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Gembloux Agro-Bio Tech (GxABT)
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Mémoire

Simulation of hydrodynamics and contaminant transport in artificial wetlands for partial gravity applications

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Nasir, Ahsan ULiège
Promoteur(s) : Richel, Aurore ULiège
Date de soutenance : 25-jui-2025 • URL permanente : http://hdl.handle.net/2268.2/23325
Détails
Titre : Simulation of hydrodynamics and contaminant transport in artificial wetlands for partial gravity applications
Titre traduit : [fr] Simulation de l’hydrodynamique et du transport de contaminants dans des zones humides artificielles pour des applications en gravité partielle.
Auteur : Nasir, Ahsan ULiège
Date de soutenance  : 25-jui-2025
Promoteur(s) : Richel, Aurore ULiège
Membre(s) du jury : Dulova, Niina 
Baumberger, Stephanie 
Grove, Patrick 
Fleischer, Louise 
Langue : Anglais
Nombre de pages : 50
Mots-clés : [en] Vertical Flow Constructed Wetlands, Partial gravity simulation, lunar regolith simulant
Discipline(s) : Sciences du vivant > Sciences de l'environnement & écologie
Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie chimique
Physique, chimie, mathématiques & sciences de la terre > Aérospatiale, astronomie & astrophysique
Organisme(s) subsidiant(s) : Bioceb, French Space Agency (CNES)
Centre(s) de recherche : Gembloux AgroBioTech
Intitulé du projet de recherche : The Marshian
Public cible : Chercheurs
Professionnels du domaine
Etudiants
Grand public
Institution(s) : Université de Liège, Liège, Belgique
Diplôme : Master en bioingénieur : chimie et bioindustries, à finalité spécialisée
Faculté : Mémoires de la Gembloux Agro-Bio Tech (GxABT)

Résumé

[en] Wastewater treatment and reuse are vital for sustainability on Earth, and now that long-duration space missions are being planned, developing compact, self-sufficient wastewater treatment systems is a pertinent challenge. This study explores the conceptual feasibility and simulation of a bioregenerative life support system (BLSS) based on a vertical flow constructed wetland (VFCW) for treating highly concentrated wastewater (up to 3000 mg/L COD), including solid waste, under partial gravity. Using the HYDRUS-2D model with the CW2D module, the study simulates variably unsaturated water flow and reactive solute transport through sand and lunar regolith simulant beds in a VFCW, under Earth and lunar gravity. Results show that the low permeability and high air-entry suction of lunar regolith in partial gravity significantly reduce infiltration rates and dissolved oxygen availability, which limits treatment efficiency. However, an optimized intermittent feeding strategy with extended resting periods (10-day downtime) enabled the lunar regolith system to achieve up to 95% COD removal. Comparative analysis revealed that sand outperforms lunar regolith simulant in continuous feeding scenarios but accumulates more inert sludge. The findings suggest that substrate selection, hydraulic properties, and feeding strategy are more critical than gravity alone in determining treatment success. The study provides recommendations for using lunar resources to build and operate a VFCW to treat the waste from a 4-astronaut base and offers insights for minimizing the footprint of CW installations on Earth.


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Access Bioceb MSc. Thesis Report - Nasir Ahsan (ULiége).pdf
Description:
Taille: 4.33 MB
Format: Adobe PDF

Auteur

  • Nasir, Ahsan ULiège Université de Liège > Master bioing. : chim. et bioind., à fin spec. mundus BIOCEB

Promoteur(s)

Membre(s) du jury

  • Dulova, Niina Tallinn University of Technology > DEPARTMENT OF MATERIALS AND ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY
  • Baumberger, Stephanie INRAE > Bioceb
  • Grove, Patrick
  • Fleischer, Louise








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