University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Development of high titre soluble expression systems for recombinant protein expression in Escherichia coli via the application of solubility tags and the utilisation of phage derived 5' UTR expression enhancers
No full textEscherichia coli ist ein weit verbreiteter Wirt in der biopharmazeutischen Produktion, der für sein schnelles Wachstum und seine kostengünstige Proteinexpression bekannt ist. Bei der Produktion komplexer rekombinanter Proteine bestehen jedoch nach wie vor Herausforderungen aufgrund möglicher Aggregation, Fehlfaltung oder niedriger Titer des rekombinanten Proteins. Während Prozessoptimierung und die Auswahl des Expressionssystems begrenzt dazu beitragen können, diese Herausforderungen zu bewältigen, hat die Anwendung von Fusions-Tags in letzter Zeit an Popularität gewonnen, um eine lösliche Expression mit hohen Titern und eine effiziente Aufreinigung zu ermöglichen.In dieser Arbeit wird der CASPON™-Tag vorgestellt, ein neuartiger kombinatorischer Fusionspartner, mit dem diese Herausforderungen bewältigt werden können. Der CASPON™-Tag ermöglicht hohe Titer, ist mit Affinitätschromatographie kompatibel und ermöglicht eine effiziente Abspaltung des Tags bei gleichzeitiger Minimierung stöchiometrischer Produktverluste aufgrund seiner geringen Größe. Er wurde mit einer Reihe von biopharmazeutisch relevanten Proteinen getestet und erwies sich als universell einsetzbar.Darüber hinaus werden in dieser Arbeit die Auswirkungen der Sequenz der 5'-untranslatierten Region und der mRNA-Sekundärstruktur des 5'-Endes der kodierenden Sequenz des CASPON™-Tags untersucht, wobei signifikante Einflüsse auf die rekombinante Proteinbildung festgestellt wurden. Insbesondre wurde eine modifizierte CASPON™-Tag-Nukleotidsequenz generiert, die aus einer Mischung aus seltenen und nicht seltenen Codons besteht, und die Sekundärstruktur in der Translationsinitiationsregion reduziert, was die rekombinante Proteinbildung erhöht.Diese Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zur Fusionsproteintechnologie, da sie den CASPON™-Tag vorstellt und Einblicke in die Auswirkungen von Codon Wahl und mRNA-Sekundärstruktur am 5‘ Ende der kodierenden Sequenz auf die rekombinante Proteinexpression gewährt.submitted by Christoph KöpplDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher Zusammenfassun
The role of LEADER as support of social innovation in forest-related case studies in rural areas in Austria, Germany, Finland, and Spain
No full textSoziale Innovationen (SI) beziehen sich auf neue Formen der Interaktion zwischen ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Bereichen, um durch verstärkte Zusammenarbeit und Bottom-up-Initiativen gemeinsame Probleme zu lösen und Ziele zu erreichen. Dieser Ansatz birgt ein erhebliches Potenzial für die Entwicklung ländlicher Gebiete und kann Abwanderung umkehren, die Wettbewerbsfähigkeit steigern und Arbeitsplätze sowie Dienstleistungen sichern. Dennoch besteht eine Wissenslücke hinsichtlich der Rolle von SI, insbesondere in ländlichen Gebieten und im Forstsektor. Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial der EU-Politiken – LEADER/CLLD – zur Unterstützung von SI im ländlichen Kontext zu analysieren, mit Fokus auf forstwirtschaftliche Projekte. Die Forschung untersucht Fallstudien aus Österreich, Deutschland, Finnland und Spanien, die sich auf forstwirtschaftsbezogene Projekte (Naturschutz, Umweltschutz, Biodiversität usw.) konzentrieren. Durch Literaturrecherche, Daten des Europäischen Netzwerks für ländliche Entwicklung sowie Umfragen und Interviews bewertet diese Studie, wie LEADER/CLLD-Politiken SI unterstützen, welche Interaktionen zwischen Akteuren stattfinden und welche Erfolgsfaktoren sowie Herausforderungen existieren. Die Ergebnisse zeigen, dass LEADER eine entscheidende Rolle bei der Förderung von SI spielt, indem sie die Zusammenarbeit fördern, Ressourcen mobilisieren und flexible Rahmenbedingungen bieten, die lokale Bedürfnisse berücksichtigen. Schlüsselfaktoren für den Erfolg sind starke Gemeinschaftsbeteiligung, wirksame politische Unterstützung und der Mehrwert durch Netzwerke und Wissensaustausch. Diese Studie soll Politikern und Entscheidungsträgern Einblicke und Empfehlungen zur Förderung sozialer Innovationen in ländlichen Gebieten geben. Letztlich unterstreicht die Forschung die Rolle des LEADER/CLLD-Programms in der Förderung von SI, der Unterstützung nachhaltiger ländlicher Wirtschaften und der Schaffung widerstandsfähiger Gemeinschaften.Social innovation (SI) refers to new forms of interaction between environmental, economic, and social realms in order to