Current and past master theses

For more information see Faculty website.

2024-2025

Uitwerking van 2D en 3D beeldmateriaal voor een beter inzicht in de anatomie van verschillende houtsoorten

Marike Sobry

Illegale houtkap en handel in beschermde houtsoorten is wereldwijd nog steeds een van de meest lucratieve milieu-misdaden. De handel kan niet worden gereguleerd zonder nauwkeurige identificatie van het hout. Bovendien is in de kunstsector een houtidentificatie ook vereist wanneer waardevolle objecten voor tentoonstellingen de wereld rondreizen. Voor een goede identificatie is een beeldvormingsmethode nodig om de karakteristieke eigenschappen van de houtsoort te visualiseren. Meestal is dit gebaseerd op conventionele 2D microscopie. Deze methode is destructief en verwaarloost de ware 3D aard van het hout. We hebben nu een unieke set van ~100 hoge-resolutie volumes beschikbaar die toelaten specifieke anatomische kenmerken in 3 dimensies weer te geven. De meeste soorten zijn afkomstig uit de topcollectie van Afrikaanse houtsoorten in het Koninklijk Museum voor Midden-Afrika (KMMA) in Brussel.
Het doel van deze praktijkproef zou zijn om van deze volumes met speciale software in 3D weer te geven, maar ook hoog-kwalitatief 2D materiaal voor te bereiden en te beschrijven als lesmateriaal.

Characterization of Wood Variability in Mangroves in Suriname

Miro Cnops

The variability in wood growth and structure of Avicennia germinans, the dominant mangrove species along the coastline of Suriname, will be studied. During a field campaign of approximately five weeks in the summer of 2024, pith-to-bark wood samples will be collected. These samples will undergo X-ray CT scans to determine the wood density. We will explore possibilities to map wood growth using a space-for-time approach. Local wood density estimates will be integrated into the development of improved allometric models, allowing for a more accurate estimation of aboveground biomass in mangrove ecosystems.

Functional diversity recovery along secondary succession in the central Congo Basin

Bes Van den Abbeele

In this we examine the restoration of functional biodiversity in secondary forests in the African rainforest with a special focus on the congo basin, specifically after disturbances such as slash and burn. To achieve this objective, fieldwork was carried out in the DRC. Forests of different ages were surveyed. The samples collected are used to give an idea about the resilience of these ecosystems. Finally, the measured data from secondary forests are compared with primary forests to reach valuable conclusions.The ultimate goal is to contribute to valuable insights that can ensure the sustainable survival of these immeasurably valuable forests in this changing world and climate.

Carbon stock recovery along secondary succession in the central Congo Basin

Jef Nonneman

This thesis delves into the carbon recovery processes of secondary forests in Central Africa, with a particular focus on the Congo Basin. The primary objective is to enhance our understanding of how carbon stocks in tropical rainforests recover after disturbances, specifically those induced by slash-and-burn agriculture. This method of agriculture has been increasingly detrimental to primary forests, necessitating a closer examination of the recovery mechanisms in secondary forests that arise after such disturbances. The study systematically investigates carbon recovery across two main gradients: a successional gradient, which reflects the various stages of ecological development, and a land-use intensity gradient, indicating the impact of different agricultural practices on forest ecosystems. By concentrating on both above-ground and soil carbon stocks, the research aims to provide a comprehensive view of carbon dynamics in these vital ecosystems.

To achieve these objectives, extensive inventory data collected through fieldwork is analysed. This data not only sheds light on the carbon recovery processes but also highlights the intricate interactions between ecological succession and land-use practices. Ultimately, the findings aim to offer valuable insights that could inform conservation and restoration strategies, ensuring the resilience and sustainability of these critical forest ecosystems in the face of ongoing environmental challenges.

Reverse engineering the 3rd generation of bio-based building materials

Jari Van de Perck

The use of bio-based building materials in the construction industry provides an unseen potential to tackle both operational energy use in buildings, as well as the reduction in environmental footprint to produce these materials. The vernacular tradition of using locally grown products, amongst which wood, clay, natural fibers and the like, which was common before the industrial revolution, can be considered as the 1st generation of bio-based building materials. Over the last few decades industrial production processes have given rise to a 2nd generation of standardized bio-based products (wood-fiber boards, hempcrete). These products typically originate from SME’s with limited R&D capacity, and are strongly supply-driven. However, there is a lack of insight in material properties and of tailored building standards and technical documentation.

With our project, we want to develop a framework that allows to design and select fit-for-purpose bio-based building materials. This can be achieved by reverse engineering: matching a top-down approach (demand-driven identification of materials with high potential using hygrothermal simulations) with a bottom-up approach (assessment of material production, material properties, durability treatment, and degradation assessment). This would enable the onset of the 3rd generation of bio-based materials.

We will map bio-based building materials and determine the potential of fictional combinations of bio-based resources using hygrothermal simulations. The most promising combinations will be used for prototyping innovative new building materials, which will be tesedt for hygrothermal behavior, mechanical performance and durability. For instance, hemp fibres are currently used in combination with lime to create hempcrete. However, other binders or a combinations of fibres (wood, flax, cotton, …) might result in bio-based materials with more interesting properties.

De kronieken van het hout: het ontrafelen van de geschiedenis van de boekencollectie van de Crosiers Order met X-stralen CT scanning

Anneleen Verstraeten

De antieke boekproductie van The Crosiers Order is een unieke collectie die zich uitstrekt over een periode van de 14e tot de 16e eeuw. De boekomslagen zijn gemaakt uit versierd leer dat om dunne houten panelen is gewikkeld. De chronologie van de meeste boeken is voornamelijk gebaseerd op historische gegevens wanneer de uitvoeringsdatum op het boek is aangegeven of op een typologie die is opgebouwd uit stilistische en technische kenmerken. Daarom is datering een belangrijk aspect van de studie van antieke boekbanden dat grondig verbeterd moet worden om het te baseren op objectieve criteria die onafhankelijk zijn van kunsthistorische overwegingen. Afgezien van dendrochronologische analyses op vijf van deze boeken, is er geen onderzoek of enige vorm van houtstudie uitgevoerd op deze collectie. De leren boekomslagen maken het onmogelijk om het hout van de boeken te onderzoeken zonder ze te beschadigen. Daarom is het niet mogelijk om de gebruikte houtsoorten te bestuderen of hun jaarringenpatroon vast te leggen voor een dendrochronologische analyse. X-ray μCT zou meer details kunnen geven over de chronologie en productie van deze specifieke collectie. Naast de datering van deze houten panelen kan ook de herkomst van het hout worden geanalyseerd. Door het product te ontleden en herleiden tot zijn elementen, kunnen extra inzichten worden verkregen. In dit specifieke onderzoek biedt het terugleiden van het hout naar het oorspronkelijke bos de mogelijkheid om bijkomend historische bosbeheerpraktijken te onderzoeken.

Oaks with a triangular relationship. Entangling the climate signal in wood density and oxygen isotopes in the tree rings of old oaks

Maartje Masschaele

The tree rings of old oaks allow to go far back in time. Each tree ring corresponds to one specific growing season and the width of the tree rings is a measure of the prevailing growth conditions at that time. A tree ring pattern can therefore be linked to climate variables (precipitation, temperature, …) but this relationship is not always strong and robust. Other factors, such as forest management and forest dynamics, also play an important role and might ‘disturb’ the climate signal.

Recent research has shown that three characteristics with a clear climate signal are hidden in the wood of the oak tree rings: the width of the rings, the maximum density of the wood, and the ratio of oxygen isotopes in the cell walls. These variables can therefore tell us more about the climate in the past.

We will undertake a sampling campaign in the Grotenhout forest reserve, a forest that used to be managed as a coppice-with-standards, in collaboration with the INBO, and collect core samples from the trunk of old oaks. We scan the core samples with 3D X-ray tomography. The scans allow us to measure the tree ring and density profiles. Then we select a number of core samples and measure the oxygen isotope ratio in each tree ring. We will evaluate how each measured variable varies over time and how strongly they have a common signal. Then we will look at how strongly the time series based on the tree ring research can be related to climate variables. In this way, we can evaluate which characteristics in the oak tree ring pattern have the strongest climate response, and can therefore be used as a proxy in climate reconstructions.

Schadegevallen in houtbouw

Saar De Smet

Hout wordt een steeds belangrijker bouwmateriaal in de bouwsector, aangezien de aandacht voor duurzaamheid en levenscyclusanalyse de afgelopen tien jaar aanzienlijk is toegenomen. Houten bouwelementen zijn echter tot op zekere hoogte biologisch afbreekbaar, wat ze kwetsbaar maakt voor rot en schimmelvorming. Dit geldt ook voor Cross-Laminated Timber (CLT), een materiaal dat steeds vaker wordt gebruikt in de bouw en waarvoor een goede kennis van vochtbeheersing essentieel is. Bescherming op de bouwplaats is belangrijk, maar wat gebeurt er als het element toch aan neerslag wordt blootgesteld? In deze thesis wordt onderzocht wat het verband is tussen het vochtgehalte van CLT op de bouwplaats en het droogproces van de wandopbouw. Hoe kan de constructie optimaal worden samengesteld om zo snel mogelijk te drogen? Er wordt gezocht naar de meest geschikte opbouw om de vochtigheid van CLT effectief te beheren. Door middel van simulaties worden verschillende CLT-opbouwen geanalyseerd om de droogtijd te bepalen en te beoordelen of er risico’s op schade zijn.

Reverse engineering van de 3e generatie biogebaseerde bouwmaterialen

Marth Van Mierlo

Het gebruik van biogebaseerde bouwmaterialen in de bouw biedt een ongezien potentieel om zowel het operationele energieverbruik in gebouwen als de energie die nodig is voor de productie van bouwmaterialen te verminderen. Deze producten zijn typisch afkomstig van kmo's met beperkte onderzoekscapaciteit, en zijn sterk aanbodgestuurd. Er is echter een gebrek aan inzicht in materiaaleigenschappen en aan op maat gemaakte bouwnormen en technische documentatie.

De doelstelling van deze thesis is om een kader te ontwikkelen dat het mogelijk maakt om aangepaste biogebaseerde bouwmaterialen te ontwerpen en identificeren. Dit kan worden bereikt door reverse engineering: een top-down benadering (vraaggestuurde identificatie van materialen met hoog potentieel met behulp van hygrothermische simulaties) koppelen aan een bottom-up benadering (evaluatie van materiaalproductie, materiaaleigenschappen, duurzaamheidsbehandeling en duurzaamheid). Dit zou het begin van de derde generatie biogebaseerde materialen mogelijk maken.

