University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
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Characterization of a novel strain of Coelastrella terrestris for the biotechnological potential of secondary carotenoids
No full textZiel dieser Arbeit war die Charakterisierung der bisher weitgehend unerforschten grünen Mikroalge Coelastrella terrestris. Die Charakterisierung der aus Island stammenden Alge umfasste die morphologische Analyse, das Wachstumsverhalten, die physiologische Zusammensetzung sowie die Pigmentzusammensetzung. Um die Biomasse- und Pigmentproduktivität zu verbessern, wurde die Mikroalge unter mixotrophen Bedingungen kultiviert. Die daraus stammenden Ergebnisse wurden mit Ergebnissen aus photoautotropher Kultivierung verglichen. Die Experimente wurden in Schüttelkolben und Photobioreaktoren im Labormaßstab durchgeführt. Es konnte festgestellt werden, dass C. terrestris in der Lage war, eine komplexe Mischung an Sekundär-Carotinoiden wie Astaxanthin, Adonixanthin sowie Canthaxanthin zu akkumulieren. Die rötlich-orangen Algenzellen waren in der Lage einen maximalen Ertrag von 3,125 ± 0,550 mg Sekundär-Carotinoide pro g Biomasse anzureichern. Dies konnte durch Zugabe von 1 g·L-1 Natriumacetat in Bolt's Basal Medium in 21 Tagen Kultivierung im Photobioreaktor erreicht werden. Lichtstress und Stickstoffmangel konnten als wichtigste Faktoren, welche die Produktion der Sekundär-Carotinoide beeinflussen, identifiziert werden. Der durchschnittliche Massenanteil an Astaxanthin lag bei 47,45 ± 4,68%, Adonixanthin erreichte 28,94 ± 2,61%, gefolgt von 23,61 ± 5,13% Canthaxanthin. Hervorzuheben ist besonders, dass mehr als 85% der der produzierten Fettsäuren ungesättigt sind. Etwa 50% aller produzierten Sekundäre-Carotinoide von C. terrestris nehmen die seltenen Xanthophylle Adonixanthin und Canthaxanthin ein. Diese Tatsache sowie die im Vergleich zu anderen Mikroalgen niedrige Kultivierungstemperatur, machen C. terrestris zu einem attraktiven Produzenten von Sekundär-Carotinoiden, insbesondere für die Produktion in kühleren Regionen. Diese Masterarbeit ist der bislang weltweit erste Nachweis über die Akkumulierung von Sekundär-Carotinoiden in der Mikroalge C. terrestris.The present work aimed at the characterization of rather unexplored green microalga species Coelastrella terrestris, isolated from Iceland including morphological analysis, growth behaviour, physiological and pigment composition. For improving biomass and pigment productivity, the microalga was cultivated under mixotrophic conditions, compared with photoautotrophic cultivation. Experiments were conducted in shake flasks and lab-scale stirred photobioreactors. It was observed that C. terrestris was capable of synthesizing adequate amounts of a complex mixture of secondary carotenoids, like astaxanthin, adonixanthin, and canthaxanthin. The reddish-orange cells accumulated a maximum yield of 3.125 ± 0.550 mg of secondary carotenoids per g biomass. This was achieved by the addition of 1 g·L-1 sodium acetate in Bolt’s Basal medium with high light intensity under 21 days of cultivation in photobioreactor. The most important factors influencing secondary carotenoid production were nitrogen starvation and light stress. The average mass composition was 47.45 ± 4.68% astaxanthin, 28.94 ± 2.61% adonixanthin and 23.61 ± 5.13% canthaxanthin. It should also be emphasised that more than 85% of the fatty acids produced were unsaturated. Since approximately 50% of all secondary carotenoids produced were the rare xanthophylls adonixanthin and canthaxanthin and because of the low cultivation temperature, the green microalga has a lot of industrial potential especially for the secondary carotenoid production in cooler areas, like its place of origin. This master thesis represents the first investigation of the accumulation of secondary carotenoids of the species C. terrestris.submitted by Maria KäferMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Photovoltaik-Freiflächenanlagen als Pflanzenstandort
No full textPhotovoltaik-Freiflächenanlagen (PV-FFA) bieten neben erneuerbarer Energieproduktion durch implementierte Begrünung das Potenzial, zusätzlich einen Beitrag zum Artenschutz zu leisten. Die Grundhypothese dieser Masterarbeit erwartet einen Einfluss der PV-Anlage auf die vorherrschenden Standortbedingungen, die wiederum die Vegetationsentwicklung prägen. Forschungsfrage 1 prüft inwiefern Bodenkennwerte (Bodenwassergehalt, Bodentemperatur) und Parameter des Kleinklimas (PAR-Strahlung, Wärmestrahlung) beeinträchtigt werden. Die Aufnahmen wurden im Erhebungsgebiet Öko-Solar-Biotop Pöchlarn in Niederösterreich durch permanent installierte Bodensensoren sowie punktuelle Messungen vorgenommen.Die Erhebungen zeigen eine signifikante Beeinflussung von Bodenwassergehalt und Strahlungsintensität durch die PV-Anlage. Dies äußert sich in den Bereichen unterhalb der Paneele durch trockenere (Bodenwassergehalt 13% geringer) und dunklere (PAR-Strahlung 77% geringer) Standortbedingungen. Boden- und