solve shared problems and achieve common goals through strengthened collaboration and bottom-up initiatives. This approach has significant potential for the development of rural areas and can contribute to reverting abandonment, increasing competitiveness, and securing jobs and services. However, there is a gap in understanding the role of SI, particularly in rural areas, including the forestry sector. The aim of this study is to analyse the potential of European Union Policies—specifically LEADER/CLLD—to support SI in rural contexts, with a focus on forestry-related projects. The research examines case studies from Austria, Germany, Finland, and Spain, focusing on forestry-related (nature conservation, environmental protection, biodiversity, etc.) projects. Using a literature review and data gathered from the European Network for Rural Development, combined with surveys and interviews, this study evaluates how LEADER/CLLD policies support SI, the interactions among stakeholders, and the success factors and challenges of these initiatives. The findings reveal that LEADER policies play a crucial role in facilitating SI by fostering stakeholder collaboration, mobilizing resources, and providing flexible frameworks to address local needs. Key factors for success include strong community involvement, effective policy support, and the creation of added value through networking and knowledge sharing. It is hoped that this study will provide policymakers, decision-makers, and stakeholders with valuable insights and actionable recommendations to enhance and support Social Innovation in rural areas. Ultimately, this research underscores the crucial role of the LEADER/CLLD program in fostering SI, promoting sustainable rural economies, and creating resilient communities.submitted by Yanisse Basauri TorresMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Characterization and engineering of dye-decolorizing peroxidases and a pyranose oxidase from Kitasatospora aureofaciens
No full textLignin ist ein aromatisches Heteropolymer, das sich nur schwer abbauen lässt und als mögliche erneuerbare Quelle für aromatische Chemikalien gilt. In den letzten Jahren wurde der Charakterisierung und Anwendung bakterieller Systeme zur Ligninverwertung mehr Aufmerksamkeit geschenkt. In dieser Arbeit werden drei neue farbstoffentfärbende Peroxidase (DyP)-Enzyme aus dem Gram-positiven Bakterium Kitasatospora aureofaciens vorgestellt. Es wird angenommen, dass DyPs eine Rolle bei der Ligninverwertung in Bakterien spielen. Die drei Enzyme mit den Namen KaDyP1, KaDyP2 und KaDyP3 wurden biochemisch charakterisiert und ähnliche Eigenschaften wie die bereits bekannten bakteriellen DyPs wurden festgestellt. Es wurde gezeigt, dass KaDyP1 in vitro einen Redoxzyklus mit KaPOx, einer Pyranose-Oxidase aus denselben Bakterien, durchführen kann. Mit Hilfe von Molekulardynamiksimulationen (MD) haben wir die Enzyme auch strukturell charakterisiert. KaDyP2 verwendet, im Vergleich zu anderen DyPs, höchstwahrscheinlich alternative Langstrecken-Elektronenkanalisierungsansätze. Wir untersuchten auch das Verhalten von KaDyP1 in Gegenwart von 2,6-Dimethoxyphenol-Molekülen. Mithilfe der Mutagenese zur Ortssättigung haben wir einen konservierten Glutamatrest in Loop 2 von DyPs des A-Typs ins Visier genommen. Wir haben dabei Varianten mit erhöhter Aktivität aber verringerter Stabilität gefunden. Auf der Grundlage unserer experimentellen Ergebnisse und Simulationen schlagen wir vor, dass dieses Glutamat als pH-Schalter fungieren könnte. Schließlich wurde festgestellt, dass KaPOx, ein von Natur aus dimeres Enzym, monomerisiert werden kann, was durch eine geänderte Hydrophobizität der Enzymoberfläche erklärt wurde. KaPOx bevorzugt Glukose aufgrund der korrekten Ausrichtung der glukosebindenden Reste, während seine monomeren Varianten mit Glykosiden reagieren können, wahrscheinlich weil die Glykosidbindung in dimeres KaPOx sterisch behindert wird.Lignin is an aromatic heteropolymer recalcitrant to degradation, that is considered a possible renewable source of aromatic chemicals. In recent years more attention has been given to characterizing and applying bacterial systems for lignin utilization. In this thesis, we will introduce three new dye-decolorizing peroxidase (DyP) enzymes from the Gram-positive bacterium Kitasatospora aureofaciens. DyPs are hypothesized to play a role in lignin utilization in bacteria. We biochemically characterized the three enzymes named KaDyP1, KaDyP2 and KaDyP3, and we have found they show similar properties to previously reported bacterial DyPs. We have also shown that KaDyP1 can perform a redox cycling in vitro with KaPOx, a