Mycelium-hemp composites for sustainable building

Emma Verhoestraete

Buildings contribute 50% of the global carbon driving climate change, due in a large part to the usage of building materials with high embodied carbon (the total Greenhouse Gases emitted in the production of a material) (IPCC, 2019). One potential solution to reduce carbon dioxide emissions from the construction industry is to use alternative construction materials. As such, the sector has started a transition towards closed-loop and bio-composite materials, and mycelium is one of the potential bio-composite alternatives. Instead of extracting raw resources that will generate future waste, bio-based materials can be grown based on agricultural plant-based residues. These materials consist of natural fibres (wood, hemp, flax, …) which are bounded together by natural binders. The binders that are currently used for bio-composites are mostly biodegradable fossil-based derived thermoplastic polymers. However, fossil energy is a limited resource causing environmental damage. As a response to these disadvantages and in order to provide a circular and cost-effective approach, the present research aims at introducing locally available, abundant and sustainable biological binders, such as mycelium. Mycelium-based composites are produced by growing mycelium, the vegetative part of filamentous fungi, on solid organic substrates.

We will investigate the impact of hemp fibre characteristics (length, quality, orientation, weaving, …) and mycelial growth process on mycelium-hemp composites for insulation materials and compressed fibre boards.

Koolstofopslag op stortplaatsen

Stef Vanslembrouck

Stortplaatsen blijven na afsluiting vaak onbenut, terwijl ze het potentieel hebben om diverse ecosysteemdiensten te leveren. In de bachelorproef "Huidige en potentiële ecosysteemdiensten van een stortplaats in de Gentse Kanaalzone" werd de opslag van organische koolstof onderzocht. De metingen die destijds werden uitgevoerd, waren echter niet voldoende om de exacte hoeveelheid organische koolstofopslag te bepalen, omdat de gebruikte methode geen onderscheid kon maken tussen anorganische en organische koolstof. Deze ecosysteemdienst was van bijzonder belang voor OVMB, het bedrijf dat de stortplaats beheert, aangezien zij als onderneming de ambitie hebben om hun CO₂-uitstoot zoveel mogelijk te verminderen in het kader van het Voka Charter Duurzaam Ondernemen.
In deze thesis wordt daarom een protocol uitgewerkt om zowel de bovengrondse als de ondergrondse koolstofopslag te bepalen. Voor de ondergrondse opslag worden op verschillende dieptes mengmonsters genomen van vier bodemstalen. Voor de bovengrondse opslag wordt de levende en dode biomassa berekend op basis van diameter- en hoogtemetingen via geneste proefvlakken. Op basis hiervan kan de koolstofopslag worden bepaald, waarbij de opslag wordt gekoppeld aan de aanwezige vegetatietypen: bos, struweel of grasland. Dit protocol biedt inzicht in het potentieel voor koolstofopslag bij de afwerking van toekomstige stortplaatsen.

2023-2024

Ontwikkeling van een online webapp voor klimaatwetenschappers: jaarringen annoteren op 3D beelden

Ado De Gryze

Sommige bomen kunnen tot wel 5000 jaar oud worden en behoren daarmee tot de oudste levende organismen ter wereld. De leeftijd van bomen kunnen we achterhalen dankzij de ringen in het hout. Deze ringen worden jaarlijks gevormd en de breedte van deze jaarringen is afhankelijk van het klimaat waarin de bomen groeien. Met andere woorden, door het opmeten van dergelijke jaarringen krijgen we inzicht in historische klimaatschommelingen die veel verder terug gaan in de tijd dan de eerste weersobservaties gemeten door de mens (~150-200 jaar) toelaten. Daardoor kunnen we de huidige ongezien snelle klimaatveranderingen vergelijken met historische klimaatschommelingen en kunnn we nagaan welke bomen het moeilijk kunnen hebben onder klimaatveranderingen. Om jaarringen te kunnen opmeten zonder de boom te kappen wordt een houtcilinder ("boorspaan") uit de stam gehaald met een boor. Met behulp van X-stralen Tomografie, gelijkaardig aan de medische variant voor het bekijken van de inwendige structuur van mens en dier, kunnen deze boorspanen heel snel in 3D ingescand worden zodat de gehele houtstructuur bekeken en opgemeten kan worden. Dit zorgt ervoor dat er in een korte tijd heel veel data ter beschikking komt voor klimaatwetenschappers.

Ringen kunnen aangeduid worden op deze "digitale" boorspanen, en dit kan op een snelle manier via een GUI ontwikkeld in MATLAB. Echter, een dergelijke in MATLAB ontwikkelde interface heeft het nadeel dat de gebruiker nog steeds een stukje software op zijn PC dient te installeren, en daarenboven is de applicatie niet platformonafhankelijk en niet ontwikkeld in een open-source omgeving. In dit project zal de student de huidige bestaande programma's omzetten in een webapplicatie die gelinkt zal worden aan het bestaande Dendrochronomics Platform (http://www.dendrochronomics.ugent.be/). De bedoeling is dat de webapplicatie modulair is en later eenvoudigweg met andere functies uitgebreid kan worden. Het vorig jaar ontwikkelde Deep Learning netwerk (master thesis van Wout Sartrys) bijvoorbeeld kan dan ook als plug-in worden toegevoegd. Op die manier kan deze webapp, in combinatie met de daaraan gekoppelde boorspaandatabank waaraan we aan het werk zijn, gebruikt worden door klimaatwetenschappers waar ook ter wereld en verder inzicht verschaffen in de gevoeligheid van bomen ten opzichte van klimaatverandering.

Het klimaat in de 14de eeuw. Een reconstructie op basis van zuurstofisotopen in de jaarringen van eik

Lise Meir

Recent onderzoek heeft aangetoond dat in het hout van de jaarringen van eik nog een kenmerk verborgen zit met een duidelijk klimaatsignaal: de verhouding aan zuurstofisotopen. De verhouding tussen de meest voorkomende isotoop O16 en de meer zeldzame O18 in het hout weerspiegelt deels de verhouding van zuurstofisotopen in het regenwater. Die verhouding schommelt tussen droge en natte waardoor zuurstofisotopen in jaarringen ons meer vertellen over het klimaat nu én in het verleden.

In deze master thesis onderzoek je eerst het isotopen-signaal doorheen de tijd in het jaarringpatroon van levende eiken. Daarvoor gebruik je smalle boorkernen uit een aantal levende eiken, afkomstig uit Meerdaalwoud en Wijnendalebos. Op deze boorkernen meet je de isotopenverhouding in elke jaarring. Je evalueert en kwantificeert hoe sterk de relatie is tussen de isotopenverhouding in de opeenvolgende jaarringen en het klimaat.

Deze klimaat-isotopen relatie gebruik je daarna om het klimaat in het verleden te reconstrueren. Meer bepaald in de turbulente 14de eeuw, waar mislukte oogsten en de pest epidemie danig huishouden. Je onderzoekt de zuurstofisotopen-verhouding in boorkernen uit eiken balken afkomstig van de dakkap van een middeleeuws gebouw (het Groot Vleeshuis in Gent) en tracht de klimaatschommelingen in de 14de eeuw zo nauwkeurig mogelijk te reconstrueren. Daardoor kunnen we historische gebeurtenissen uit die periode beter kaderen en de impact van het klimaat op het dagelijkse leven evalueren.

The power of common gardens: studying tree species resilience using tree ring analysis on different species from arboreta

Arthur Debaene

Tervuren Arboretum (founded 1902) and Groenendaal Arboretum (founded 1897) contain tree species from all over the world. Many of these trees have well-documented provenances (e.g., Douglas fir from Cascade Mountains (WA), Sitka spruce from the coastal mountains of Northern California) that were planted in the same site. Since these trees are older than a century, they are a welcome opportunity for studying how climate resilient these different provenances are. If tree provenances from WA are used to wet conditions, than these provenances would be suffering more from recent dry conditions in Belgium, compared to provenances from dryer areas. The main method to assess climate sensitivity of a species is by studying its rings: dendroclimatology. And learn more about how tree rings can help us to study climate, as well as to predict which tree species will be suitable to grow in our regions while extreme drought events will continue to occur in the future.

In order to assess climate sensitivity and suitability, tree rings of these samples will be dated and analysed using conventional tree-ring analysis tools. By comparing different trees from different provenances, the objective is to see whether a provenance from a wetter site performs better or worse than a provenance from a dryer site. Not only Tree-Ring Width (TRW), but also dendro-anatomy and Maximum Latewood Density (MXD) will be explored.

In order not to damage the tree to analyse the tree rings, a tree borer extracts a pencil-sized sample from a tree trunk. Then, image analysis software is used to measure the tree rings and wood anatomical variables, to be analysed. Many cores are already taken and are available at Africamuseum, where the students can visit both the collections, as well as the arboretum. Additional coring of trees by the student can be discussed in a later stage (with the museum, local authorities and permissions).

Phenology and wood anatomical characteristics in different provenances of black alder in response to extreme summer events

Theo Sirjacobs

Different types of tests are carried out to gain better knowledge on how trees and shrubs will respond to the ongoing climate change. With provenance tests, we are trying, among others, to formulate an answer to the question whether southern origins of tree and shrub species should be planted here in anticipation of the predicted climate change.

Specific research question

How did different provenances of Alnus glutinosa respond to the relatively extreme summers of recent years (both dry and wet), by means of tree-ring analysis, and by wood density analysis.

Field trials and measurements/observations

In 2015, a provenance trial of black alder was established using different provenances in the nursery of INBO, Grimminge. In addition, a provenance trial of black alder with several international provenances was set up in Londerzeel in 2010. In the trial in Grimminge, wood samples will be taken by means of stem discs, in the trial in Londerzeel by means of pressler drill samples. In the spring of 2023, a series of stem discs will already be taken from the test site in Grimminge, so that the student can immediately start sanding these discs and measuring the growth rings. In addition, the trial in Grimminge will be further characterized by observing the leaf discoloration in the autumn of 2023, and also by means of chlorophyll measurements.

From Waste to Wealth: Revolutionizing Wood Recycling with the Power of AI and Spectral Analysis

Florian Chalmet

Spectral and hyperspectral data are crucial for various scientific and industrial applications, ranging from geology to agriculture, medicine, environmental monitoring and recycling of waste. With the advancement of artificial intelligence and more specific deep learning, there is a huge potential for more accurate methods for analysis. In recent years, Convolutional Neural Networks (CNNs) have shown promising results in spectroscopy and hyperspectral image classification, opening new avenues for the analysis of spectral and hyperspectral data.