Lufttemperatur werden zu bestimmten Tageszeiten und Witterungsverhältnissen ebenfalls beeinflusst, zeigen aber über den gesamten Aufnahmezeitraum keine signifikante Abweichung.Forschungsfrage 2 untersucht den Einfluss der PV-Anlage auf die Vegetationsentwicklung im ersten Jahr der Begrünung durch Analyse der Deckungsgrade entlang des Querschnitts der Paneelreihe.Die Ergebnisse zeigen, dass die Vegetationsentwicklung aufgrund von kleinräumigen Abweichungen in den Feuchtigkeits- und Lichtbedingungen differiert. Der wiederkehrende Rhythmus an vegetationsarmen und vegetationsreichen Stellen lässt sich direkt auf die Einflüsse der PV-Anlage zurückführen und kann als standorttypisches Vegetationsmuster definiert werden.Eine Diversifikation der Standortbedingungen durch die PV-Anlage mit nachweislichem Einfluss auf die Vegetationsbedeckung konnte im Rahmen er Masterarbeit bewiesen werden. Dies birgt außerdem das Potenzial einer gesteigerten Artenvielfalt in den Folgejahren.In addition to renewable energy production through implemented vegetation, solar parks offer the potential to make an additional contribution to species conservation. The basic hypothesis of this master thesis expects an influence of the solar plant on the prevailing site conditions, which in turn shape vegetation development. Research question 1 tests to what extent soil parameters (soil water content, soil temperature) and microclimate parameters (PAR radiation, thermal radiation) are affected. The recordings were made in the survey area Öko-Solar-Biotop Pöchlarn in Lower Austria by permanently installed soil sensors as well as point measurements.The surveys show a significant influence of the solar plant on soil water content and radiation intensity. This is manifested in the areas below the panels by drier (soil water content 13% lower) and darker (PAR radiation 77% lower) site conditions. Soil and air temperature are also affected at certain times of day and weather conditions, but show no significant variation over the entire recording period.Research question 2 examines the influence of the solar plant on vegetation development during the first year of revegetation by analysing the coverage rates along the cross-section of the row of panels.The results show that vegetation development differs due to small-scale variations in moisture and light conditions. The recurring rhythm at vegetation-poor and vegetation-rich sites can be directly attributed to the influences of the solar panels and can be defined as a site-typical vegetation pattern.A diversification of the site conditions by the solar plant with a demonstrable influence on the vegetation cover was proven within the scope of this master thesis. This also holds the potential for increased species diversity in subsequent years.verfasst von Lioba-Luzinde Felizitas DörfelMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun
Stress in alpacas: physiological and behavioral responses during the shearing procedure
No full textDer Scherprozess löst bei Alpakas Stress aus, verursacht durch Isolation, Handling, Fixieren und Scheren. Ziel dieser Arbeit war es, die Stressreaktion zu messen, indem die Kern- und periphere Körpertemperatur sowie Stress anzeigende Verhaltensweisen analysiert wurden. 42 weibliche Alpakas wurden 'Schur' (Handling und Schur, n=32) oder 'Scheinschur' (Handling ohne Schur, n=10) unterzogen. Um Temperaturveränderungen zu messen, wurde nicht nur Rektaltemperatur, sondern auch die periphere Temperatur durch Infrarotaufnahmen von beiden Augen und der Nase ermittelt. Die Temperaturen wurden zu 5 verschiedenen Zeitpunkten (ZP) gemessen: vor der (Schein-)/Schur (Pre), während (Start, Mitte, Ende) und nach (Post). Um Stress anzeigende Verhaltensweisen zu erfassen, wurden Videos aufgezeichnet und analysiert.Es wurden große individuelle Unterschiede in den Temperaturmustern festgestellt. Modelle mit gemischten Effekten zeigten einen signifikanten Anstieg der Temperatur des rechten Auges, gefolgt von einem Abfall in beiden Gruppen (ZP: p=0,018). Die Temperatur der Nasenlöcher nahm als erste Reaktion auf die (Schein-)/Schur ab (p<0,07). Die Rektaltemperatur blieb konstant, war aber in der Schur-Gruppe (LSM=38,0°C) höher als in der Schein-Gruppe (37,8°C, Gruppe: p=0,04). Die Häufigkeit (ZP*Gruppe: p=0,003) und Dauer der Schreie (p<0,001) sowie das Abwehrverhalten (p=0,007) stiegen zunächst in der Schur-Gruppe an und nahmen nach der Mitte ab, während bei der Scheinschur-Gruppe das Gegenteil eintrat. Rektal- und periphere Temperatur und Körpertemperaturmessungen und Verhaltensweisen korrelierten allenfalls schwach.Die insgesamt häufig auftretenden Stress anzeigenden Verhaltensweisen reflektieren den bei der (Schein-)Schur entstehenden Stress. Die Verwendung der Kern- oder peripheren Körpertemperatur als alleiniges Maß für Stress lässt möglicherweise keine gültigen Schlussfolgerungen zu. Weniger aversives Handling bei der (Schein-)/Schur könnte Tierwohl verbessern.The shearing procedure induces stress in alpacas caused by separation from the herd, handling, restraint and shearing. This thesis aimed to evaluate the stress reaction by assessing core and peripheral body temperature and stress-indicating behaviors. 