pyranose oxidase from the same bacterium. Using molecular dynamics (MD) simulations approaches, we also characterized the enzymes structurally. We found that KaDyP2 most likely uses alternative long-range electron channeling approaches, compared to other DyPs. We also investigated the behavior of KaDyP1 in the presence of 2,6-dimethoxyphenol molecules. Using site-saturation mutagenesis, we have targeted a conserved glutamate residue in loop 2 of A-type DyPs. We found variants with increased activity and decreased stability. Based on our experimental findings and simulations we propose this glutamate could act as a pH switch. Finally, it was found that KaPOx, a naturally dimeric enzyme can be monomerized, which was explained by a modified hydrophobicity of the enzyme surface. KaPOx prefers glucose due to the correct orientation of glucose binding residues, while its monomeric variants can react with glycosides likely because there is a steric hinderance of glycoside binding in dimeric KaPOx.submitted by Enikő HermannDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher und ungarischer Zusammenfassun
Optimizing Agrobacterium-mediated transformation for CRISPR/Cas9-controlled inactivation of GmTOL genes in soybean (Glycine max)
No full textDürre bedroht die weltweite Sojabohnenproduktion und erfordert innovative Lösungen zur Verbesserung der Trockentoleranz. Genetic Engineering bietet einen vielversprechenden Ansatz zur Entwicklung widerstandsfähiger Sojabohnensorten. Insbesondere wurden die GmTOL-Gene aufgrund ihrer Rolle bei der Regulierung der Reaktion auf Trockenstress ohne negative Auswirkungen auf Wachstum und Entwicklung als potenzielle Ziele für Genom-Editierung identifiziert. Diese Studie konzentrierte sich auf die Optimierung genetischer Transformationsprotokolle, um GmTOL-Gene mithilfe des CRISPR/Cas9-Systems in Sojabohnen auszuschalten. Dazu wurde die Anpassung des Agrobacterium-vermittelten Transformationsprotokolls untersucht, mit Schwerpunkt auf der Verbesserung der Bewurzelungsbedingungen, der Explantatregeneration und der Transformationseffizienz. Parameter wie Geliermittel und Auxinzugaben im Nährmedium wurden optimiert, um die Bewurzelungskapazität und Regenerationsfähigkeit zu verbessern. Die Transformationseffizienz des Protokolls wurde durch phänotypische Analysen und ein GUS-Assay bewertet. Ein neuer CRISPR/Cas9-Vektor, der auf zehn GmTOL-Gene abzielt und ein neues Selektionsmarkergen zur Verbesserung der Explantatregeneration enthält, wurde konstruiert. Die Ergebnisse zeigten, dass optimierte Nährmedien mit Phytagel und IBA die Bewurzelungskapazität und Transformationseffizienz signifikant verbesserten. Die Studie erreichte mit dem optimierten Protokoll eine Transformationseffizienz von 20% und identifizierte Bereiche für weitere Verbesserungen. Es wird erwartet, dass das neu entwickelte CRISPR/Cas9-Konstrukt mit Kanamycinresistenz als Selektionsmarker effektiv auf GmTOL-Gene abzielt, die Widerstandsfähigkeit gegen Agrobacterium-Überwucherung erhöht und die Transformationseffizienz verbessert. Diese Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse zur Optimierung genetischer Transformationsprotokolle für Sojabohnen und trägt zur Entwicklung trockentoleranter Sojabohnensorten bei.Drought stress represents a significant threat to global soybean production, necessitating innovative solutions to enhance drought tolerance in this vital crop. Genetic engineering offers a promising approach for developing resilient soybean varieties. In particular, the GmTOL genes have been identified as promising targets for genome editing due to their role in regulating drought response without negatively impacting growth and development. This study focused on optimizing genetic transformation protocols to knock out GmTOL genes using the CRISPR/Cas9 system in soybean. The research involved adjusting the Agrobacterium-mediated transformation protocol, focusing on improving rooting conditions, explant regeneration, and transformation efficiency. Key parameters, such as gelling agents and auxin treatments in the nutrient media, were optimized to enhance rooting capacity and regeneration ability. Next, transformation efficiency of the employed protocol was evaluated through phenotypic analysis and a GUS assay. Additionally, a new CRISPR/Cas9 vector targeting ten GmTOL genes was constructed, incorporating a new selectable marker gene to enhance explant regeneration. Results showed that optimized rooting conditions with Phytagel as a gelling agent and IBA as an auxin treatment significantly improved explant rooting capacity and transformation efficiency. The study achieved a robust 20% transformation efficiency with the optimized protocol and identified areas for further improvement. The newly designed CRISPR/Cas9 construct with Kanamycin resistance as a selectable marker is expected to effectively target GmTOL genes, reduce Agrobacterium overgrowth, and promote transformation efficiency. In conclusion, this research significantly contributes to the optimization of genetic transformation protocols for soybean, providing valuable insights and methodologies that can aid in the development of drought-tolerant soybean varieties.submitted by Kilian Martin PfatrischMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Hydrothermal carbonization of industrial biogas digestate