This research aims to explore the potential of traditional machine learning methods and Convolutional Neural Networks (CNN’s), specifically spectral and spectral-spatial CNN’s, for the analysis of 1-D spectroscopy data and 2-D hyperspectral imaging data for the classification of wood waste. The objective of the study is to evaluate the performance of these deep learning approaches in comparison to traditional spectral analysis techniques and to identify the strengths and limitations of these methods.

The study will involve the following steps:

1. Data collection: Wood blocks will be treated with different chemicals.

2. Coding (Python): First the use of traditional spectral analysis techniques, such as principal component analysis (PCA) will be tested. Secondly, traditional machine learning methods will be used. At last CNN’s will be employed.

3. Performance analysis: The models will be evaluated using various metrics, including accuracy, precision, recall and F1-score.

This thesis provides an opportunity to work with state-of-the-art equipment and learn cutting-edge deep learning techniques. Acquiring expertise in this field is highly attractive in today job market, where demand for engineers skilled in deep learning is growing rapidly. No prior experience in Python is necessary, but a strong motivation to learn Python and Deep learning is essential.

A second position is also available for this research, which will focus more on practical lab work and traditional machine learning techniques. Join us on this journey to revolutionize the field of wood waste management and make a significant impact on our environment!

Reverse engineering of bio-based building materials

Pibbe Willem en Marjon De Vlieger

This thesis takes the first steps toward developing a framework that allows to design and select fit-for-purpose bio-based building materials. This can be achieved by reverse engineering: matching a top-down approach (demand-driven identification of materials with high potential using hygrothermal simulations) with a bottom-up approach (assessment of material production, material properties, durability treatment, and degradation assessment). This would enable the onset of the 3rd generation of bio-based materials.

During this thesis, bio-based building materials will be mapped and the potential of fictional combinations of bio-based resources will be determined using hygrothermal simulations. The most promising combinations will be used for prototyping innovative new building materials, which will be tested for hygrothermal behavior, mechanical performance and durability. For instance, hemp fibres are currently used in combination with lime to create hempcrete. However, other binders or a combinations of fibres (wood, flax, cotton, …) might result in bio-based materials with more interesting properties.

Vochttransport en schimmelgevoeligheid in bio-gebaseerde wandelementen

Marte Delbeke

Duurzaam bouwen wordt steeds belangrijker in de bouwsector. Hout, hout gebaseerde plaatmaterialen en isolatiematerialen op basis van vlas en hennep worden steeds vaker toegepast. Deze materialen worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen en voor de productie ervan is aanzienlijk minder energie nodig dan voor standaard bouwmaterialen, zoals staal en beton. Er is echter weinig kennis over het vochtgedrag en de schimmelgevoeligheid van hernieuwbare bouwmaterialen, wat nodig is om goed te kunnen inschatten wanneer een bepaald materiaal risico loopt op aantasting. Meer onderzoek is dus broodnodig voor een optimale toepassing, zodat de bouwsector met volle overtuiging kan inzetten op deze materialen van de toekomst.

Gedurende deze thesis wordt onderzoek gedaan naar het vochtgedrag van innovatieve hernieuwbare bouwmaterialen en hoe dit hun gevoeligheid voor schimmelaantasting beïnvloedt. Wandopbouwen op basis van deze hernieuwbare bouwmaterialen worden in een ‘Fungal Control Unit’ (FCU) geplaatst. De FCU is een opstelling die toelaat om een binnentemperatuur en vochtigheidsregime na te bootsen aan de ene kant van de wand en een buitentemperatuur en vochtigheidsregime aan de andere kant van de wand. Het vochtgedrag in de wand wordt opvolgd met behulp van sensoren en X-ray CT. In parallel worden hygrothermische simulaties uitgevoerd, om de accuraatheid van hydrothermische modellen voor hernieuwbare bouwmaterialen na te gaan. Zo hopen we meer inzicht te verwerven in de duurzaamheid van deze materialen, zodat deze optimaal kunnen toegepast worden in de bouwsector. Deze resultaten zullen mee vorm geven aan de website milieubewustisoleren.be, die tot stand kwam als deel van het Vlaio Tetra onderzoekproject "To Bio or not to Bio; onderzoek naar kenmerken en inzetbaarheid van isolatiematerialen met een lage milieu-impact".

De oudste bomen ter wereld (Ancient Bristlecone Pine, California White Mountains): een studie van de jaarringen met behulp van X-CT

Lode Corluy

De opwarming van de aarde zal een destabiliserende impact hebben op de samenleving. Daarom is het voorspellen van toekomstige temperatuurstijgingen cruciaal. Om de door mensen veroorzaakte klimaatverandering te scheiden van natuurlijke fluctuaties, hebben we klimaatgegevens nodig die veel verder terug in de tijd gaan (meestal slechts tot in de 19e eeuw reiken). Dit kan worden gedaan door bomen te bestuderen omdat ze sensoren zijn van hun eigen omgeving, en slaan gegevens op in hun ringen: brede en kleine ringen geven wisselende groeiomstandigheden aan. Aangezien bomen het klimaat al veel eerder registreren dan mensen dat deden, zijn deze ‘boommeters’ belangrijke getuigen van het klimaat uit het verleden. Ringen van oude bristlecone dennen uit het zuidwesten van de VS, de oudste bomen ter wereld (tot 5000 jaar oud), werden gebruikt voor temperatuurreconstructies die leidden tot de beroemde ‘hockeystick'-grafiek.

Maximale Latewood Density (MXD), de dichtheid van de zwaarste houtcellen gemeten aan het einde van elke ring, is een betere voorspeller van de temperatuur dan de ringbreedte, maar is moeilijk te meten. In dit project zal de student deel uitmaken van een project om de eerste temperatuurreconstructie te genereren op basis van MXD van bristlecone dennen met behulp van X-ray Computed Tomography (UGent-Woodlab). MXD en andere dichtheidsgegevens zullen worden onderzocht in combinatie met nieuwe records. De student zal vertrouwd moeten raken met paleoklimatologie en overweg kunnen met analyses.

Het meerjarige record van deze oude bomen plaatst de huidige klimaatverandering aldus in de context van veranderingen in het verleden. Gegevens uit dit project, zullen de klimaatvoorspellingen dus nauwkeuriger maken, wat urgenter is dan ooit.

Mogelijkheden en beperkingen van CT-scans voor dendrochronologisch onderzoek van archeologische artefacten

Febe Hofman

X-stralen CT is een niet-destructieve techniek die de laatste jaren heel sterk in opmars is dankzij de enorme technologische ontwikkelingen. Ook voor archeologisch en meer specifiek dendrochronologisch onderzoek kan deze techniek een grote meerwaarde betekenen, aangezien waardevolle houten objecten kunnen worden onderzocht zonder ze te moeten bemonsteren.

In dit onderzoek gaan we na wat de mogelijkheden en beperkingen zijn van X-stralen CT voor dendro-datering van een aantal verschillende archeologische artefacten.

2022-2023

Create game-changing designs for sustainable and affordable wood products

Tobi Hallez

Wood and wood-engineered products are gaining importance in the building industry, as the focus on sustainability and life-cycle-assessment has increased substantially over the last decade. Wood is a renewable resource and wood-engineered products are made with considerably lower energy consumption than various other building materials, such as steel and concrete. However, many wooden building elements are (to some extent) biodegradable which makes them vulnerable to decay risk when used in applications with a fungal decay risk. If they are to become widely applicable, there is need for affordable and sustainable wood protection methods that can be applied on a large scale.

Wood and wood products in general are known for being highly tailorable. Several articles were published in high-impact journals presenting, for instance, densified wood that is stronger than steel, transparent wood, self-shaping wood and the application of cross-laminated timber (CLT) and Glulam. However, most efforts of tailoring wood and wood products are focused on optimizing mechanical properties, while a great potential for improving service life through material design remains unexplored. Why not take a similar approach when it comes to service life and fungal decay resistance?

During this thesis, various material designs that inhibit fungal onset and progress will be created. Together with design.nexus, ways to change the material’s moisture dynamics and the material’s structure will be investigated as well as the influence on fungal susceptibility will be assessed.

Beeldverwerking op giga-schaal met behulp van een Cartesiaanse robot in de context van houttechnologie

Simon Vansuyt

Veel onderzoek naar hout en afgeleiden van hout hebben nood aan gedetailleerde beelden voor allerhande onderzoeksdoeleinden van kwaliteit tot klimaatverandering. Hiervoor is het noodzakelijk om een groot oppervlak met verschillende camera-types in beeld te brengen. Het principe dat we nastreven is te vergelijken met commercieel beschikbare systemen. We willen daar echter niet 1 maar 3 camera’s op monteren om een multi-spectraal beeld te krijgen van het oppervlak. Gezien we hoge resolutie vereisen over een groot oppervlak, zullen we moeten gebruik maken van Extended Focal Imaging (EFI) en Mosaicing om tot 1 groot beeld te komen. De student zal gebruik kunnen maken van de reeds aanwezige componenten om zo het unieke vision platform te ontwikkelen. Het eind-doel is een interface (bijvoorbeeld in Python) waarbij de instellingen van Motion & Imaging door de gebruiker flexibel kunnen worden bepaald / vastgelegd, het systeem automatisch (gedeeltelijk overlappende) beelden neemt over het volledige oppervlak, en uiteindelijk een giga-pixel beeld als resultaat genereert (al dan niet met de nodige lenscorrecties). Eventuele opties zijn afzonderlijke bewegingen instellen om op specifieke locaties aan live-imaging te kunnen doen, etc.

Fenologie, bladanalyse en houtanatomische kenmerken bij Pyreneese, Zweedse en Vlaamse herkomsten van sleedoorn, hazelaar, rode kornoelje, meidoorn, hondsroos, Gelderse roos en beuk

Elaflor De Bondt en Luca Deroma

In een herkomstproef, waarbij verschillende herkomsten van bomen of struiken in dezelfde omstandigheden worden opgekweekt, zijn fenotypische verschillen tussen de herkomsten genetisch bepaald. Bij zowel temperatuur- en droogtestress op planten in een herkomstproef stellen we vast dat niet alle herkomsten van een bepaalde boom- of struiksoort op dezelfde wijze reageren. Zo zagen we recent dat bij hazelaar de Spaanse herkomst minder snel verwelkingsverschijnselen vertoonde in een droogteproef t.o.v. Vlaamse herkomsten.

Hoe gedragen uitheemse herkomsten in Vlaanderen zich t.o.v. lokale herkomsten voor enkele boom- en struiksoorten op vlak van fenologie, bladmorfologie, houtanatomie? Kunnen deze blad- en houtkenmerken bijdragen tot reeds waargenomen reacties op temperatuur- en/of droogtestress? We werken met jonge planten van de vermelde boom- en struiksoorten die gedeeltelijk nog in pot staan en gedeeltelijk reeds werden uitgeplant.