42 female alpacas were subjected to either ‘Shear’ (handled and shorn, n=32) or ‘Sham’ (handled but not shorn, n=10) treatment. Besides rectal temperature, peripheral body temperature was assessed using infrared thermography of both eyes and nose (both nostrils, flew). Temperatures were taken at 5 different time points (tp): before (sham-)/shearing (Pre), during (Start, Mid, End) and after (Post). To capture stress-indicating behaviors, additionally video recordings were analyzed for the different phases.Large individual differences were found in the temperature patterns. Mixed effects models revealed a significant increase in right eye temperature followed by a decrease in both groups (tp: p=0.018). Nostril and flew temperature consistently decreased as a first reaction to (sham-)/shearing (p<0.07). Rectal temperature stayed stable but was higher in the ‘Shear’ (LSM=38.0°C) than ‘Sham’ group (37.8°C, group: p=0.04). Frequency of screams (group*tp: p<0.001), time spent screaming (p=0.003) and defense behaviors (p=0.007) first increased in the ‘Shear’ group and decreased after the middle of shearing, while the contrary was observed for ‘Sham’. Rectal and peripheral temperature as well as measures of body temperature and behaviors correlated at most weakly. In conclusion, the occurrence of stress-indicating behaviors seems to reflect the stress induced by (sham-)/shearing. Core and peripheral temperature react differently in the course of (sham-)/shearing and do not correlate well. Using core or peripheral body temperature as a sole measure of stress may not reveal valid conclusions. The stress response during sham shearing indicates that less challenging handling procedures may be promising to enhance alpaca welfare.submitted by Natalia Merlind NöllenburgMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Development of lateral flow immunoassays for the detection of Dipyrone and Ovomucoid
No full textIm Rahmen dieser Arbeit sollten Schnelltests für die Detektion von Ei-Allergenen und Metamizol entwickelt und optimiert werden. Dazu wurden Antikörper an kolloidales Gold gekoppelt welches für die Signalgenerierung in den Streifen-Tests verwendet wurde. Ei-Das Allergene Ovomukoid ist bekannt allergische Reaktionen hervorzurufen und wurde aus diesem Grund für die Überprüfung ausgewählt. Dipyron ist ein Schmerzmittel, welches häufig als Wasserkontaminant nachgewiesen werden konnte. Für beide Analyten wurden polyklonale Antikörper verwendet. Polyklonale Kaninchen-Antikörper wurden mittels Protein G aufgereinigt. Für die Anwendung von Metamizol, wurden Schaf-Antikörper genutzt. Die Performance der Kaninchen-Antikörper wurde in ELISA Tests überprüft. Die kolloidalen Goldnanopartikeln wurde nach dem Protokoll von Turkevich und Frens (1951) hergestellt. Die Antikörper wurden an das kolloidale Gold konjugiert welche später für die Signalerzeugung genutzt wurden. Für die Assay Entwicklung wurde ein Sandwich und ein kompetitives Assay Format gewählt. Die Optimierung beinhaltet die Vermeidung von falsch positiven Signalen, welche oft durch unvollständige Kopplungsprozesse hervorgerufen werden als auch durch unspezifische Bindungen. Daher wurden verschiedene Blocking Substanzen und Nitrozellulose Membranen untersucht. Ficoll® 400 und Fish Gelatine zeigte gute Blockierungseffizienz und damit zuverlässige Ergebnisse. Der Assay konnte nach 5-10 Minuten ausgelesen und die Ergebnisse quantitativ bewertet werden. Ein Cut-off Wert für den Test auf Eiallergene konnte nicht bestimmt werden, daher kann eine quantitative Bestimmung von Eiallergenen nicht gewährleitet werden. Für die Entwicklung des kompetitiven Dipyrone-Assays wurde ein Cut-Off-Wert von 1 ppm bei Zusatz von Fischgelatine als Blocking Substanz erreicht. Die Vielseitigkeit des Assays macht sie zu einer idealen Wahl für eine schnelle, zugverlässige und kostengünstige Technik für den Nachweis verschiedener Analyten.A Lateral Flow Assay using colloidal gold-labelled polyclonal antibodies was developed for the rapid detection of allergenic food derived proteins and smaller molecules like water contaminants. Ovomucoid, one of the listed food derived proteins is known to cause allergic reactions and was therefore chosen for this work. On the other hand, Dipyrone a common used pain-killer found as a water contaminant was investigated. Polyclonal rabbit and sheep antibodies were chosen for the development of Lateral Flow devices. Rabbit anti-egg yolk antibodies were purified using protein G. Sheep IgG was commercially obtained. The antibodies were applied in ELISA studies to test der performance for later use. Colloidal gold nanoparticles were prepared according to Turkevich and Frens (1951). The purified antibody was conjugated to the colloidal gold and was applied for the signal generation in LFA. For the assay