No full textDiese Arbeit untersucht die hydrothermale Karbonisierung von industriellen Gärresten aus Brauereien, Milch-, Fleischindustrie und Kläranlagen im Rahmen des VARESI-Projekts. Es analysiert die Kombination von anaerober Fermentation [AD] und hydrothermaler Karbonisierung [HTC] sowie die Auswirkungen der HTC auf Produkteigenschaften. Dabei wurden erzeugte Hydrokohlen [HC], Prozessgase [PG] und Prozesswässer [PW] analysiert. Die Prozessintegration der Rückführung von PW in die Biogasanlage im Rahmen einer Kreislaufwirtschaft wurde geprüft. Die Biogasparameter im Prozesswasser wurden gemessen und verglichen, um ihre Eignung zu bestimmen. Reaktionen der Decarboxylierung und Dehydratisierung wurden beobachtet, mit Brennwert- und Kohlenstoffanstiegen bei den meisten Inputmaterialien. Der höchste Brennwert und Kohlenstoff-Anstieg konnte bei dem Biertreber festgestellt werden. Die Hauptkomponenten der analysierten Gase sind CO2 und CO sowie Spuren von CH4. Das PW des Biertrebers hatte die meisten akzeptablen Werte für die Rückführung in eine Biogasanlage. Die Produkte der HTC sind hauptsächlich von der Temperatur abhängig. Die Hauptkomponenten der Gase wiesen keine Unterschiede zu Literaturwerten auf. Es wurden keine hemmenden Substanzen für die AD im Prozesswasser analysiert. Die Gärreste aus der Milchindustrie und Klärschlamm sind ungeeignet für HTC, da sie zu einer Abnahme des Kohlenstoffgehalts und des Brennwerts führen. Die größte Zunahme wurde bei dem Biertreber festgestellt, was auf eine erfolgreiche Karbonisierung hinweist. Die Hydrokohle kann nach Aktivierung zur Reinigung von Biogas verwendet werden. Das Prozessgas mit hoher CO2-Konzentration kann für Geomethanisierung und als Aktivierungsgas zur Herstellung von Aktivkohlen für die Biogasreinigung genutzt werden. Die Kombination von AD und HTC ist theoretisch möglich, erfordert jedoch weitere Forschung. Methoden zur Identifizierung und Trennung hemender Substanzen im Prozesswasser müssen erforscht werden.This work investigates the hydrothermal carbonization of industrial biogas digestates from breweries, dairy, meat industries, and wastewater treatment plants within the VARESI project. It analyses the combination of anaerobic digestion [AD] and hydrothermal carbonization [HTC], along with the effects of HTC on product properties. Generated hydrochars [HC], process gases [PG], and process waters [PW] were analysed. The process integration of recycling PW into the biogas plant under a circular economy was examined. Biogas process parameters in process waters were measured and compared to determine their suitability for reintroduction. Decarboxylation and dehydration reactions were observed, leading to increased calorific values and carbon content for most input materials. The highest calorific value and carbon increase was found in the brewer´s grain digestate. The main gas components analysed were CO2 and CO, with traces of CH4. The brewer´s grain digestate PW exhibited the most acceptable values for biogas plant reintroduction. HTC product properties were found to be mainly dependent on temperature. Gas composition did not differ significantly from literature values. No inhibitory substances for AD were analysed in the process waters. Dairy and sewage sludge digestate were unsuitable for HTC due to decreased carbon content and calorific value. The largest increase was observed in brewer´s grain digestate, indicating successful carbonization. After activation, this hydrochar can be used to purify biogas. Process gas with high CO2 concentration can be utilized for geomethanization and activated carbon production for biogas cleaning. Although theoretically possible, combining AD and HTC requires further research. Methods for identifying and separating inhibitory substances in process water need exploration.submitted by Robin VitMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Analyse der Kreislauffähigkeit von Bauteilen und Verbindungen im konstruktiven Holzbau