Zuurstof voor eiken! Een exploratie van zuurstofisotopen in de jaarringen van eik als indicator voor droogte

Alix Van Hoeyweghen

Via de jaarringen van een oude eik kan je ver teruggaan in de tijd. Elke jaarring komt overeen met één welbepaald groeiseizoen en de breedte van de jaarringen is een maat voor de toen heersende groeiomstandigheden. Een jaarringpatroon kan dan ook gelinkt worden aan klimaatvariabelen (neerslag, temperatuur, …) maar die relatie is niet altijd even sterk. Andere factoren, zoals bosbeheer en bosdynamiek, spelen eveneens een belangrijke rol en ‘verstoren’ het klimaatsignaal.Recent onderzoek heeft aangetoond dat in het hout van de jaarringen van eik nog een kenmerk verborgen zit met een duidelijk klimaatsignaal: de verhouding aan zuurstofisotopen. De verhouding tussen de meest voorkomende isotoop O¹⁶ en de meer zeldzame O¹⁸ in het hout weerspiegelt deels de verhouding van zuurstofisotopen in het regenwater . Die verhouding schommelt tussen droge en natte groeiseizoenen en wordt ook deels vastgelegd in het nieuw gevormde hout. De zuurstofisotopen in de jaarringen kunnen dus meer vertellen over het klimaat in het verleden.Je onderzoekt het isotopen-signaal doorheen de tijd in het jaarringpatroon van eiken. Daarvoor neem je smalle boorkernen uit een aantal levende eiken. Het jaarringpatroon registreer je met X-stralen tomografie, waarmee je tijdreeksen opbouwt met de breedte en de maximale densiteit van elke jaarring. Daarna meet je de isotopen-verhouding in elke jaarring. Je evalueert hoe deze varieert doorheen de tijd en hoe deze zich verhouden t.o.v. de klassieke jaarringvariabelen (ringbreedte, densiteit). Je onderzoek hoe sterk de tijdreeks met zuurstofisotopen gerelateerd is met klimaatvariabelen en of dit signaal meer uitgesproken is in vergelijking met de jaarringbreedte en densiteit. Zodoende evalueer je welk kenmerk in het jaarringenpatroon van eiken de sterkste klimaatrespons heeft, en dus als proxy kan gebruikt worden in klimaatreconstructies.

2021-2022

Untangling forest history in Yangambi (D.R.Congo) by comparing historical and recent forest inventory data

Sara Motte

Recent re-measurements of permanent inventory plots in the Yangambi reserve (central Congo basin) allowed to calculate carbon gains (from tree growth) and carbon losses (from tree mortality) over the entire 2010 decade. This showed that these forests represent an above-average carbon sink (carbon gains exceed losses), suggesting that intact forests in the Congo basin play a more important role in neutralizing anthropogenic CO₂ emissions to the atmosphere than previously thought.

However, the Yangambi plots are characterized by large numbers of light-demanding tree species, suggesting that these forests are in a late successional stage. As such, their above-average carbon gains could be a signature of succession dynamics rather than a response to increased CO₂ concentrations.

The general ambition is to untangle the long-term evolution of species composition in the Yangambi reserve, by comparing present permanent inventory plot data to data from inventories performed at the start of the 20th century, before (colonial) forestry activities started to intensify in Congolese forests. Particularly, we will digitize and analyze the data of Leplae (1917), which is one of the first forest inventories ever conducted (and reported) in the Congo basin.

Untangling forest history in Yangambi (D.R.Congo) through fossil charcoal analysis

Blanca Van Houtte Alonso

The general ambition is to untangle the long-term evolution of species composition in the Yangambi reserve, by comparing present permanent inventory plot data to species composition in radiocarbon dated fossil charcoal assemblages. Identification of fossil charcoal fragments will be conducted by comparing charcoal anatomy with wood anatomy of reference samples at the xylarium of the Africamuseum (Tervuren). Identification will be facilitated by using state-of-the-art microscopy techniques both at the Africamuseum (scanning electron microscopy) and at UGent-Woodlab (X-ray computed tomography).

Verband tussen houtsoortselectie en soortenecologie in het Congobekken

Zoë Borry

De collectie van het Koninklijk Museum voor Midden Afrika te Tervuren bevat een groot aandeel aan houten objecten: zo’n 55.000 beelden, etnografica, muziekinstrumenten,… die ofwel volledig uit hout zijn vervaardigd, of houten onderdelen bevatten. Slechts van een 3.000 objecten is de houtsoort gekend. Nochtans kan de identificatie van de vele houtsoorten in de collectie heel wat kennis ontsluiten die tot nu toe in de museale depots sluimert. In een samenwerking tussen het museum en de Universiteit Gent werd het BELSPO-BRAIN project TOCOWO (Tomography of Congolese Wooden Objects)opgezet, waarin de mogelijkheden van X-stralen computertomografie onderzocht worden om tropische houtsoorten te identificeren op een niet-destructieve manier. In het kader van dit onderzoek werd een database opgesteld om alle reeds geïdentificeerde objecten in de collectie in kaart te brengen. Dit vormt een mooi startpunt om tropische houtanatomie in relatie te brengen tot bosgeschiedenis. Werd een bepaalde houtsoort gekozen door een cultuur omdat het veelvoorkomend was, om zijn mechanische eigenschappen, of om de vermeende krachten die het bezat? Is er een verband te leggen met houtsoorten die nu beschermd of uitgestorven zijn? Kunnen mogelijke handelsroutes ontdekt worden door de gebruikte houtsoorten te bestuderen? Een vergelijking tussen de geografische verspreiding van de aanwezige houtsoorten in de collectie van het KMMA en de natuurlijke abundantie van houtsoorten in de DRC via bestaande databanken omtrent houtdistributie (Rainbio) en tropische bosplots (Forestplots.net) kan tot nieuwe inzichten leiden omtrent culturele houtsoortselectie, houtsoortecologie en mogelijke historische handelsroutes.

Drought stress in Fagus sylvatica and Prunus spinosa in a common garden environment

Jasper Vandepitte

Different types of trials are being conducted to gain better insight in how trees and shrubs will respond to climate change. For example, with common garden tests we attempt to answer the question whether southern origins (= southern provenances) of tree and shrub species should be transported to the north and planted here in anticipation of the predicted climate change. To this end, seed was harvested in 2016 from different sources of several woody species according to a European north-south gradient (Sweden - Flanders - Spain). The seeds were sown and germinated in 2017 and 2018.

A drought stress experiment is conducted on two groups of potted plants (Prunus spinosa and Fagus sylvatica, optionally also Corylus avellana). The hypothesis is that southern provenances are more thermo-tolerant and more drought tolerant. Different observations and measurements are performed:
Weighing of the pots (proxy for water loss) during the drought treatment in summer
Growth (height and diameter) of the plants during and after the drought period in summer and autumn
Drought stress symptoms during the drought period in summer
Post-drought recovery (is there a second flush?)
Leaf senescence in autumn (using chlorophyll content meter) and bud burst in the subsequent spring of 2022 (potential automation based on time-lapse images)
Wood anatomical analysis and/or leaf stomata measurements of droughted and control plants.

Optimizing X-ray CT scanning for faster 3D imaging

Jesse Goeman

X-ray Computed Tomography is an advanced imaging technique that allows for highly detailed and 3D structural characterization of objects and materials. At UGent-Woodlab (part of the UGCT, www.ugct.ugent.be), details of approx. 1µm are commonly resolved. However, with great resolution power, comes longer scan times. Typically, to acquire a high-resolution image of a sample (1mm³), over an hour of scanning time is required. The longer the acquisition time, the lower the noise levels; yet even after an hour, noise remains noticeable and is a hurdle for subsequent analyses. Moreover, statistically relevant numbers of samples need to be scanned. For example, to study the carbon sequestration potential of trees in function of climate change, several hundreds to thousands of samples need to be scanned.

In the past years, deep learning has been booming. From self-driving cars to recognizing the subject of your social media photos, we are surrounded by textbook examples. While we already use deep learning as a tool for segmentation, a recent application of deep neural networks is especially interesting. Because experimental noise is uncorrelated, neural networks are mathematically unable to reproduce it. This interesting property led to the development of "noise2noise" or "noise2inverse" algorithms, which are able to considerably reduce noise levels in, e.g. tomography images.

We will: (1) study the influence of scanning parameters on the noise levels in X-ray CT imagery; (2) use existing ‘noise2noise’ and ‘noise2inverse’ (deep-learning) algorithms to increase the signal-to-noise ratio in a data-driven manner; and (3) method-optimization: propose a set of optimized ‘noise2noise’ and ‘noise2inverse’ algorithms tailored to the analysis of wood samples.

Reageren oude beuken anders op klimaatveranderingen dan jongere? Een onderzoek van het jaarringenpatroon van de oudste beuken in het Zoniënwoud

Louis Verschuren

De grootste beuken ter wereld staan in het Zoniënwoud (https://doi.org/10.1016/j.foreco.2018.02.033). Door de toenemende droogte ontstaat de vrees dat deze bomen niet opgewassen zijn tegen de huidige klimaatsveranderingen. Is dit terecht? Om die vraag te beantwoorden hebben we meer kennis nodig over hoe beuken reageren op stijgende temperaturen en langdurige droogte. De jaarringen van deze bomen kunnen ons niet alleen meer vertellen over hun leeftijd, maar laten ons ook zien hoe bomen hun groei afstemmen op schommelingen in weer en klimaat.

De oudste beuken van het Zoniënwoud staan in het reservaat Kerselaerepleyn en sommige gaan vermoedelijk terug tot 1775. Althans, zo wordt het algemeen aangenomen. Een kleine, verkennende studie wees echter uit dat dit bestand mogelijk toch (sterk?) ongelijkjarig zou kunnen zijn. Aan jou om dit in detail te onderzoeken. Daarnaast heeft dit bestand een uitzonderlijke hoge densiteit aan very large trees (VLTs) en is daardoor het ideale terrein om de invloed van klimaatsverandering op beuk te bestuderen.

In dit onderzoek gaan we boorkernen inscannen met X-stralen tomografie, een nieuwe techniek die aan het UGent-Woodlab werd ontwikkeld. Door het jaarringpatroon op te meten bepaal je zo gedetailleerd mogelijk de leeftijdsstructuur van het bestand en kan dit gekoppeld worden aan inventarisaties van dit bestand die in het verleden werden uitgevoerd door het INBO. Op basis van de jaarringbreedte en (maximale) densiteit van elke jaarring kan het verband met klimaatsvariabelen (neerslag, temperatuur, …) en wordt ook geëvalueerd ook hoe dit wordt beïnvloed door de leeftijd van de bomen en de dominante positie die ze innemen. Met deze informatie krijgen we beter zicht op het lot van deze boomsoort in het licht van de huidige klimaatsverandering.