development, a sandwich assay and a competitive assay were chosen. The optimization of LFAs included the overcoming of false-negative signals, which are often a consequence of insufficient antibody conjugation and unspecific binding. Therefore, different blocking agents and nitrocellulose membranes were investigated. Ficoll® 400 and fish gelatine was shown to exhibit good blocking efficiency and therefore reliable results. The assay procedure could be accomplished after 5-10 minutes and the results of the quantitative assay were evaluated visually. A cut-off level for the developed assay of egg allergens could not be determined, therefore a quantitative determination of egg traced cannot be assured. For the development of the competitive Dipyrone assay a cut-off level of 1 ppm with the addition of fish gelatin as blocking substance was achieved. The versatility of this detection format makes these strips an ideal choice for a rapid, and cost-effective on-site technique. Finally, a comprehensive overview of the results is given and an outlook on further optimization aspects.submitted by Lisa MayerhuberMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Bestandesvorratsermittlung mittels Airborne Laserscanning Daten
No full textDas Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung einer Holzvorratskarte. Einerseits werden ausschließlich Höhenmetriken aus einem normalisierten Oberflächenmodell auf unterschiedlichen Kreisradien gerechnet. Der andere Weg ist die Ableitung von Höhen-, Intensitätsmetriken und die Berechnung der Stammzahl aus der Punktwolke. Für die Modellierung wurde der Random Forest Regression Algorithmus angewendet. Herausfordernd für die Modellierung war die zeitliche Abweichung zwischen Erhebung der Inventur (2014) zum Zeitpunkt der Befliegung (2018). Die Inventur wurde mit einer Winkelzählprobe (WZP) erhoben. Eine WZP hat den Nachteil, dass kein Flächenbezug vorhanden ist. Für die Anwendung eines flächenbezogenen Ansatzes ist dieser aber essenziell. Kreise mit Radien von 5 bis 27.5 m in 2.5 m Abstufungen wurden auf die WZP- Punkte gelegt und im Anschluss Metriken auf diesen Flächen berechnet. Um die Modellgüte zu verbessern, wurde die Inventur im Vorfeld in Straten unterteilt. Bei dem Vergleich der Modelle aus dem nDSM und der Punktwolke ist eindeutig ersichtlich, dass die zusätzlich gewonnene Information aus der Punktwolke einen starken Einfluss auf die Modellgüte hat. Auch die Verwendung der Kreiskombinationen waren den Einzelkreisradien überlegen. Die berechnete Stammzahl auf den Plots sowie die Information aus der Sentinel-2 Szene (4 Bänder und NDVI) brachten keine Verbesserung. Die besten Modelle aus der Punktwolke für Nadelholz erzielten ein R² von 0.67 und einen RMSErel von 32.26 %. Das beste Modell für die Berechnung des Holzvorrats für Laubholz war am 15 m Einzelkreis mit Metriken abgeleitet aus der Punktwolke (R² = 0.64 bei RMSErel = 34.49 %). Im Vergleich dazu schnitt der Radius des Einzelkreises des nDSM (bestes Modell Radius = 20 m) mit einem R² von 0.48 und RMSErel von 41.76 % schlechter ab. In dieser Arbeit ist ersichtlich, dass die zusätzliche Information gewonnen aus der Punktwolke im Vergleich zu Höhenmetriken aus dem nDSM eine Modellverbesserung bewirkt.The aim of this thesis is the estimation of growing stock. On the one hand, only height metrics are calculated from a normalized digital surface model (nDSM) on different radii of circles. The other way was to derive height metrics, intensity metrics and the stand density from the point cloud. The Random Forest regression algorithm was used. Challenging for the modelling was the temporal discrepancy between survey of the inventory (2014) to the time of the aerial survey (2018). The inventory was collected using an angle count sample (ACS). An ACS has the disadvantage of not having an area reference. However, this is essential for the application of an area-based approach. The ACS points were visually corrected in their position. Circles with radii from 5 to 27.5 m in 2.5 m increments were placed on the ACS points and metrics were calculated on these areas. To improve model quality, the inventory was divided into strata (coniferous, deciduous, mixed). When comparing the models from the nDSM and the point cloud, it is clearly evident that the additional information obtained from the point cloud has a strong influence on the model quality. The use of the circle combinations was also superior to the single circle radii. The calculated stem density on the plots as well as the information from the Sentinel- 2 scene (4 bands and NDVI) was not chosen by the feature selection. The best models from the point cloud for softwood achieved an R² of 0.67 and an RMSErel of 32.26 %. The best model for calculating the growing stock for hardwoods was at the 15 m single circle with metrics derived from the point cloud (R² = 0.64 with RMSErel = 34.49 %). In comparison, the radius of the single circle of the nDSM (best model radius = 20 m) performed worse with an R² of 0.48 and RMSErel of 41.76 %. This clearly shows that the additional information from the point cloud causes an improvement of the models.verfasst von Bernhard GillMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun
Characterization of oxidoreductases for biotechnological applications
No full textEnzyme sind Werkzeuge jeder lebenden Zelle und haben sich zu wertvollen Werkzeugen der Biotechnologie entwickelt. Ihre Nutzung erhöhte sich mit zunehmendem Wissen und sinkenden Kosten. Besonders Oxidoreduktasen, die in der Natur wichtige Redoxreaktionen durchführen, werden oft eingesetzt. Die Erforschung dieser Werkzeuge ist ein erster wichtiger Schritt für eine erfolgreiche Anwendung. Ziel dieser Arbeit war es, neue Oxidoreduktasen und ihre Reaktionen zu charakterisieren. Dazu wurden mehrere Enzyme durch heterologe Expression hergestellt und biochemisch charakterisiert. Polyphenoloxidasen sind Oxidoreduktasen, für welche wir in unserer Studie eine für Polyohenoloxidasen unbekannte Reaktion beschreiben, bei der Polyphenoloxidasen ein anderes Enzym, eine Esterase, spalteten. Dadurch wurde die Aktivität der Esterase erhöht, insbesondere auf dem Kunststoff PET. Diese erhöhte Aktivität könnte für den Abbau oder die Funktionalisierung von PET interessant sein. Eine weitere Gruppe von Oxidoreduktasen sind Multikupferoxidasen. Am bekanntesten ist die Laccase-Familie. Laccasen werden bereits für viele Anwendungen, zum Beispiel für die Polymerisation von Lignin, eingesetzt. In unserer Studie haben wir eine pilzliche von Melanocarpus albomyces und eine bakterielle Laccase von Streptomyces rochei hergestellt und charakterisiert. Die pilzliche Laccase hatte typische Eigenschaften, polymerisierte jedoch Lignin in einer überraschend sauren Umgebung. Die bakterielle Laccase war bei einer ungewöhnlich hohen Temperatur am aktivsten und relativ stabil. Diese Eigenschaften sind für viele Anwendungen sehr interessant. Ascorbatoxidasen sind mit Laccasen verwandt, aber viel weniger erforscht. Wir haben in unserer Studie eine neuartige Multikupferoxidase von Aspergillus flavus charakterisiert, die sich als außergewöhnliche Ascorbatoxidase herausstellte. Somit trägt diese Arbeit zu einem besseren Verständnis von Enzymen im Allgemeinen und von bestimmten Oxidoreduktasen im Besonderen bei.Enzymes are tools of every living cell and have become valuable tools in biotechnology. Their usage has become more widespread, as knowledge increased and costs decreased. Especially oxidoreductases, which perform vital redox reactions in nature, are often employed and of high interest for biotechnological applications. Increasing our understanding of these tools is a first necessary step for successful application. This thesis is aimed at characterizing novel oxidoreductases and their reactions. Therefore, different oxidoreductases were produced through heterologous expression and characterized biochemically. One group of oxidoreductases are polyphenol oxidases, for which we describe a novel reaction, not previously known for polyphenol oxidases, wherein polyphenol oxidases perform a cleavage reaction of another enzyme, namely an esterase. Thereby the activity of the esterase is increased, especially on the plastic PET. This increased activity might be interesting for PET degradation or functionalization. Another group of oxidoreductases are multicopper oxidases. Most prominent in this group is the laccase family. Laccases are already employed for various applications, such as polymerization of lignin. In our study we produced and characterized a fungal and a bacterial laccase. The fungal laccase from Melanocarpus albomyces had characteristics typical for laccases, but polymerized lignin in a surprisingly alkaline environment. The bacterial laccase from Streptomyces rochei was most active at an unusually high temperature and was relatively stable. These characteristics are very interesting for various application. Ascorbate oxidases are closely related to laccases, but much less explored. Finally, in our study we characterized a novel multicopper oxidase from Aspergillus flavus that turned out to be an extraordinary ascorbate oxidase. Hence, this thesis contributes to a better understanding of enzymes in general and of certain oxidoreductases specifically.submitted by Verena BraunschmidDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit deutscher Zusammenfassun
Energieeffizienzpotentiale der technischen Ausstattung von universitären Dienstleistungsgebäuden