No full textDie vorliegende Masterarbeit untersucht die Kreislauffähigkeit von Bauteilen und Verbindungen im konstruktiven Holzbau, um nachhaltigere Bauweisen zu identifizieren und perspektivisch dazu beizutragen den ökologischen Fußabdruck im Hochbau zu reduzieren. Aufbauend auf einer systematischen Literaturrecherche wurden Kriterien extrahiert undIndikatoren entwickelt, die eine objektivierte Vergleichbarkeit zwischen einzelnen Bauteilen und Verbindungen sicherstellen sollen. Auf Basis des Bewertungssystems wurden 9 unterschiedliche Wand-, Decken- und Dachbauteile sowie 19 Verbindungstypen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass konstruktive Holzbauteile und Verbindungen ein hohes Potential für eine Kreislaufführung besitzen. Anhand der Indikatoren können Schwachstellen von Bauteilen und Verbindungen gezielt identifiziert und zu Best-Practice-Beispielen optimiert werden. Diese Arbeit bietet Einsichten für Architekt*innen, Ingenieur*innen und Bauherr*innen, um fundierte Entscheidungen zur Förderung der Kreislaufwirtschaft imBauwesen zu treffen.This master's thesis examines the circularity of components and connections in structural timber construction in order to identify more sustainable constructions and contribute to reducing the environmental footprint of building construction in the long term. Based on a systematic literature review, criteria were extracted and indicators developed to ensure objective comparability between individual components and connections. Based on the evaluation system, 9 different wall, ceiling and roof components as well as 19 connection types were analyzed. The results show that structural timber components and connections have ahigh potential for circular construction. Based on the indicators, weak points of components and connections regarding circularity can be specifically identified and optimized to bestpractice examples. This work provides insights for architects, engineers and builders to make informed decisions to promote the circular economy in construction.verfasst von Johann HölzlMasterarbeit BOKU University 2024Mit englischer Zusammenfassun
The microbiomes of the plant familiy Boraginaceae and their influence on plant metabolite production
No full textDas Zusammenspiel zwischen abiotischem Milieu, Pflanzen-assoziierten Mikroorganismen und Sekundärmetabolismus von Pflanzen ist äußerst komplex. Ziel dieser Dissertation war es, den Zusammenhang zwischen dem Pflanzenmikrobiom und der Sekundärmetabolitproduktion bei Boraginacaeae zu untersuchen. Viele Arten produzieren bioaktiven Sekundärmetabolite wie Alkannine. Diese lagern sich im Wurzel-Periderm von zwei in Europa heimischen Boraginaceae-Arten, Echium vulgare L. und Alkanna tinctoria L., ab. Ein Glashausversuch analysierte den Einfluss der Pflanzenentwicklung und Bodenmikrobiom auf die Sekundärmetabolitproduktion und das Wurzelmikrobiom von A. tinctoria. Zudem wurde der Zusammenhang zwischen Pflanzenentwicklung, Bodenchemie, geographischer Region, genetischer Charakteristik der Pflanzenpopulation, Sekundärmetabolitproduktion und Mikrobiom wilder E. vulgare Pflanzen analysiert. Die Mikrobiome der untersuchten Pflanzenpopulationen wurden mittels Hochdurchsatzsequenzierung von taxonomischen Markern charakterisiert. Um die daraus folgenden Korrelationen verschiedenster Faktoren und dem Mikrobiom bzw. Metabolom zu evaluieren, wurden Korrelations- und Netzwerkanalysen vorgenommen. Unabhängig vom Bodenmikrobiom zeigten A. tinctora Pflanzen im Fruchtstadium die höchste Produktion von Alkanninen. Das Wurzelmikrobiom hingegen wurde sowohl vom Bodenmikrobiom als auch vom Wachstumsstadium der Pflanzen beeinflusst. Durch Korrelations- sowie Kookkurrenz-Netzwerkanalysen identifizierten wir vier bakterielle ASVs von drei Gattungen und vier verschiedene Pilzarten, die mit einer höheren Konzentration von Alkanninen einhergehen. Unsere Ergebnisse der Effekte verschiendenster Einflussfaktoren mikrobieller Diversität und Metabolismus wilder E. vulgare legen nahe, dass sowohl Ph-Wert des Substrates als auch Fundort die Zusammensetzung des Wurzel- sowie des Bodenmikrobioms verändern, aber der signifikanteste Einfluß auf das Pflanzenmetabolom auf die Entwicklungsstadien zurückgeführt werden konnte.The interaction between the abiotic environment, plant-associated microorganisms and plant metabolism is highly complex. The aim of this thesis was to investigate the link between the plant-associated microbiome and secondary metabolite production of plants from the family Boraginaceae. Several members of the Boraginaceae produce bioactive secondary metabolites such as alkannins. Two common European