A game changing perspective on wood formation using X-ray Computed Tomography

Diede De Wandel (hoofdpromotor Prof. Matteo Campioli, UAntwerpen)

Tree phenology (timing of tree life cycle events) is a key dynamic to understand both wood growth and the feedback of forests to the climate. Much attention has been given to tree phenology of leaves, particularly in spring (e.g. timing of leaf bud burst) while wood phenology, particularly in autumn, has been understudied. For instance, we still do not understand what determines the timing of wood growth cessation in autumn (e.g. light, temperature, precipitation) and why it is variable (e.g. among years, tree individuals, species). Time of wood growth cessation in autumn is very important as it relates to tree ring width, wood production and structure.

We will examine the relationships between wood growth in autumn and autumn leaf dynamics, with a particular emphasis on the intra-seasonal wood formation and its measurement techniques. Wood samples will be taken (in natural stands close to Antwerp) and monitor autumn leaf dynamics (e.g. leaf coloration). Anatomical wood growth analysis with X-ray computed tomography will be performed and with standard light microscopy (in Ljubljana, Slovenia).

Gebruik van natuurlijke Y-vormige vertakkingen van hout in constructies

Damien Gilliard (hoofdpromotor Prof. Jan Belis)

Bomen zijn levende organismen die in de loop der jaren verschillende vormen krijgen en daardoor bestaat een grote diversiteit aan typologieën. Anderzijds wordt hout in constructies vooral gebruikt als een lineair element, waarvan de onregelmatigheden nadelen worden. Hout-gebaseerde materialen zoals CLT, Gluelam… proberen die onregelmatigheden daarom verder uit te wissen. Nochtans kunnen 3D methodes en computerprogramma’s ons helpen om die natuurlijke onregelmatigheden, onder andere de Y-vormige aftakken die in de stam van veel bomen bestaan, te gebruiken. Door het feit dat dergelijke aftakkingen typisch drie uiteinden hebben die verder verbonden kunnen worden, verschillen ze fundamenteel met balken die met slechts twee uiteinden enkel als lineaire elementen kunnen gebruikt worden, en dus voor andere geometrische configuraties kunnen dienen. Aanwending van de Y-vormige vertakkingen zou bovendien bijdragen aan een beter gebruik van de natuurlijke rijkdomen die beschikbaar zijn.

Hygrothermisch gedrag van CLT: onderzoek naar vergevingsgezindheid door labo-experimenten en simulaties

Kasper Habtie (hoofdpromotor Prof. Nathan Van Den Bossche)

Er is recent een toegenomen interesse in CLT. Cross Laminated Timber zijn samengestelde houten platen die zowel voor vloer als wand gebruikt worden in de stabiliteitsstructuur. Dit systeem biedt veel voordelen ten opzichte van houtskeletbouw, en wordt soms gezien als de opvolger van betonsystemen. Aangezien beton een zeer grote milieu-impact met zich meebrengt, terwijl hout net CO₂ stockeert, is CLT een milieu-vriendelijk alternatief dat in de lift zit.

Dit is een relatief nieuw materiaal in België waar er weinig ervaring mee is, en we moeten dus goed onderzoeken wat alle voor- én nadelen zijn. Eén van de nadelen is uiteraard dat hout een organisch materiaal is dat kan aangetast worden, en CLT wordt ook gemaakt uit onbehandeld hout. In de meeste situaties is dit geen probleem. Bij perfecte constructies en perfecte installaties blijft het hout droog genoeg en zal er geen schade optreden. De bouwsector is echter niet perfect. Het regent al eens tijdens de werken waardoor alles nat staat. Er kan al eens een waterlek optreden. Een gebouw kan een tijd niet verwarmd worden, ... En uiteraard mag een tijdelijk probleem de gehele stabiliteitsstructuur van het gebouw niet in het gedrang brengen.

In deze masterproef wordt gekeken naar de hygrothermische robuustheid van CLT. Als er iets fout loopt, wat zijn de consequenties dan? We zullen hiervoor gebruik maken van simulaties.

Moisture dynamics and fungal susceptibility of poplar-CLT for green building

Aksel Ayri (hoofdpromotor Prof. Nathan Van Den Bossche)

In recent decades, the interest for building with engineered timber materials such as cross-laminated timber (CLT) has increased, especially in the framework of sustainable use of resources and the positive carbon footprint of wood materials. The specific structure of CLT panels improves the dimensional stability, bending strength and other mechanical properties, thus enabling its use as load-bearing elements in various constructions.
Especially in Europe, mainly spruce (Picea abies) is used for this purpose, while other wood species have been largely overlooked. Poplar, for example, is considered a potential species to be used in CLT as a substitute of spruce. Poplar is of interest as fast-growing tree species providing lightweight material. It is a majorly important tree species in planted forests and agroforestry worldwide.

However, since poplar in general has a low natural durability, we need to acquire sufficient knowledge on its behavior when incorporated in CLT. Within this project, we will therefore focus on moisture dynamics, which are in direct relation to the fungal susceptibility and thus decay resistance and service life of the product.
Practically, poplar CLT will be assembled using unmodified and thermally modified wood according to the existing CLT standards. For real life applications, moisture sorption and fungal susceptibility will be evaluated mimicking real-life building conditions (e.g. condensation, leakage, etc). We will evaluate the potential of installing moisture sensors in CLT as well. If of interest for the master thesis student, we will also assess the potential of state-of-the-art methodologies (e.g. X-ray CT scanning, NIR hyperspectral scanning) to visualize the sorption process and degradation progress in function of time.
The overall objective is to integrate data on the potential of poplar CLT and provide guidance on a fit-for-purpose approach for application in green building applications.

2020-2021

Het ontwikkelen van een leerpakket dendroklimatologie voor jongvolwassenen

Sven Callier

Wie heeft er als kind, tijdens een wandeling of spel in het bos, nooit eens halt gehouden bij een omgezaagde boom om zich te verwonderen over de concentrische ringen die zichtbaar en vooral ook tastbaar waren? Hoe groot was de verbazing niet toen er je verteld werd dat je aan de hand van die ringen kon afleiden hoe oud die boom was geworden… en tellen maar. Van die mogelijkheid tot verbazing willen we gebruik maken om ook jongvolwassenen op een spontane, laagdrempelige manier aan wetenschap te laten doen. De leerlingen gaan op intuïtieve wijze aan de slag met echte boomschijven, gescande boorspanen en beschikbare databases om er achter te komen wat de variatie in breedte van de boomringen veroorzaakt.

De leerlingen zullen verschillende hypotheses kunnen vormen en zullen dit moeten staven door gebruik te maken van klimatologische of andere databases die beschikbaar zijn op het wereldwijde web. Al doende leert men dat er een verband is tussen organismen en abiotische factoren, in dit geval de invloed van het klimaat (en bijgevolg de invloed van menselijke activiteiten) op de jaarlijkse groei van bomen. In de leerplannen komt het verwerven van dit inzicht sterk naar voren. Er worden reeds verschillende leerlingenproeven hieromtrent aangeboden in het leerplan. Dendrochronologie is niets nieuws onder de zon, maar maakt recent grote sprongen voorwaarts en wint aan invloed en populariteit. De schijnbare eenvoud van boomringen en de tastbaarheid van de geschiedenis, niet alleen de klimatologische geschiedenis, spreekt tot eenieders verbeelding. Blootgesteld worden aan deze tak van de wetenschap door middel van een op maat afgestemde leerlingenproef of workshop kan een blijvende indruk nalaten en effent mogelijk het pad voor een toekomstige wetenschappelijke carrière.

Celwandchemie van hout van bomen als een indicator voor het klimaat uit het verleden (i.s.m. prof. Andre Skirtach)

Pablo Vangeenderhuysen

Bomen zijn biosensoren uit het verleden. Traditioneel wordt de variatie in ringbreedte van jaar tot jaar gebruikt om aan beschikbare temperatuur- en / of neerslaggegevens te koppelen. Hoewel instrumentele gegevens pas teruggaan tot de 19e eeuw, worden bomen erg oud en kunnen hun ringen (evenals hout uit istorische constructies en archeologische vindplaatsen) worden gebruikt om het klimaat over het grootste deel van het Holoceen te reconstrueren. Niet alleen ringbreedte maar ook andere variabelen zoals Maximum Latewood Density (MXD) zijn interessant. Dit laatste is een schatting van de celwanddikte en het lumenoppervlak aan het einde van de boomring. Dit is de meest nauwkeurige proxy voor zomertemperatuur: hoe warmer de zomer / herfst, hoe meer kleine cellen worden gevormd en hoe hoger de dichtheid. Er zijn echter veel onzekerheden over de chemische samenstelling van deze celwanden en hoe ze van jaar tot jaar verschillen. In dit project onderzoekt de student de celwandchemie van geselecteerde ringen, met behulp van röntgencomputertomografie, Raman-microspectrofotometrie en mogelijk ptychografie om de macromoleculaire chemie van de celwand en de lokale dichtheid in kaart te brengen.

Niet alleen zal de uitkomst van dit project een al lang bestaande vraag in de plantenbiologie en in de houtwetenschap meer specifiek ontrafelen (is de dichtheid over een celwand constant?), Het zal ook essentiële gegevens opleveren om de variabiliteit van jaar tot jaar te zien van celwandchemie, en kan een nauwkeurigere schatting geven van de zomertemperatuur in de afgelopen honderden / duizenden jaren.

Circulair bouwen: hoe circulair zijn wandopbouwen in Vlaanderen en wat kunnen we doen om wandopbouwen meer circulair te maken? (i.s.m. prof. Marijke Steeman)

Sara Helsen

De bouwsector is verantwoordelijk voor 30-40% het afval in Vlaanderen. Duurzaam bouwen wordt steeds belangrijker in de bouwsector. Het is dan ook geen wonder dat hernieuwbare bouwmaterialen enorm winnen aan populariteit. Hout, hout gebaseerde plaatmaterialen en isolatiematerialen op basis van vlas en hennep worden steeds vaker toegepast. Deze materialen worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen en voor de productie ervan is aanzienlijk minder energie nodig dan voor standaard bouwmaterialen, zoals staal en beton. Er is ook steeds meer aandacht voor circulair bouwen. Door de omvang van de sector en het totale volume aan materialen, maakt een gezamenlijke verandering richting circulaire economie echt het verschil. Bovendien is de bouw een typische omgeving waar diverse sectoren samenwerken om tot betere resultaten te komen. Hier is dus een groot potentieel om de ketens maximaal te sluiten, zeker omdat deze keten vooral lokaal georganiseerd is.