No full textDer Bau- und Gebäudesektor zählt mit knapp 40 % der globalen Kohlendioxidemissionen zu den Hauptverursachern des Klimawandels. Die vorliegende Arbeit analysiert den Energieverbrauch von Nichtwohngebäuden am Beispiel von Gebäuden der Universität für Bodenkultur (BOKU) und zeigt konkrete Maßnahmen zur Reduktion des Energieverbrauches. Hauptaugenmerk liegt auf der technischen Gebäudeausstattung wie Lüftungsanlagen, Kältemaschinen und Wärmeversorgungsanlagen in den Laborgebäuden. Die wesentlichen Fragestellungen sind wann und wofür Energie in Gebäuden benötigt wird.In der Folge werden Optimierungsmaßnahmen zur Senkung des Energieverbrauches wissenschaftlich untersucht. Durch eine zeitgesteuerte Druck-, Temperatur- und Feuchteregelung kann der elektrische Energieverbrauch von Lüftungsanlagen um bis zu 55 % gesenkt werden. In einem weiteren Schritt werden 74 Laborräumen mit Präsenzmeldern zur variablen Volumenstromreglung umgebaut. Durch den Einsatz der Präsenzmelder zur bedarfsgerechten Lüftungssteuerung kann der elektrische Energieverbrauch zusätzlich um weitere 22,6 % reduziert werden.Weitere Einsparpotentiale werden bei zentralen Warmwasserversorgungsanlagen mit Zirkulationsleitungen gezeigt. Ein Umstieg auf dezentrale elektrische Durchlauferhitzer kann den Endenergieverbrauch in einem ausgewählten Beispiel um 89 % reduzieren.Die gezeigten Optimierungsmaßnahmen verdeutlichen, dass bei den Laborgebäuden der BOKU signifikante Energieeinsparungen erzielt werden konnten. Die in dieser Arbeit vorgestellten Maßnahmen reduzieren zwar nachweislich den Energieverbrauch von Gebäuden, sind aber lediglich ein Puzzleteil, um die globalen Treibhausgase einzudämmen und den Klimawandel zu verlangsamen.The construction and building sector accounts for about 40 % of global carbon dioxide (CO2) emissions, therefore belonging to the main contributors of climate change.The intention of this PhD thesis is to analyze energy consumption of non-residential buildings on the example of buildings of the University of Life Sciences Vienna (BOKU) and highlight measures to reduce energy consumption. Particular attention is paid to technical building equipment for heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) in laboratory buildings. The research focuses on energy flows within the building and potential for optimization measures to reduce energy use.Implementation of a time control program for pressure-, temperature- and humidity control for air handling units (AHU) is a simple and effective method for reduction in energy consumption. In practice, savings of up to 55% in electrical energy is achieved regarding one specific AHU in a laboratory building.Additional energy savings are realized with demand-controlled ventilation in AHU’s with variable air volume (VAV) systems. In 74 laboratory rooms of BOKU passive infrared sensors are installed for lighting and air volume flow control. The implementation of demand-controlled ventilation reduces the actual electrical energy consumption by 22.6 %. For domestic hot water (DHW) preparation BOKU buildings use centralized circulation systemswith a very low efficiency from 2 % to 11 %. The use of electrical instantaneous water heaters can reduce energy demand by 89 %.The introduced energy efficiency measures outline a significant saving potential in existing BOKU laboratory buildings. Both consequent energy flow monitoring and comprehensive data analysis evidently reduce energy consumption in buildings, but do not solve the problem of climate change. Collaborative effort in various research sectors and other areas of life needs to tackle existing and upcoming challenges of global warming.verfasst von Thomas KitzbergerDissertation Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun
Characterization of common reed (Phragmites australis) and suitability as raw material for unidirectional biocomposites
No full textHeutzutage wird nach Biomassequellen gesucht, die zu biobasierten Materialien verarbeitet werden können und in der Lage sind, fossile Materialien, die negative Umweltauswirkungen verursachen, zu ersetzen. Neben geringen CO2-Emissionen sind bei Baumaterialien hohe Festigkeiten bei geringem Gewicht notwendig. Eine Biomassequelle mit ungenutztem Potenzial ist das Schilfrohr. Die gute Verfügbarkeit verknüpft mit einem hohen Zelluloseanteil bietet vielfältige Möglichkeiten für eine erfolgreiche Verarbeitung zu technischen Produkten. Allerdings wurden bislang nur wenige Eigenschaften von Schilfrohr untersucht. Diese Arbeit bietet eine Sammlung von Materialeigenschaften von Schilf, einschließlich mikroskopischer Bilder, Zugversuche und Messungen des Extraktstoff- und Aschegehalts. Darüber hinaus wurden unidirektionale Biokomposite aus Schilfhalmen hergestellt und anschließend mechanisch charakterisiert. Ergebnisse zeigen eine hohe spezifische Festigkeit an einzelnen Schilfhalmen. Eine grundlegende Erkenntnis ist, dass die Nodien der Schilfhalme die Festigkeit um etwa 60 % reduzieren. Die Prüfungen von Biokompositen auf Schilfbasis verifizieren die Eignung von Schilf als Verstärkungskomponente in strukturellen Werkstoffen. Die Biokomposite wiesen eine Biegefestigkeit und einen Elastizitätsmodul von bis zu 160 MPa bzw. 16.4 GPa auf. Die Dichten lagen je nach Bindemittel um 1 g/cm3. