When Natali van Zijl began her journey at Stellenbosch University (SU) in 2015, she couldn’t have predicted that her path in chemical engineering would eventually lead her to study the human brain at the University of Oxford. Today, she stands as a compelling example of how a strong foundation in chemical engineering can unlock diverse and unexpected opportunities – from mining operations to biomedical research.
Natali initially enrolled in Civil Engineering but soon found herself missing the natural sciences. At one point, she even considered switching to a BSc in Human Life Sciences. However, after conversations with family, friends, and a particularly pivotal one with Prof Hansie Knoetze – now Emeritus Professor in the Department of Chemical Engineering at SU – who described chemical engineering as a bridge between engineering and the natural sciences, she realised she had found her fit. “It was exactly what I had been looking for,” she recalls.
She completed her BEng in Chemical Engineering at Stellenbosch from 2015 to 2018, gravitating towards subjects like modelling and optimisation. This interest led her to a master’s degree with SU’s Machine Learning group from 2019 to 2020. Her research focused on improving the interpretability of causality maps – tools that help trace faults in mineral processing plants by showing cause-effect relationships between variables such as flow rate or tank level. While she initially wasn’t particularly drawn to the mining industry, she came to appreciate its broader significance. “I came to appreciate that the technological advancements I admire, rely on the extraction of precious metals, that entire communities depend on the jobs created by the mining sector, and that there are researchers who are actively working to make the industry more sustainable.”
In 2020, Natali was awarded the prestigious Rhodes Scholarship and took the opportunity to pursue a long-held interest in human physiology by transitioning into biomedical engineering. “Transitioning into biomedical engineering was not something I had originally planned, but I knew that it was the right step for me,” she reflects. “It allowed me to continue using an engineering mindset while applying my research to human physiology. I now had the chance to contribute to the meaningful goal of improving patient care and public health.” At the University of Oxford, she began a PhD in computational modelling of blood flow regulation in the human brain, submitting her thesis in March 2025. Her work aimed to shed light on the body’s built-in mechanisms that regulate blood flow to the brain – systems that are vital for brain function but become impaired in conditions like stroke or dementia. By disentangling the magnitudes and timings of these regulatory responses under different physiological conditions, her research contributes to the development of more targeted treatments in the future.
Though mineral processing and biomedical research may seem worlds apart, Natali sees them as different applications of the same fundamental tools: mathematical modelling and signal processing. Her undergraduate studies had already equipped her with knowledge of fluid dynamics and control theory – concepts that proved essential when studying cerebral blood flow. While the shift between fields was demanding, it was also deeply rewarding. “There were many unfamiliar terms,” she remembers, “but I was reassured when I could still recognise the structure of the graphs and the logic of the equations, even though the symbols and labels were new.”
Beyond the academic challenge, the interdisciplinary nature of biomedical engineering became one of the most enriching aspects of her PhD. Working with supervisors from different scientific backgrounds – including physicists – often meant drawing diagrams to bridge conceptual gaps and ensure mutual understanding. Through this, she developed not only technical insight but also the ability to communicate across disciplines, a skill increasingly valuable in modern research.
Her motivation runs deeper than intellectual curiosity. Having witnessed the effects of stroke and dementia in her own family, Natali is driven by the desire to make a meaningful impact on healthcare. She recently explored blood flow regulation in postpartum women, a project that sparked a growing interest in women’s health research. Emerging findings, such as anatomical brain changes lasting up to two years after childbirth, suggest there is much still to uncover – and she’s excited to be part of that exploration.
Natali is also passionate about expanding how people perceive biomedical engineering. She points out that the field is often misunderstood as being limited to biomechanics or prosthetic development. “It’s not all about developing artificial hip replacements or advanced prosthetics!” she says. “In reality, biomedical engineering is a growing field, encompassing things like developing sensors, diagnostic tests, and modelling physiological systems.” Her own experience reflects the field’s diversity and potential – and she believes chemical engineers are well-positioned to contribute. Despite the dominance of mechanical and electrical engineering backgrounds in biomedical research, Natali sees the chemical engineering skillset as equally valuable. The problem-solving mindset, coupled with a broad grounding in chemistry, thermodynamics, and systems thinking, makes for a powerful foundation.
When she first switched to chemical engineering, she imagined a future working at a company like Sasol or in the financial sector. What she didn’t expect was that it would serve as a stepping stone to a career in physiology-based computational modelling. Her advice to students curious about engineering but drawn to areas like data science or healthcare is simple: don’t box yourself in. “A degree in chemical engineering proves to the world, and certainly more importantly, to yourself that you are a capable problem solver,” she says. “There’s no point in hiding the truth, I did spend a lot of time learning about processing plants, especially how to prevent explosions in them! But, at the same time, I was gaining a strong basis in subjects like applied maths, chemistry, thermodynamics, fluid dynamics, and control theory.”