In deze thesis zal je onderzoek doen naar een fundamenteel onderdeel van elk gebouw: de wandopbouw. Je zal nagaan hoe circulair diverse wandopbouwen zijn en uitzoeken welke stappen moeten ondernomen worden om deze meer circulair te maken. Hierbij zal je focussen op twee aspecten: de hernieuwbaarheid van de materialen en de demonteerbaarheid van de wand. Tijdens je thesis zal je deel uit maken van het Living Lab, een “experimenteerruimte” aan de UGent Sterre waar studenten, docenten, vertegenwoordigers van de Centrale Administratie en externe actoren samen actie-onderzoek uitvoeren naar duurzame en klimaatvriendelijke maatregelen.

Hoe reageren beuk en eik op een veranderend klimaat? Een nieuwe aanpak met X-stralen tomografie van potloodvormige staaltjes uit bomen (i.s.m. dr. Kristof Haneca)

Jaime Bytebier

De leeftijd van bomen kunnen we achterhalen dankzij de ringen in het hout. Deze ringen worden jaarlijks gevormd en de breedte van deze jaarringen is afhankelijk van het klimaat waarin de bomen groeien. Met andere woorden, door het opmeten van dergelijke jaarringen krijgen we inzicht in historische klimaatschommelingen die veel verder teruggaan in de tijd dan de eerste metingen door de mens (~150-200 jaar) toelaten. Daardoor kunnen we de huidige ongezien snelle klimaatveranderingen vergelijken met historische data en kunnen we nagaan welke boomsoorten zullen lijden onder de voorspelde klimaatveranderingen. Voor eik bestaan er chronologieën (jaarringreeksen) die tot 12.000 jaar teruggaan in de tijd, bekomen door jaarringreeksen van levende bomen aan te vullen met hout uit historische constructies en archeologisch hout. Echter, ringbreedtes hebben een eerder zwak signaal, en daarom moeten we kijken naar andere parameters, zoals densiteit. Deze densiteit kan dan gelinkt worden aan hout-anatomische parameters zoals vatgrootte en dikte van de vezelwand.

Om jaarringen te kunnen opmeten zonder de boom te kappen wordt een potloodvormig staaltje ("boorspaan") uit de stam gehaald met een boor. Met behulp van X-stralen CT, gelijkaardig aan de medische variant voor het bekijken van de inwendige structuur van mens en dier, kunnen deze boorspanen heel snel in 3D gescand worden zodat de gehele houtstructuur bekeken en opgemeten kan worden. Dit zorgt ervoor dat er in een korte tijd heel veel data ter beschikking komt voor klimaatwetenschappers. Aan UGent-Woodlab is een softwarepakket ontwikkeld dat gebruikt en geoptimaliseerd kan worden om het klimaat te reconstrueren op basis van vaten. Deze studie (er is een dataset beschikbaar die teruggaat tot de 18de eeuw), kan een game-changer worden om een accuratere klimaatsreconstructie voor Europa te bekomen, alsook het lot van deze boomsoorten te voorspellen in het licht van de huidige klimaatsverandering.

XYZ Cartesiaanse robot voor grote oppervlakken, zoals schijven van hout / plaatmaterialen (i.s.m. Prof. dr. ir. Francis wyffels)

Caspar De Rodder

Veel onderzoek naar hout en afgeleiden van hout hebben nood aan gedetailleerde beelden voor allerhande onderzoeksdoeleinden van kwaliteit tot klimaatverandering. Hiervoor het het noodzakelijk een over een groot oppervlak en met verschillende camera-types (zowel visueel als in het infrarood gebied). We willen daarbij verschillende camera’s aansturen (optisch, zeer nabij-infrarood en nabij-infrarood) om een multi-spectraal beeld te krijgen van het oppervlak. Gezien we hoge (bij de IR camera’s zal dat nog steeds beperkt zijn) resolutie vereisen over een groot oppervlak, zullen we moeten gebruik maken van Extended Focal Imaging (EFI) en Mosaicing om tot 1 groot beeld te komen.

2019-2020

Combatting the illegal timber trade through chemical fingerprints: the power of mathematics, mass spectrometry and near infrared spectra (i.s.m. prof. Willem Waegeman)

Bianca De Saedeleer

Illegal timber trade is still rampant and easily applicable and low cost species identification techniques are not readily available yet. Here, a relatively new method is explored that is based on the chemical fingerprint of species. Wood slivers coming from the Tervuren Wood Collection (Royal Museum for Central Africa, Tervuren, Belgium) are analysed using Direct Analysis in Real Time Time of Flight Mass Spectrometry (DART TOFMS). The result is a mass spectrum of the sample, based on the low molecular compounds present in the wood. Although the success of using DART TOFMS for timber identification of certain species has been proven, there are a lot more interesting species groups to take a closer look at. Also, the multi-variate data analysis for these type of data are challenging and constantly evolving. The student will have access to over 600 mass spectra (>30 species) to work with and an already determined pre-processing pathway built in a previous master students thesis. The student will focus on model development, based on chemometric methods and machine learning, to separate the different species based on their chemical fingerprint.

Schimmelgevoeligheid van hernieuwbare bouwmaterialen - een kijkje in het aantastingsproces (i.s.m. prof. Nathan Van Den Bossche en prof. Marijke Steeman)

Jordy Caes

Duurzaam bouwen wordt steeds belangrijker in de bouwsector. Het is dan ook geen wonder dat hernieuwbare bouwmaterialen enorm winnen aan populariteit. Er is echter weinig data en kennis beschikbaar over de schimmelgevoeligheid van hernieuwbare bouwmaterialen. In deze thesis worden een aantal innovatie hernieuwbare bouwmaterialen getest op hun gevoeligheid voor schimmelaantasting. Met behulp van X-ray CT-scanning, een state-of-the-art toestel ideaal om de interne structuur van een materiaal te bekijken, wordt het aantastingsproces opgevolgd doorheen de tijd. Op basis van de resulterende afbeeldingen hopen we meer inzicht te vergaren in welke materiaaleigenschappen nu precies een invloed hebben op de mate van schimmelaantasting.

Vochtgedrag van hernieuwbare bouwmaterialen (i.s.m. prof. Jan Baetens)

Salah Omar

Hout, hout gebaseerde plaatmaterialen en isolatiematerialen op basis van vlas en hennep worden steeds vaker toegepast. Deze materialen worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen en voor de productie ervan is aanzienlijk minder energie nodig dan voor standaard bouwmaterialen, zoals staal en beton. Een hoge initiële vochtigheidsgraad in het gebouw, bevochtiging tijdens constructie, infiltratie van regenwater of condensatie kunnen ervoor zorgen dat deze bouwmaterialen vochtig worden. Vocht kan nadelige gevolgen hebben op de structurele integriteit van het materiaal, zowel door rechtstreeks in te werken op de materiaaleigenschappen, of door een gunstige omgeving te creëren voor micro-organismen. In deze thesis wordt het vochtgedrag van een aantal hernieuwbare bouwmaterialen onderzocht. De materialen worden onderworpen aan onderdompelingstesten, Continious Moisture Measurement (CMM) en zullen in de Fungal Control Unit (FCU) geplaatst worden, om het vochtgedrag in de praktijkomgeving na te bootsen.

Op naar een duurzame toekomst, zet je in voor hernieuwbare bouwmaterialen!

Ruben De Blaere

Duurzaam bouwen wordt steeds belangrijker in de bouwsector. Het is dan ook geen wonder dat hernieuwbare bouwmaterialen enorm winnen aan populariteit. Hout, hout gebaseerde plaat- en isolatiematerialen op basis van vlas en hennep worden steeds vaker toegepast. Deze materialen worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen en voor de productie ervan is aanzienlijk minder energie nodig dan voor standaard bouwmaterialen, zoals staal en beton.

Hernieuwbare bouwmaterialen zijn vaak biodegradeerbaar, wat een nuttige eigenschap is voor het reduceren van bouwafval na afbraak van een constructie. Dit kan echter ook voor problemen zorgen wanneer deze materialen geplaatst worden in een omgeving gunstig voor schimmelaantasting. Schimmelaantasting zorgt niet enkel voor esthetische schade, maar kan ook schade toebrengen aan de structurele integriteit van een bouwcomponent. Schimmelgroei komt regelmatig voor bij vochtproblemen, meestal veroorzaakt door een hoge initiële vochtigheidsgraad in het gebouw, bevochtiging tijdens constructie, infiltratie van regenwater of condensatie. Er is echter weinig data en kennis beschikbaar over de schimmelgevoeligheid van hernieuwbare bouwmaterialen. Meer onderzoek is dus broodnodig voor een optimale toepassing, zodat de bouwsector met volle overtuiging kan inzetten op deze materialen van de toekomst. Gedurende deze thesis zal je een aantal innovatieve hernieuwbare bouwmaterialen testen op hun gevoeligheid voor schimmelaantasting. Met behulp van X-ray CT-scanning, een state-of-the-art toestel ideaal om de interne structuur van een materiaal te bekijken, zal de mate van aantasting worden opgevolgd. Op basis van de resulterende afbeeldingen hopen we meer inzicht te vergaren in welke materiaaleigenschappen nu precies een invloed hebben op de graad van schimmelaantasting.

Ontwikkeling van een online webapp voor klimaatwetenschappers: jaarringen annoteren op 3D beelden (i.s.m. Prof. Francis wyffels)

Dries Vangansbeke

2018-2019

Testen van lokale houtsoorten voor gitaarbouw (i.s.m. Centrum voor Muziekinstrumentenbouw)

Pieter Goovaerts

Veel musici geloven dat de beste klassieke en akoestische gitaren gemaakt zijn van tropisch hout. Maar deze exotische houtsoorten (bv. rozenhout, mahonie, ebbenhout enz.) worden steeds schaarser en duurder, aangezien veel van deze bossen nu worden beschermd en hun handel wordt beperkt door internationale verdragen (bv. CITES). Bovendien is het hout soms illegaal gekapt uit tropische regenwouden met ernstige gevolgen voor het milieu.

Het Leonardo Guitar Research (LGR) project is opgezet om de mogelijkheden te onderzoeken voor het bouwen van gitaren met duurzaam lokaal hout. Het project is een pan-Europees project met bijdragen van instrumentenscholen en professionele gitaarmakers in heel Europa, waaronder het Centre of Musical Instrument Building (CMB) in België.