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass das erhöhte Vorhandensein von Silizium und unpolaren Substanzen in der äußeren Schicht der Schilfhalme eine ausreichende Benetzbarkeit verhindert und somit die größte Herausforderung für die Verwendung als Verstärkungsmaterial darstellt. Alkalische Vorbehandlungen erwiesen sich als erfolgreiche Methode zur Überwindung dieses Problems und verbesserten die Bindungseigenschaften zwischen der Matrix und den Schilfrohrhalmen signifikant. Abschließend zeigt ein Vergleich mit Makrofaserprodukten aus Holz die Wettbewerbsfähigkeit der Schilf-Biokomposite.Nowadays, research is aiming to find promising sources of biomass that can be processed into bio-based materials and are capable of replacing fossil-based materials that cause negative impacts on the environment. Besides low CO2 emissions, materials for structural applications desire high strength at a low weight. One source of biomass that has unexploited potential is common reed. The large availability and high amount of cellulose offer many opportunities for a successful transition into engineered products. However, few characteristics of common reed have been studied yet, and the material is not well characterized. The present work provides a collection of material properties of reed stems, including microscopic images, tensile tests and measurements of extract and ash content. In addition, unidirectional biocomposites of reed were prepared and mechanically characterized. Results reveal a high specific strength of individual reed stems. One main finding is that nodes decrease strength by approximately 60 %. The production and testing of three different types of biocomposites based on reed reveal the suitability of reed as a reinforcing component. The reed biocomposites prepared herein showed a bending strength and modulus of elasticity of up to 160 MPa and 16.4 GPa, respectively. The densities ranged around 1 g/cm3 depending on the applied binder. All gathered results indicate that silicon and non-polar substances in the outer layer of reed stems prohibit proper wettability and bonding and therefore cause the main challenge for the application as reinforcing material. Alkali pre-treatments proved to be a successful method to overcome this challenge and ensure sufficient bonding between the matrix and the reed stems. In the final analysis, the competitiveness of the reed biocomposites was verified by comparing them with wood-based macrofibre products available on the market.submitted by Kaspar AlbrechtMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Zusammenfassung in deutscher Sprach
Nachhaltigkeitsberichterstattung zur Förderung der Kreislaufwirtschaft
No full textKreislaufwirtschaft hat das Potential, einen großen Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung zu leisten. Trotz großer Popularität ist die Umsetzung in Europa noch gering. Durch eine verschärfte Nachhaltigkeitsberichterstattung, die seitens der EU durch zwei neue Rechtsakte – der Corporate Sustainability Reporting Direktive und Taxonomie Verordnung – verfolgt wird, soll, unter anderem Kreislaufwirtschaft, verstärkt seitens Unternehmen umgesetzt werden. Grundsätzlich hat die Berichterstattung über Kreislaufwirtschaft in den letzten Jahren stark zugenommen, wobei das konkrete Aufgreifen von Kreislaufwirtschaft in Berichterstattungsstandards und KPIs durch die beiden Rechtsakte neuartig ist. Gemäß durchgeführter Inhaltsanalyse ausgewählter Nachhaltigkeitsberichte zeigt sich, dass sich die Berichterstattung über Kreislaufwirtschaft auch im Agrar- und Lebensmittelsektor im Laufe der Zeit verstärkt hat, wobei zukünftigen Verpflichtungen derzeit noch nicht entsprochen wird. Obwohl die Global Reporting Initiative (GRI) als gute Basis der Berichterstattung angesehen werden kann, gibt es eine große Vielzahl an neuen Verpflichtungen, womit bereits frühzeitig mit der Vorbereitung seitens Unternehmen begonnen werden sollte. Das gilt besonders für jene Agrar- und Lebensmittelunternehmen, die bisher noch keiner Berichterstattungsverpflichtung nach der Non-Financial Reporting (NFR) Directive unterlagen. Dem stimmen auch Expert*innen zu, die die Rechtsakte als wichtiges Vehikel zur Förderung des Konzepts sehen. Sehr wohl erkennen sie aber auch eine Reihe von Schwachstellen, die es bis zur finalen Veröffentlichung des Standards und der technischen Kriterien noch zu beheben gibt. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten die finalen Verpflichtungen analysieren, mit etablierten Berichtsstandards wie GRI vergleichen, Expert*innenmeinungen diesbezüglich einholen und andere Branchen und kleinere Unternehmen und deren bisherige Berichterstattung über Kreislaufwirtschaft untersuchen.Circular economy has the potential to contribute greatly to sustainable development. Despite its popularity, implementation in Europe is still low. Through a more stringent sustainability reporting, which is pursued by the EU through two new legal acts - the Corporate Sustainabil-ity Reporting Directive and Taxonomy Regulation - the environmental goal of circular economy, among other things, should be increasingly implemented by companies. In principle, reporting on the circular economy has increased significantly in recent years, although the specific inclusion of the circular economy in