native Boraginaceae species, Echium vulgare L. and Alkanna tinctoria L. produce and store alkannins in the root periderm. We investigated the modulating effects of developmental stage and different soil microbiomes on the secondary metabolite production and root microbiome of cultivated A. tinctoria under greenhouse conditions. Furthermore, we examined the relationships between developmental stage, soil chemical composition, geographical location, plant population genetic characteristics, plant metabolite production and the plant-associated microbiome of wild E. vulgare populations. High-throughput sequence analysis of taxonomic markers was used to analyse the plant-associated microbiome. To further elucidate the relationship between the different factors, the microbiome, and the metabolome, we performed correlation and network analysis. We identified the fruiting stage as the peak of production of alkannins in cultivated A. tinctoria. Both developmental stage as well as the soil microbiome influenced the root microbiome of A. tinctoria. Meanwhile soil microbiome didn ́t play a major role in the root metabolic content. Furthermore, correlations and co-occurrence network analyses identified five bacterial ASVs assigned to three genera and four fungal species associated with higher concentrations of alkannins. In conclusion, our wild E.vulgare study showed that soil pH and locations were the most important factors affecting microbial diversity in the root environment. However, root metabolite composition was significantly altered by the plant developmental stages.submitted by Cintia CsorbaDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2024Mit deutscher Zusammenfassun
Umweltmanagementsysteme als Instrument zur Verbesserung der Umweltleistung öffentlicher Verwaltungseinheiten in Österreich
No full textDer Einsatz von Umweltmanagementsystemen in öffentlichen Verwaltungseinheiten stellt aufgrund der durch deren Einsatz erzielten Emissionsreduktionen sowie durch die Vorbildfunktion auf Gesellschaft und Privatwirtschaft einen Beitrag zur Erreichung der Ziele des Pariser Klimaabkommens dar, zu denen sich Österreich verpflichtet hat.Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Erforschung der durch die Implementierung eines Umweltmanagementsystems tatsächlich in öffentlichen Verwaltungseinheiten realisierten Chancen und auftretenden Herausforderungen. Die Identifikation von Erfolgsfaktoren und Faktoren für den Misserfolg der Implementierung eines Umweltmanagementsystems sowie Handlungsempfehlungen sind weitere Ziele, um durch eine allgemeingültige Thesenbildung die erfolgreiche und fortschreitende Implementierung von Umweltmanagementsystemen zu unterstützen und so einen gesamtgesellschaftlichen Mehrwert zu leisten.Für die Untersuchung findet Literaturrecherche sowie qualitative Sozialforschung in Form der Durchführung von leitfadengestützten ExpertInneninterviews Anwendung. Das Datenmaterial generiert sich durch die Transkription von drei Interviews mit vier ExpertInnen und die Auswertung erfolgt mithilfe der Qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring.Die Analyse ergibt, dass nicht alle Chancen und Herausforderungen, die in der Literatur aufgeführt werden, auch für öffentliche Verwaltungseinheiten zutreffen. Darüber hinaus können weitere auftretende Chancen und Herausforderungen für dieses Untersuchungsgebiet ermittelt werden. Außerdem erfolgt die Identifizierung von Erfolgsfaktoren und Faktoren für den Misserfolg der Implementierung eines Umweltmanagementsystems sowie von Handlungsempfehlungen, die sich auf die erfolgreiche Einführung eines Umweltmanagementsystems beziehen. Die aus diesen Erkenntnissen gebildeten allgemeine Thesen und Hypothesen, sollten durch anknüpfende quantitative oder auch qualitative Forschung überprüft werden.The use of environmental management systems in public administration units represents a contribution to achieving the goals of the Paris Climate Agreement, to which Austria has committed itself, due to the emission reductions achieved through their use and their role model function for society and the private sector.The aim of this master's thesis is to investigate the opportunities and challenges actually realized by the implementation of an environmental management system in public administrative units. The identification of success factors and factors for the failure of the implementation of an environmental management system as well as recommendations for action are further objectives in order to support the successful and progressive implementation of environmental management systems through a generally valid thesis and thus provide