.000 EUR voor een gelijkwaardige capaciteit.\n\nStatistische modellering identificeert druk en stroomsnelheid als dominante parameters die de afgifteverhoudingen be\u00efnvloeden, terwijl co-solventen selectiviteitscontrole mogelijk maken. De technologie demonstreert mechanismen van secretie (extractie zonder breuk) en verstrooiing (vorming van debris), wat een instelbare productterugwinning biedt.\n\nOver het geheel genomen betoogt het proefschrift dat de gebruikelijke afweging in het veld (\"hard maar effectief\" versus \"mild maar ineffici\u00ebnt\") niet onvermijdelijk is; met ge\u00efntegreerd denken over teelt en disruptie, betere analyses en een ge\u00efntensiveerd continu ontwerp, kan milde en schaalbare disruptie worden ontwikkeld naar industri\u00eble relevantie. Dit kan een stap zijn in de richting van een energie-effici\u00ebnte oplossing die microalgentechnologie zou kunnen transformeren in een levensvatbaar industrieel platform voor het aanpakken van klimaat-, energie- en hulpbronnenuitdagingen.","summary":"This PhD thesis addresses key challenges in microalgae biorefineries by developing an efficient, mild cell disruption technique to enhance the recovery of intracellular biomolecules while minimizing energy consumption and product degradation. Driven by global imperatives to transition from fossil-based resources to sustainable alternatives amid escalating greenhouse gas emissions and resource scarcity, the research positions microalgae as versatile feedstocks for biofuels, biochemicals, nutraceuticals, and high-value compounds. Microalgae\u2019s superior carbon fixation capacity (10-50 times that of terrestrial plants) and ability to integrate wastewater treatment with CO2 sequestration underscore their potential in circular bio-economies.\n\nThe work comprehensively evaluates mechanical and non-mechanical disruption methods, identifying limitations in energy efficiency, scalability, and product quality. Conventional approaches like bead milling and high-pressure homogenization achieve high yields but consume substantial energy (0.81-147 kWh\/kg dry biomass) and generate shear forces that compromise sensitive biomolecules. To overcome these, the thesis explores cultivation strategies, such as nitrogen depletion, which alter cell physiology to improve disruption efficiency and selectivity, particularly for lipids (up to 92% phospholipid release).\n\nA novel analytical method using flow cytometry enables rapid, accurate quantification of disruption yields, correlating strongly (R\u00b2=0.9867) with biomass release while distinguishing intact, leaking, and disrupted cells. This advancement facilitates real-time process optimization, reducing analysis time from hours to minutes.\n\nCulminating the research is the development of a patented continuous explosive decompression device using CO2, which addresses mass transfer limitations in conventional explosive decompression method through innovative sparger design and hydrodynamic mixing. Compared to batch systems, it reduces processing time 3.2 - 9.6 fold, CO2 consumption 8.5 - 48.2 fold, and achieves 24 - 36% biomass release at shear rates only 0.33% of bead milling. Techno-economic analysis reveals superior performance: 0.3 kWh\/kg dry biomass versus 2.8 kWh\/kg for bead milling (89% energy reduction), with capital costs 45,000 EUR versus 77,000 EUR for equivalent capacity.\n\nStatistical modeling identifies pressure and flow rate as dominant parameters influencing release ratios, while co-solvents enable selectivity control. The technology demonstrates secretion (extraction without rupture) and scattering (debris formation) mechanisms, offering tunable product recovery.\n\nOverall, the thesis argues that the field\u2019s usual trade-off (\u201charsh but effective\u201d vs \u201cmild but inefficient\u201d) is not inevitable; with integrated cultivation\u2013disruption thinking, better analytics, and intensified continuous design, mild and scalable disruption can be engineered toward industrial relevance. This can be a step towards energy-efficient solution that could transform microalgae biotechnology into a viable industrial platform for addressing climate, energy, and resource challenges.","auteur":"Emre Gunerken","auteur_slug":"emre-gunerken","publicatiedatum":"12 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/emregunerken?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/f33a3c64-0159-4890-ad6a-c40657e09b38\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"19019","isbn":"","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":15565,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15563","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15563"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15563\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":15566,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15563\/revisions\/15566"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15564"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15563"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=15563"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}