reporting standards and KPIs is new as a result of the two legal acts. According to conducted analysis of selected sustainability reports, reporting on circular economy has also increased over time in the agri-food sector, although future obligations are not yet met. Although the Global Reporting Initiative (GRI) can be seen as a good basis for reporting, there is a large number of new commitments, which means that companies should start preparing at an early stage. This is especially true for those agricultural and food companies that have not yet been subject to any reporting obliga-tions under the Non-Financial Reporting (NFR) Directive. Experts agree with this, who see the legal acts as an important vehicle for promoting the concept. However, they also recognize a number of weaknesses, which still need to be addressed before the final publication of the standard and the technical criteria. Future research should analyze the final commitments, compare them with already established re-porting standards such as GRI, seek expert opinions on them, and also examine other industries and smaller companies and their previous reporting on circular economy.verfasst von Carina SchneebergerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Zusammenfassung in englischer Sprach
Agronomische und qualitative Eigenschaften alpiner Sommerweizenlandsorten
No full textDie Sammlung alpiner Sommerweizenlandsorten von Erwin Mayr ist ein wichtiger Teil der noch erhaltenen Kulturpflanzenvielfalt Österreichs aus den 1920er Jahren mit hoher genetischer Vielfalt innerhalb und zwischen den Populationen. Über die Eignung dieser Landsorten für Anbau und Verarbeitung ist wenig bekannt, keine davon wird derzeit außerhalb von Genbanken angebaut. Für die Erhaltung der Landsorten und ihrer gesamten genetischen Vielfalt on-farm sollen sie wieder in Wertschöpfungsketten eingebunden werden. Im Jahr 2018 wurden neun Sommerweizenlandsorten an den zwei inneralpinen Standorten Bischofshofen und Trautenfels in Parzellenversuchen kultiviert. Die agronomischen und qualitativen Merkmale der Landsorten wurden mit den Merkmalen einer aktuellen Standardsorte verglichen sowie auf ihre Eignung für eine Wiederaufnahme des Anbaus zum Zweck einer lokalen Erzeugung von Bio-Brot geprüft. Die Backqualität wurde in einem Backversuch mit Vorteig ermittelt. Es gibt signifikante Unterschiede zwischen den Landsorten und zur Vergleichssorte, die bei vielen Parametern von einer signifikanten Genotyp×Umwelt-Interaktion überlagert werden. Die Mehrzahl der Landsorten zeigte eine im Mittel längere Wuchshöhe, eine höhere Lagerneigung, ähnliche Kornerträge und ein geringeres Hektolitergewicht als die Vergleichssorte. Die Rohproteingehalte der meisten Landsorten waren höher, die Teigstabilität jedoch deutlich geringer als die der Vergleichssorte. Dadurch waren Brote aus Landsorten geringfügig breiter. Einzelne Landsorten erzielten höhere Erträge und Brotvolumina als die Vergleichssorte, diese sind bei einer Wiedereinführung zu bevorzugen. Eine angepasste Teigführung kann die Backeigenschaften der Landsorten verbessern und macht sie zu interessanten Bestandteilen einer handwerklichen, lokalen Broterzeugung.The collection of Alpine spring wheat landraces of Erwin Mayr is an important part of the preserved plant diversity of Austria from the 1920s with high genetic diversity within and between the populations. Little is known about the suitability of these landraces for cultivation and processing under today’s practices. None of them is currently grown outside of gene banks. In order to preserve the local varieties and their entire genetic diversity on-farm, they should be reintroduced into value chains. In 2018, nine spring wheat landraces were cultivated at the two Alpine locations Bischofshofen and Trautenfels in field trials. The agronomic and qualitative characteristics of the landraces were compared to a modern check variety and tested for their suitability for reintroduction into cultivation for local production of organic bread. The baking quality was determined in a baking test with a poolish. Significant differences between the landraces and the check variety were observed, which were overlaid for many parameters by a significant genotype by environment interaction. The majority of the local landraces were taller and more susceptible to lodging compared to the check variety. Grain yield was similar, test weight lower than for the check variety. The crude protein content of most landraces was higher, but dough stability was significantly inferior to that of the check variety. Breads made from landrace flours are slightly broader and flat. A few landraces produced higher grain yields and bread volumes than the check variety. These are to be preferred for reintroduction. An adapted dough management can improve the baking properties of the landraces and make them interesting for artisanal, local bread production.verfasst von Emil PlatzerMasterarbeit Universität für Bodenkultur Wien 2022Mit englischer Zusammenfassun