Today, Natali continues her academic journey as a postdoctoral fellow at King’s College London, now modelling blood flow in the heart instead of the brain. Her current work focuses on developing disease-specific virtual populations as part of cardiovascular research. Looking ahead, she hopes to remain in academia, drawn to research, teaching, and mentoring.
Natali van Zijl’s story is a powerful reminder of the flexibility and reach of a chemical engineering degree. For students at the start of their own journeys, her experience offers both inspiration and encouragement – showing how one decision to bridge the gap between engineering and natural science can open doors to opportunities across disciplines, continents, and even inside the human body.
Alumnireeks met Natali van Zijl:
Van prosesaanlegte tot die menslike brein – Die potensiaal van ’n graad in Chemiese Ingenieurswese
Toe Natali van Zijl in 2015 haar studieloopbaan aan die Universiteit Stellenbosch (US) begin het, sou sy nooit kon voorsien dat haar opleiding in chemiese ingenieurswese haar uiteindelik sou bring by gevorderde navorsing oor die menslike brein aan die Universiteit van Oxford nie. Vandag dien sy as ’n oortuigende voorbeeld van hoe ’n sterk grondslag in chemiese ingenieurswese uiteenlopende en onverwagte moontlikhede kan ontsluit – van mynbou tot biomediese navorsing.
Natali het aanvanklik vir Siviele Ingenieurswese ingeskryf, maar het gou agtergekom dat sy die natuurwetenskappe mis. In ’n stadium het sy selfs oorweeg om oor te skakel na ’n BSc-graad in Menslike Lewenswetenskappe. Dit was eers ná gesprekke met familie en vriende – en veral ’n bepalende gesprek met prof. Hansie Knoetze – nou Emeritusprofessor in die Departement Chemiese Ingenieurswese aan die US – dat sy besef het chemiese ingenieurswese is die regte rigting vir haar. Prof. Knoetze het chemiese ingenieurswese beskryf as ’n brug tussen ingenieurswese en die natuurwetenskappe. “Dit was presies waarna ek gesoek het,” onthou sy.
Sy het haar BIng-graad in Chemiese Ingenieurswese tussen 2015 en 2018 aan die US voltooi, en het veral belangstelling getoon in vakke soos modellering en optimering. Uit hierdie belangstelling het ’n meestersgraad voortgevloei, wat sy tussen 2019 en 2020 in die gebied van masjienleer aan die US voltooi het. In haar navorsing het sy gefokus op die verbetering van die interpreteerbaarheid van oorsaakkaarte – instrumente wat help om foute in minerale-verwerkingsaanlegte op te spoor deur oorsaak-en-gevolg-verhoudings tussen veranderlikes soos vloeitempo en tenkvlakke visueel voor te stel. Hoewel sy aanvanklik nie spesifiek in die mynboubedryf belanggestel het nie, het sy later die breër betekenis daarvan begin waardeer. “Ek het besef dat die tegnologiese vooruitgang wat ek bewonder, gebou is op die onttrekking van edelmetale, dat hele gemeenskappe afhanklik is van die werksgeleenthede wat mynbou bied, en dat daar navorsers is wat hard werk om die bedryf volhoubaar te maak.”
In 2020 het Natali die gesogte Rhodes-beurs ontvang, wat haar die kans gebied het om haar lang gekoesterde belangstelling in menslike fisiologie te volg deur oor te skakel na biomediese ingenieurswese. “Om hierdie skuif te maak, was nie deel van my oorspronklike plan nie, maar ek het geweet dit was die regte stap vir my,” vertel sy. “Dit het my in staat gestel om steeds soos ’n ingenieur te dink, maar my navorsing toe te pas op menslike fisiologie. Ek het nou die geleentheid gehad om by te dra tot die groter doelwit om pasiëntsorg en openbare gesondheid te verbeter.” Aan die Universiteit van Oxford het sy ’n PhD voltooi in die rekenaarmodellering van hoe bloedsomloop in die menslike brein gereguleer word, en haar proefskrif in Maart 2025 ingedien. Haar werk het gefokus op die liggaam se ingeboude meganismes wat bloedvloei in die brein reguleer – noodsaaklike stelsels vir breinfunksie wat dikwels ontwrig word tydens toestande soos beroertes of demensie. Deur die omvang en tydsverloop van hierdie reguleringsreaksies onder verskillende fisiologiese toestande te ontleed, dra haar navorsing by tot die ontwikkeling van meer geteikende behandelings in die toekoms.