Door middel van een uitgebreid onderzoeksprogramma heeft het LGR-project aangetoond dat lokale, duurzame Europese houtsoorten kunnen worden gebruikt om gitaren te maken die evenwaardig zijn wat betreft geluid als tropische houtgitaren. Dit is gedemonstreerd in talloze blinde testen met professionele gitaristen, muzikanten en publiek.

De hamvraag is: welke lokale houtsoorten zijn het meest vormstabiel onder spanning voor het vervaardigen van de nek van de gitaar? En hoe verhouden ze zich tot de meest gebruikte tropische houtsoorten?

Morfologische verschillen tussen herkomst van spork van verschillende breedtegraden (i.s.m. Kristine Vander Mijnsbrugge)

Lise De Clerck

In noordelijke herkomsten van Populus trichocarpa werd vastgesteld dat in de dormante vegetatieve knoppen een groter aantal bladeren aanwezig waren in vergelijking met herkomsten van deze soort die een meer zuidelijke herkomst hebben (Mc Kown et al. 2014). Dit kan erop wijzen dat de soort aangepast is aan een korter groeiseizoen en ervoor zorgt dat er in de lente snel heel wat bladeren kunnen ontplooien zodat het “vergroenen” van de kroon in de lente heel snel kan plaats vinden. Zo wordt de beperkte tijd voor groei zo productief mogelijk ingevuld.

Bij een herkomstproef (common garden) aan het INBO werd vastgesteld dat een noordelijk herkomst van spork (Frangula alnus) vroeger uitliep in het voorjaar tov een lokale herkomst (wat tegen de verwachting in was). Ook een zuidelijke herkomst liep vroeger uit (zoals verwacht).

Aan het INBO zijn momenteel potplanten aanwezig van de spork herkomstproef, die werden gestekt van een aantal moederplanten van de drie hierboven vermelde herkomsten (Scandinavisch, Vlaams en Italiaans). We hebben dus genetisch identieke planten die als herhalingen kunnen dienstdoen, en eventueel ook in verschillende groeicondities kunnen gebracht worden om plasticiteit van bepaalde kenmerken te bestuderen. Eén voorstel is alvast om naar winterknoppen te kijken via microscopische en tomografische analyses: zijn er meer bladeren aanwezig in de knoppen van de Scandinavische herkomsten tov lokale of zuidelijke herkomsten? Bijkomende onderzoeksvragen kunnen hierbij aansluiten. Bijvoorbeeld de link tussen cambiale activiteit (cambiaal meristeem) en apicale groei (apicaal meristeem) in de drie herkomsten (zie ook Perrin et al 2017).

Is leaf fall related to wood formation in deciduous tree species? (i.s.m. prof. Matteo Campioli)

Mieke Decoster

Tree phenology (timing of tree life cycle events) is key to understand wood growth and the feedback of forests to the climate. Much attention has been given to tree phenology in spring (e.g. timing of leaf bud burst, flowering) while autumn phenology has been understudied. In particular, we still do not understand what determines leaf fall timing (e.g. light, temperature, precipitation) and why it is highly variable (e.g. among years/tree individuals/species/sites). Leaf fall timing is very important as it relates to wood production, seasonal gas exchange between forest and atmosphere, nutrient cycle, forest albedo, species interactions etc.

Within this thesis the relationship between wood growth in autumn, leaf aging and leaf fall, with particular emphasis on intra-seasonal wood formation, is examined. Wood samples will be taken (in experimental young trees and in mature trees in natural stands), perform anatomical wood growth analysis and measure leaf aging. Field work will be conducted in Norway, while laboratory work will take place in Gent and/or Ljubljana (Slovenia). The subject fits within the new EU project LEAF-FALL (https://www.uantwerpen.be/nl/onderzoek-en-innovatie/onderzoek-aan-uantwerpen/onderzoeksexcellentie/erc/matteo-campioli/).

Bestrijden van de illegale houthandel via chemische vingerafdrukken: de kracht van wiskunde en massaspectrometrie (i.s.m. prof. Willem Waegeman)

Nathalie Goeders

Het correct identificeren van soorten in de houthandel is cruciaal om illegale houthandel te bestrijden. Momenteel zijn er drie prominente technieken; isotopen-analyse, houtanatomie en DNA-analyse. Deze technieken vragen echter veel tijd en zijn vaak enkel in staat om te identificeren tot op het genus-niveau. Een nieuwe techniek gebruikt ‘Direct Analysis in Real Time – Time of Flight Mass Spectrometry’ om de verhandelde soort op een snelle manier te identificeren. Een stukje hout wordt in een verhitte helium gasstroom geplaatst waarbij de moleculen in het hout geionizeerd worden. Het verkregen chemische mass-spectrum (chemische fingerprint) van het hout is uniek voor de soort en kan gebruikt worden om de soort identificeren. De student geeft toegang tot meer dan 600 mass-spectra om zich er mee vertrouwd te maken. De student zal bepalen welke voorbewerkingen op deze data nodig zijn en zal daarna een model opstellen die het mogelijk maakt de soorten te onderscheiden op basis van hun chemisch patroon. Hierbij zal de student gebruik maken van chemometrische methoden en machine learning. Specifieke clustering- en classificatie-algoritmen zullen geïmplementeerd worden.

Fungal susceptibility of bio-based building materials (i.s.m. prof. Nathan Van Den Bossche en prof. Marijke Steeman)

Vincent Broekaert en Kevin Van Vossel

Bio-based materials are gaining in importance as they play a huge role in sustainable development. Wood and wood-engineered products as well as isolation materials made from flax, hemp, etc. are increasingly used in the construction sector. These materials originate from renewable resources and are often biodegradable. This biodegradability can cause serious problems when bio-based materials are exposed to moisture and temperature conditions that are favourable for fungi. Fungi often occur in buildings when there are moisture problems, caused for example by construction errors, and lead to million euros of damage to buildings every year. Invasion by fungi can lead to aesthetical damage and to real degradation of bio-based building materials.
However, there is not much information available about the fungal susceptibility of bio-based materials. It is therefore eminent that thorough research is conducted so bio-based materials can be optimally implemented. During the course of this master thesis, data will be gathered concerning the fungal susceptibility of bio-based building materials. By making use of databases containing information about real life damage cases as well as databases containing data from laboratory and field experiments, a clear overview will be given regarding the fungal susceptibility of a variety of bio-based building materials. This will provide us with more insight into these materials and will improve their implementation in the construction sector.

2017-2018

Pith-to-bark profiles of wood characteristics to quantify wood technological properties as well as growth strategies of tropical trees

Siebe Puynen

Tropische bossen spelen een belangrijke rol als ecosysteemdienstenleverancier: koolstofopslag, grondstofvoorziening, voedselbron, en meer. Een belangrijke vraag is echter hoe de tropische bossen zullen evolueren in de toekomst, onder meer in functie van een veranderend klimaat? Het voorspellen hiervan vereist een goed begrip van groei, houtvorming en houtkwaliteit in functie van de tijd. Hiervoor worden vaak destructieve bemonsteringen uitgevoerd, maar boorkernen bieden een groot potentieel om op een snelle manier verschillende karakteristieken van een houtsoort in kaart te brengen.

Dit thesisproject draagt bij tot tot een beter begrip van groei en houtkwaliteit van een aantal Zuid-Amerikaanse houtsoorten en dat aan de hand van boorkernen. Door het opmeten van houtkenmerken zoals groeiringbreedte, vatoppervlakte, en andere, kan niet alleen groei en groeistrategie worden ingeschat, maar kunnen er eveneens belangrijke houttechnologische eigenschappen aan gekoppeld worden, zoals densiteit en dimensionele stabiliteit. Op die manier worden boorkernen niet alleen gevaloriseerd als archieven van groei, maar ontsluiten ze ook belangrijke informatie betreffende houtkwaliteit.

Effects of Vegetation Management on Wood Properties and Plant Water Relations of Four Conifer Species in the Pacific Northwest of the USA (i.s.m. prof. Carlos A. Gonzalez-Benecke)

Joyce Aernouts

The forests of the Pacific Northwest are highly productive, but competition from vegetation can reduce tree survival and negatively impact the growth of planted Douglas-fir (Pseudotsuga menziessi (Mirbel) Franco), as well as other Pacific Northwest conifer species (Chen, 2004). Treatments for managing forest vegetation are widely used all over the world. One of the most common tools for reducing vegetative competition are herbicides. It has been shown that intensive silviculture can be applied at any time during the rotation, but the effects on conifer growth are greatest when the treatments occurred during the establishment state after harvest or natural disturbances (Lautenschlager & Sullivan, 2002). Wagner & Robinson (2006) said that it is crucial to know the best timing and minimum duration of vegetation control to achieve maximum yields, better known as the critical period (CP).

The Vegetation Management Research Cooperative is a group of private companies, public land management agencies, and scientists from Oregon State University that study forest regeneration. The Critical Period Threshold (CPT) study series deals with vegetation management specifically and was established with 4 goals:

1. to analyse the effects of continuous vegetation management treatments (weed control) on stand productivity and vegetation community dynamics.

2. to determine the number of years of vegetation control required to maximize seedling growth.

3. to determine the level of growth loss that could result from delaying vegetation control for one or two years.

4. to compare the response of different crop-tree species to vegetation management treatments.

Charcoal as an archive of Central African forest history

Andreas Popelier

Tropical forests play a major role in the changing Earth system. They acted as net carbon sinks over the last four decades. However, a key question is how long the tropical forest carbon sinks will persist in the future? Predicting the fate of the sink depends upon understanding the complex relation between forest dynamics and candidate drivers. To do so, scientists have used (1) short-term ecological data spanning only the last few decades, but also (2) paleoecological records providing longer-term perspectives.

This thesis research project will contribute to reconstructing Holocene African forest dynamics. The best archives of vegetation history are undoubtedly fossil plant remains, with pollen as a well-known example. However, lakes with stratified sediment layers are absent in large parts of central Africa, which limits the use of pollen analysis. We therefore focus on a complementary archive. Charcoal is inert and can be found in any soil type as a “witness” of forest fire. Wood-anatomical features are preserved during charcoalification, enabling taxonomic identification using standardized criteria (IAWA), transparent protocols and thin sections of reference wood samples (Xylarium of the Royal Museum for Central Africa, Tervuren).

During this project, the candidate will get a chance to collect charcoal samples from central D.R.Congo. These fragments will be radiocarbon dated (14C), described anatomically and identified using different imaging techniques. Radiocarbon dates and identifications will provide insight in past forest structure and evolution and the results will be compared with those from other palaeo-proxies.