added value for society as a whole.The study is based on literature research and qualitative social research in the form of guided interviews with experts. The data material is generated through the transcription of three interviews with four experts and the evaluation is carried out using qualitative content analysis according to Mayring.The analysis shows that not all of the opportunities and challenges listed in the literature also apply to public administrative units. In addition, further opportunities and challenges can be identified for this area of investigation. In addition, success factors and factors for the failure of the implementation of an environmental management system as well as recommendations for action relating to the successful introduction of an environmental management system are identified. The general theses and hypotheses formed from these findings should be verified through subsequent quantitative or qualitative research.verfasst von Wibke HouppertMasterarbeit BOKU University 2024Mit englischer Zusammenfassun
Production of bio-hydrogen from corn processing waste and wastewater
No full textWasserstoff gilt als vielversprechender Energieträger der Zukunft, da seine Verbrennung keine klimarelevanten Treibhausgase erzeugt. Die konventionelle Wasserstoffproduktion ist jedoch mit der Emission von Kohlendioxid und Methan verbunden, da fossile Brennstoffe verwendet werden. Die Bio-Wasserstoffproduktion durch Dunkelfermentation bietet eine umweltfreundliche Alternative. Bei diesem Prozess zersetzen Mikroorganismen organisches Material in Abwesenheit von Licht und Sauerstoff und erzeugen dabei Wasserstoff als Nebenprodukt. Organische Abfallströme und Abwässer dienen als geeignete Substrate. Die Wasserstoffausbeute hängt stark von den Kultivierungsbedingungen und der Zusammensetzung des mikrobiellen Konsortiums ab.Diese Masterarbeit untersucht die Machbarkeit der Bio-Wasserstoffproduktion unter Verwendung von Abwässern, die in der Maisstärkefabrik AGRANA Stärke Aschach anfallen, als Substrate. Es wurde eine kontinuierliche Dunkelfermentation in einem 13-Liter-Pilotreaktor durchgeführt. Zur Prozesscharakterisierung und -optimierung wurden die Zu- und Abflüsse des Reaktors hinsichtlich wichtiger Nährstoffe und Stoffwechselprodukte analysiert. Außerdem wurden das Volumen und die Zusammensetzung der erzeugten Gase überwacht.Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wasserstoffproduktion durch Dunkelfermentation vielversprechendes Potenzial hat. Es ist jedoch eine weitere Optimierung des technischen Aufbaus und der Kultivierungsbedingungen erforderlich, um eine Umsetzung im industriellen Maßstab effektiv zu ermöglichen. Die inkonsistente Zusammensetzung einiger Abwässer stellt eine große Herausforderung dar. Werden diese Probleme jedoch adressiert, könnte die Ausbeute, Stabilität und wirtschaftliche Rentabilität des Prozesses verbessert werden. Die Etablierung eines Bio-Wasserstoffproduktionsprozesses im industriellen Maßstab bei AGRANA Stärke Aschach würde somit den doppelten Nutzen der Abwasserbehandlung sowie der Erzeugung erneuerbarer Energie bieten.Hydrogen is regarded as a promising energy carrier for the future as its combustion does not produce climate-relevant greenhouse gases. However, conventional hydrogen production is typically associated with the emission of carbon dioxide and methane due to reliance on fossil fuels. Bio-hydrogen production through dark fermentation offers an environmentally friendly alternative. This process involves microorganisms that degrade organic matter in the absence of light and oxygen, generating hydrogen as a by-product. Organic waste streams and wastewaters serve as suitable substrates. The hydrogen yield depends heavily on cultivation conditions and on the composition of the microbial consortium. Among hydrogen-producing strains, strict anaerobes are predominant, particularly gram-positive Clostridium species.This master thesis investigates the feasibility of bio-hydrogen production using waste and wastewaters, generated at the corn starch processing facility AGRANA Starch Aschach, as substrates. Continuous dark fermentation in a 13 L pilot scale reactor was performed. For process characterization and optimization, reactor in- and outflows were analyzed regarding key nutrients and metabolic products, respectively. In addition, volume and composition of produced gases were continuously monitored.The findings suggest that bio-hydrogen production via dark fermentation has promising potential. However, further optimization of the technical set-up and cultivation conditions is required if aiming for an implementation at industrial scale. The inconsistent composition of some wastewater streams presents a major challenge. Addressing these issues could enhance yield, stability and the economic viability of bio-hydrogen production as a sustainable energy source. Hence, the implementation of an industrial-scale bio-hydrogen production process at AGRANA Starch Aschach would offer the dual benefit of waste and wastewater treatment alongside renewable energy generation.submitted by Kerstin SpringerMasterarbeit BOKU University 202