Al lyk minerale verwerking en biomediese navorsing op die oog af soos twee wêrelde wat niks met mekaar te doen het nie, sien Natali dit as uiteenlopende toepassings van dieselfde fundamentele vaardighede: wiskundige modellering en seinverwerking. Haar voorgraadse studies het haar reeds toegerus met kennis van vloeistofdinamika en beheerteorie – kernbegrippe wat van groot waarde was toe sy die brein se bloedsomloop begin ondersoek het. Die skuif tussen die vakgebiede was uitdagend, maar ook diep bevredigend. “Daar was baie onbekende terme,” onthou sy, “maar dit het my gerusgestel dat ek steeds die struktuur van die grafieke en die logika van die vergelykings kon herken – selfs al was die simbole en byskrifte nuut.”
Benewens die akademiese uitdaging, het die interdissiplinêre aard van biomediese ingenieurswese een van die mees verrykende aspekte van haar PhD geword. Deur saam te werk met studieleiers uit uiteenlopende wetenskaplike agtergronde – insluitend fisici – moes sy dikwels diagramme gebruik om konsepte visueel toe te lig en sodoende wedersydse begrip te fasiliteer. Op dié manier het sy nie net haar tegniese insig verdiep nie, maar ook die vermoë ontwikkel om tussen dissiplines te kommunikeer – ’n vaardigheid wat toenemend van waarde is in die moderne navorsingswêreld.
Haar dryfveer gaan egter dieper as net intellektuele nuuskierigheid. Nádat sy die uitwerking van beroertes en demensie in haar eie familie gesien het, is Natali gemotiveer deur die begeerte om ’n betekenisvolle verskil in gesondheidsorg te maak. Haar onlangse ondersoek na bloedsomloopregulering by vroue ná bevalling het ’n groeiende belangstelling in vrouegesondheidnavorsing aangevuur. Nuwe bevindings, soos dat anatomiese veranderinge in die brein tot twee jaar ná geboorte kan voortduur, toon dat daar steeds veel te ontdek is – en sy is opgewonde om deel te wees van hierdie ontdekkingsreis.
Natali is ook passievol daaroor om mense se begrip van biomediese ingenieurswese te verbreed. Volgens haar word die veld dikwels verkeerdelik vereenselwig met slegs biomeganika of prostetiese ontwikkeling. “Dis glad nie net kunsheupe en slim prostetika nie!” sê sy. “Biomediese ingenieurswese is ’n vinnig ontwikkelende veld wat onder meer fokus op sensors, diagnostiese toetse en die modellering van prosesse in die liggaam.” Haar eie ervaring getuig van die diversiteit en potensiaal van die veld – en sy glo dat chemiese ingenieurs uitstekend toegerus is om ’n betekenisvolle bydrae te lewer. Al word biomediese navorsing dikwels oorheers deur meganiese en elektriese ingenieurs, is Natali oortuig dat die vaardighede van chemiese ingenieurs ewe waardevol is. Die probleemoplossingsdenke, saam met ’n deeglike grondslag in chemie, termodinamika en sisteemdenke, vorm ’n kragtige basis vir werk in hierdie interdissiplinêre domein.
Toe sy aanvanklik oorgeskakel het na chemiese ingenieurswese, het sy haar ’n toekoms by ’n maatskappy soos Sasol of in die finansiële sektor voorgestel. Wat sy egter nie verwag het nie, was dat dit ’n belangrike skakel sou wees na ’n loopbaan in fisiologie-gebaseerde rekenaarmodellering. Haar raad aan studente wat nuuskierig is oor ingenieurswese, maar wat ook ʼn belangstelling het in datawetenskap of gesondheidsorg, is eenvoudig: moenie jouself beperk nie. “’n Graad in chemiese ingenieurswese bewys aan die wêreld – en nog belangriker, aan jouself – dat jy ’n bekwame probleemoplosser is,” sê sy. “Dit help nie om doekies om te draai nie – ek moes baie leer van prosesaanlegte, en veral hoe om ontploffings in hulle te voorkom! Maar, terselfdertyd, het ek ’n stewige grondslag opgebou in vakke soos toegepaste wiskunde, chemie, termodinamika, vloeistofdinamika en beheerteorie.”
Vandag sit Natali haar akademiese reis voort as nadoktorale genoot aan King’s College Londen, waar sy nou die bloedsomloop in die hart modelleer eerder as in die brein. Haar navorsing fokus tans op die ontwikkeling van siekte-spesifieke virtuele populasies in die veld van kardiovaskulêre studies. Vir die toekoms hoop sy om in die akademie te bly, aangesien sy sterk aangetrokke is tot navorsing, onderrig en mentorskap.
Natali van Zijl se verhaal is ’n kragtige bewys van die veelsydigheid en wye toepassing van ’n graad in chemiese ingenieurswese. Vir studente wat aan die begin van hul loopbaan staan, bied haar ervaring inspirasie én aanmoediging – en wys hoe die besluit om ’n brug te bou tussen ingenieurswese en natuurwetenskap nuwe deure kan oopmaak oor dissiplines en kontinente heen, en selfs diep binne die menslike liggaam.