Deep learning toegepast op CT-scans van boorkernen van bomen om ringgrenzen te annoteren (i.s.m. prof. Francis wyffels)

Wout Sartrys

Tropische bossen beslaan 7 tot 10 % van de totale bosoppervlakte maar omvatten 40 tot 50 % van de koolstof in vegetatie (Lewis et al. 2009), en zorgen op die manier voor een belangrijke koolstofopslag (Pan et al. 2011) maar zijn eveneens van uitzonderlijk belang voor een waaier aan ecosysteemdiensten met maatschappelijk belang. De druk op tropische bossen is echter enorm en het is dus belangrijk om kennis te vergaren over het gedrag van tropische bomen en hun respons op klimaatverandering. Bomen archiveren het klimaat in hun groeiringen en kunnen daarom beschouwd worden als natuurlijke archieven. De klassieke aanpak, het opmeten van ringbreedtes en deze gebruiken als proxy voor klimaat, is moeilijker in de tropen dan in de gematigde streken. Om die reden wordt gezocht naar andere mogelijke proxies, en densiteit is er mogelijks één van. Met dat doel voor ogen worden boorkernen gescand met X-stralen tomografie en geconverteerd naar densiteitsprofielen. In dit onderzoek wordt nagegaan of het annoteren van de jaarringgrenzen en het extraheren van de densiteitsinformatie kan gebeuren m.b.v. deep learning. Er wordt zowel gewerkt op boorkernen van bomen uit gematigde en tropische streken.

The knowledge gap that might not be one: forgotten climate data from the Luki and Yangambi forestry stations (Democratic Republic of the Congo) (i.s.m. dr. Koen Hufkens)

Innocent Banzi Ngulu-Kulu

During the 1930’s-1960, the Yangambi Research Institute and the Luki Forestry station were renowned research facilities that are now protected biosphere reserves and important pools of biodiversity and carbon. After decolonisation in 1960, unfortunately, unpublished historical scientific data have been scattered. Recently, an inventory has been made of all the material available in Belgium concerning forestry, botanical and ecological experiments (Coppieters 2013). All this data is archived in the State Archives of Belgium. In collaboration with the INERA (Institut National pour l'Etude et la Recherche Agronomiques) institute in the Democratic Republic of the Congo and the Royal Museum of Central Africa, we search for valorisation of these data within the recently started COBECORE project (www.cobecore.org). For decades, this information has been unavailable for the scientific community, but is still underexplored. The goal is to search for valuable climate data and to explore documents in the archive that have not been profoundly viewed for 60 years. Modern data analysis after digitisation is vital to initiate new specialised international research using these climate datasets.

Analysis of the influence of physical and anatomical features in drying of tropical hardwood species

Rachel Saman

2016-2017

Profiles of wood density and conducting tissue as functional traits of Entandrophragma spp. from the Central African rainforest

Maarten Devriendt

Functional traits in wood can help explain the responses of trees to human induced stress, which are increasingly important in the light of climate change and the raising human population. Therefore, research is done in the Democratic Republic of Congo in one of the largest tropical rainforest of the world. The focus of the study are profiles of wood density and conducting tissue to obtain ecological information about the investigated species of Entandrophragma during ontogeny. Wood density profiles from pith to bark did not show particular increasing- or decreasing trends, although differences between species and between sites could be noticed. In Luki, the average wood density is found to be higher than in Yangambi, except for E. angolense. Clearly, the size of conduits elements increase with an increase of total tree height, both in Yangambi and Luki. By using profiles of conduit elements from pith to bark, a power function could be fitted between the size of the conduit elements and cambial age (as approximation of the number of growth rings). Therefore, xylem tapering for E. angolense is confirmed. Further, the concept of predicting height by the size of conduit elements is illustrated. Different wood anatomical traits could be linked with each other. From pith to bark, an increase in size of conduit elements is accompanied with a decrease in the number of vessels compensating in a fluctuating but rather equal conduit area, which can be linked with the almost constant average wood density.

Herstellen gemengde bossen sneller na droogtestress? (i.s.m. prof. Kris Verheyen & dr. Margot Vanhellemont)

Laura Massart

Bosbeheerders worden gestimuleerd om homogene bossen om te vormen naar gemengde, structuurrijke bossen. Om deze ‘nieuwe’ bossen goed te kunnen beheren, hebben beheerders echter nog nood aan informatie over en inzicht in het functioneren van gemengde bossen. In deze thesis onderzoek je hoe de groei van eik of den reageert op droge jaren, in relatie met de diversiteit van zijn buurbomen. Is de veerkracht/weerstand tegen droogtestress hoger als de eik/den omringd wordt door meer soorten? Je neemt groeiringstalen bij eik en/of den in bosreservaten in Nederland en/of Vlaanderen en identificeert droge jaren met behulp van lokale klimaatgegevens. Vervolgens meet je de groeiringen: de groeiringbreedte (Lintab) en verschillen in houtdensiteit (X-ray tomografie). Deze groeiringkenmerken gebruik je om de groei voor, tijdens en na de droge jaren met elkaar te vergelijken.

2015-2016

Innovatieve veenvervangers met ziekteonderdrukkende eigenschappen voor de productie van duurzame substraten op basis van lokale plantenvezels: proof of concept

Miet Poppe

Simulating the behaviour of historical valuable timber structures - A case study on wooden mills (i.s.m. prof. Wim Van Paepegem)

Sebastian Ablorh

There is a current code of practice to maintain as much as historical valuable timber as possible whilst ensuring both human safety as well as structural integrity. A wooden post mill – constructed using Quercus robur and/or Quercus petraea wood - is an example of a structure that should remain safe and functional with minimal loss of valuable material.
This study focuses on creating a computational tool to model deterioration in the structure of a post mill and assess the replacement of elements, thus preventing unnecessary loss of valuable timber. The post is determined to be the critical structural element, both due to its structural and financial importance. The zone at the saddle experiences high stresses and failure is likely to occur here.
Deterioration was modelled in the outer ring of a basic model, created for the post. The width of the degraded ring and the degree of residual strength were investigated. The stability was investigated for a mill both in and out of service, and for both average and Eurocode strength values. All cases were able to tolerate a certain amount of deterioration. The Abaqus model proved to be useful, provided that adequate input is given.

**Climate response of Terminalia superba from the Mayumbe forest (Democratic Republic of the Congo): intra-annual stable isotope analysis in tree rings (i.s.m. prof. Pascal Boeckx)**

Mirvia Angela Rocha Vargas

Dendrochronology is applied to assess the response of trees in a changing environment. For tropical dendrochronology, the ring formation is predominantly caused by seasonal variation of rainfall especially in Central Africa, remains understudied in this context, based on the ring formation caused by the seasonal variation of rainfall. The study of

δ13C and δ18O from cellulose of tree rings are an important part of dendrochronology studies because they contain continuous historical records of its variation over the years due to physiological processes affected by weather conditions. With the δ13C and δ18O composition, it could be possible to get an idea of the balance between stomatal conductance, photosynthetic rate, source water and CO2 uptake due to the variation of weather conditions, such as rainfall and temperature.

Stable isotopes composition (δ13C and δ18O) of the intra-annual cellulose sections extracted from the tree rings (2013-2014 and 2014-2015) was analyzed for three Terminalia superba trees (Tree A, B and C) from different sites in the Luki reserve, Mayombe, Democratic Republic of the Congo. This thesis is an exploratory study to perceive a possible climate and/or physiological response to changes in weather conditions.

2014-2015

Intra-annual wood formation in tropical forests: case-study in the Mayombe forest, west of the Democratic Republic of Congo

Selwin Maginet

Intra-annual wood formation has hardly been studied in tropical regions. In the Reserve of Luki (Mayombe forest), selected trees were marked monthly (cambial pinning method) during one year. Moreover, some trees were equipped with dendrometers. The purpose of this work is to study detailed tree growth, and the impact of the climate on wood formation, through a combination of wood anatomy, 3D X-ray tomography and Near infrared (NIR) imaging.

To burn or not to burn: transition from savannah to forest in the 'mis en défens' in Manozonzi (Bas - Congo province in the Democratic Republic of Congo)

Victor Deklerck

The regular burning of forests and savannahs is a tradition in most of the African countries. In the province Bas Congo in the Democratic Republic of Congo this practice was stopped in 2005 over 88 ha. This changing landscape is quantified through measurements in permanent sample plots, wood samples and tree-ring analyses. The influence on forest structure and the stocking of carbon is also evaluated and these data will be used for the ongoing REDD+ - readiness project.
This study is a collaboration between Woodlab, WWF Belgium, WWF DRC, RMCA, INERA and ERAIFT.

2013-2014

Evaluation of population dynamics based on growth ring analyzes of trees from the Guyana Basin

Daan Temmerman

Sustainable forest management in the tropics is sometimes hampered by limited understanding of the precise growth patterns of the trees. In the temperate and boreal areas, tree ring analyzes based on drill cores are useful to understand the population dynamics. The question is whether this analog growth ring analysis is possible (at all) for several tree species from the tropical forest? The study is focused on a selection of tree species occurring in the Guyana basin. Its aim is to determine whether annual ring patterns, driven by seasonal influences, allow to determine the age of trees accurately, therefore permitting this analog sampling technique to be used as an aid for sustainable forest management in the Guyana basin. The study also considers whether it can be a way to identify climatic changes.

Natural durability and sawing efficiency for a few specific valuable timber species growing in the Guyana Basin, and the possible influence on felling age

Pepijn 't Hooft

Wood samples will be tested on their durability against wood-destroying fungi using biological tests. These wood samples are selected from pith to bark taken from stem discs collected in Surinam. This allows examining the variability in durability. Correlation between durability, color and age will also be part of this work.

2011-2012

Calorific and structural characterization of tropical timber species

Tom De Mil

The objective of this dissertation is the energetic valorization of tropical wood residues (sawdust, sapwood, etc.) resulting from sawmill activities like in Surinam. Density measurements, chemical analysis and calorific determination techniques are being used to investigate relations between extractives, calorific value and density. Moreover, the use of more advanced methods like Near Infrared Imaging and X-ray computed tomography will reveal structural traits of these species.

Non-destructive testing for bio-energetic characterization of native woody biomass

Hans Van Lommel

Due to a rising energy demand and declining supply of fossil fuels the interest in biomass increased in recent decades. Woody biomass can help in order to meet the rising energy need and to reduce the concentration of CO₂ in the atmosphere. In this thesis state-of-the-art, non-destructive methods are used for biomass characterization of different provenances. What are the differences between different clones of short rotation coppice; is this similar for poplars from agroforestry; is the energetic content of sessile oak coppice larger than that of pedunculate oak; and how can tension wood influence the energetic content?