Development of mid-infrared spectroscopic methods for mycotoxin screening in Maize
No full textMykotoxine sind toxische sekundäre Stoffwechselprodukte, die von Pilzen produziert werden. Zearalenon (ZON) und Desoxynivalenol (DON) sind zwei Mykotoxine, die häufig in Mais vorkommen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer schnellen, zerstörungsfreien Screening-Methode unter Verwendung der abgeschwächten Totalreflexionsspektroskopie im mittleren Infrarotbereich (ATR-MIRS) zum Nachweis von ZON- und DON-Kontaminationen in Mais. Die Methode basiert auf chemometrischen Techniken, einschließlich der Hauptkomponentenanalyse (PCA), der partiellen Kleinstquadratregression (PLS-R) und der partiellen Kleinstquadrat-Diskriminanzanalyse (PLS-DA), um Infrarotspektren zusammen mit Mykotoxinreferenzdaten zu analysieren. Insgesamt wurden 129 Maisproben mit jeweils drei Wiederholungen mittels ATR-MIR-Spektroskopie analysiert. Multivariate statistische Modelle wurden unter Verwendung von drei Spektralbereichen entwickelt: dem gesamten Fingerabdruckbereich, dem Kohlenhydratbereich und dem Proteinbereich. Für jeden Spektralbereich wurden drei Prozessierungstechniken - unprozessiert, die erste Ableitung und die zweite Ableitung - angewandt, um die Vorhersagefähigkeit der Modelle zu optimieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung der gesamten Fingerabdruckregion die besten Modelle ergab, da sie mehr relevante chemische Informationen erfasst als einzelne Regionen. Bei der quantitativen Vorhersage von Mykotoxingehalten wurden die besten Ergebnisse für DON in nicht gemittelten Proben erzielt, wobei die Direktanalyse von -Rohextrakten ein Verhältnis von Vorhersage und Abweichung (RPD) von 1,91 ergab. Bei der qualitativen Klassifizierung mit PLS-DA erzielte die erstee Ableitung die höchste Klassifizierungsgenauigkeit für ZON in nicht gemittelten Proben (90 %), während gemittelte Proben eine etwas geringere Genauigkeit erreichten (87,4 %). Auch bei DON erreichten nicht gemittelte Proben die höchste Genauigkeit (90,5 %), verglichen mit 79,5 % für gemittelte Proben.Mycotoxins are toxic secondary metabolites produced by fungi, posing significant risks to food safety. Zearalenone (ZON) and Deoxynivalenol (DON) are two mycotoxins frequently found in maize. To address this issue, this thesis aims to develop a rapid, non-destructive screening method using Attenuated Total Reflectance Mid-Infrared Spectroscopy (ATR-MIRS) to detect ZON and DON contamination in maize by analyzing the spectral changes caused by fungal growth. The method employs chemometric techniques, including principal component analysis (PCA), partial least squares regression (PLS-R), and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA), to analyze infrared spectra alongside mycotoxin concentration data obtained through two different liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) reference methods. A total of 129 maize samples, each with three replicates, were analyzed using ATR-MIR spectroscopy, resulting in 387 individual spectral measurements. Multivariate statistical models were developed using three spectral regions: the entire fingerprint region, the carbohydrate region, and the protein region. For each spectral region, three preprocessing techniques - unprocessed, first derivative, and second derivative - were applied to optimize the models' predictive capabilities. Results showed that using the entire fingerprint region produced the most accurate models, as it captures more relevant chemical information than individual regions. For quantitative prediction of mycotoxin levels, the best results were achieved for DON in non-averaged samples, with a Residual Predictive Deviation (RPD) of 1.91. In qualitative classification using PLS-DA, the first derivative preprocessing produced the highest classification accuracy for ZON in non-averaged samples (90%). In comparison, averaged samples reached a slightly lower accuracy (87.4%). Similarly, for DON, non-averaged samples achieved the highest accuracy (90.5%), compared to 79.5% for averaged samples.submitted by Yllka VisokaMasterarbeit BOKU University 2024Mit deutscher Zusammenfassun